Cover Studi Prakiraan Potensi Plta Pumped Storage Danau Sidihoni Kabupaten Samosir
TUGAS AKHIR
STUDI PRAKIRAAN POTENSI PLTA PUMPED STORAGE DANAU
SIDIHONI KABUPATEN SAMOSIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Konsentrasi Energi Listrik
OLEH :
RIDHO SANJAYA TAMBA
NIM :120422006
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
ABSTRAK
Pada tugas akhir ini penulis melakukan studi prakiraan potensi PLTA
Pumped Storage di danau sidihoni kabupaten samosir. Danau toba digunakan
sebagai waduk bawah dan danau sidihoni sebagai waduk atas, pada saat volume
air danau sidihoni tidak lagi mencukupi untuk disalurkan ke turbin, maka
disediakan sebuah pompa dalam keadaan standby untuk dapat memompakan air
dari danau toba ke danau sidihoni. Debit air yang diperoleh 177,48 m3/s, tinggi
tekanan efektifnya (Hef) 174,947 m, Maka Prakiraan potensi PLTA Pumped
Sorage Danau Sidihoni Kabupaten Samosir adalah sebesar 227 MW. Biaya
investasi yang dibutuhkan untuk merealisasikan PLTAini sebesar 172 jutaUSD
dengan umur pembangkit 25 tahun dengan Total Biaya pembangkitan sebesar
0,0162 USD / kWh (suku bunga 9 %), 0,0192 USD / kWh (suku bunga 12 %)
dengan Payback Periode atau Waktu pengembalian modal 7 Tahun (suku bunga
9 %) dan 6 Tahun (suku bunga 12 %).Harga Jual energi listrik dari PLTA Pumped
Storage ini mampu dibayar oleh masyarakat karena rata – rata harga jual energi
listrik dari PLTA ini masih dibawah daya beli untuk listrik rumahtangga dan sisa
kapasitas daya dan energi listrik PLTA ini dapat digunakan untuk kebutuhan lain
dikemudian hari, sehingga pasokan listrik di Kabupaten Samosir selama 25 tahun
kedepan tercukupi dan tidak ada lagi krisis listrik .
Kata Kunci : PLTA Pumped Storage,Debit air, Tinggi tekanan efektif,
Potensi,Analisis Beban dan Konsumen Tenaga Listrik,Analisis Ekonomi.
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
pertolongan, kasih dan karunia-Nya yang penulis alami dan rasakan dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.Penulisan Tugas Akhir ini merupakan bagian dari
kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan
pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada keluarga terkasih, yaitu
Ayahanda ( Drs. Januari Tamba ), Ibunda ( Derlan Haro ), Abang ( Riswandro
Tamba ) dan Adik ( Ristanto Tamba, Amd , Rhodentia Sri Hastuti Tamba, Reza
Darwin Tamba, Samuel Morris Tamba ) yang senantiasamendukung dan
mendoakan penulis selama perkuliahan maupun dalam menyelesikan Tugas Akhir
ini.
Selama masaperkuliahan sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini,
penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk
itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.selaku Ketua Depatemen
Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Ir. Rahmat Fauzi, MT, selaku
Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.
2.
Bapak Ir. Eddy Warman, MT. selaku dosen Pembimbing Tugas
Akhir, atas segala bimbingan, pangarahan dan motivasi dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
ii
3.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Sidan Bapak Ir. Syamsul
Amien, MS selaku dosen Penguji yang telah banyak memberikan
masukan untuk perbaikan Tugas Akhir ini.
4.
Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT. selaku dosen wali penulis yang
banyak
memberikan
masukan
dan
pengarahan
dalam
menyelesaikan perkuliahan.
5.
Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara .
6.
Bapak Bupati Kab. Samosir Ir Mangindar Simbolon, Sekretaris
Inspektorat Kab. Samosir Bapak Drs Januari Tamba, Kepala
Bidang Koperindag Kab samosir Bapak Jerry Manurung ST,
Kepala Dinas Bappeda Kab. Samosir Bapak Philip Simarmata dan
semua masyarakat Desa Sabungan ni Huta Kecamatan Ronggur ni
huta yang telah memberikan dukungan kepada penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini
6.
Teman-teman Seangkatan Jurusan Teknik Elektro Ekstensi 2012,
senior, junior serta reguler untuk semua dukungannya.
7.
Teman-teman Kost Kampung Susuk 2 No 16khususnya Obet
Powell Lumban Tobing, Imanda Hutapea, Kristina Debora Lumban
Gaol dan Dahlan Saragih yang telah banyak memberikan dukungan
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini,
8.
Dan semua yang telah mendukung penulis dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu .
iii
Penulis sadar bahwa tugas akhir ini masih kurang sempurna, oleh karena
itu penulis pengharapkan kritik dan saran yang membangun demi memperbaiki
tugas akhir ini, Akhir kata semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi penulis dan
pembaca .
Medan,
Penulis,
Oktober2015
Ridho Sanjaya Tamba
NIM : 120422006
iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK .............................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ii
DAFTAR ISI ....................................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR ..............................................................................................x
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ......................................................................................1
1.2
Perumusan Masalah...............................................................................2
1.3
Batasan Masalah ....................................................................................2
1.4
Tujuan Tugas Akhir ..............................................................................3
1.5
Manfaat Tugas Akhir ............................................................................3
1.6
Metodologi Penelitian ...........................................................................4
1.7
Sistematika Penulisan............................................................................4
BAB II
DASAR TEORI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
PUMPED STORAGE
2.1
Pengertian PLTA Pumped Storage .......................................................6
2.2
Prinsip Pembangkitan Listrik Tenaga Air .............................................6
2.3
Prinsip Pembangkitan Listrik Tenaga Air Pumped Storage..................7
2.4
Komponen – komponen PLTA .............................................................9
v
2.5.
2.4.1
Waduk / Bendungan (Dam) ..................................................10
2.4.2
Saluran Penyandap (Intake) ..................................................10
2.4.3
Saluran Pembawa (Head Race Tunnel) ................................10
2.4.4
Kolam Penenang (Forebay Tank ) .......................................10
2.4.5
Pintu Pengatur (Valve Chamber) .........................................10
2.4.6
Pipa Pesat (Penstock) ...........................................................11
2.4.7
Pipa Penghisap ......................................................................11
2.4.8
Pompa (Pumped) .................................................................11
2.4.9
Rumah Pembangkit (Power House) .....................................11
2.4.10
Saluran Buang (Tail Race) ....................................................11
2.4.11
Turbin ....................................................................................11
2.4.11.1
Pengelompokan Turbin ......................................12
2.4.11.2
Pemilihan Turbin...............................................16
2.4.11.3
Kriteria Pemilihan Jenis Turbin .........................17
2.4.12
Generator ...............................................................................19
2.4.13
Jaringan Distribusi ................................................................19
Ekonomi Pembangkit ..........................................................................20
2.5.1
Harga Energi Listrik..............................................................20
2.5.1.1
Biaya Investasi Modal (Capital Cost ) ..............21
2.5.1.2
Biaya Bahan Bakar ( Fuel Cost ) .......................22
2.5.1.3
Biaya Operasi dan Pemeliharaan
( Operational and Maintenance Cost ) ..............22
2.5.2
Harga Pokok Produksi (HPP) ...............................................22
2.5.3
Waktu Pengembalian Modal ( Payback Periode ) ................23
vi
BAB III
KONDISI UMUM DAN KONDISI KETENAGALISTRIKAN
DI KABUPATEN SAMOSIR
3.1.
Kondisi Umum Kabupaten Samosir....................................................24
3.1.1
3.1.1.1
Kondisi Geografis Kabupaten Samosir ................25
3.1.1.2
Kondisi Geografis Danau Sidihoni .......................25
3.1.1.3
Kondisi Geografis Danau Toba ............................26
3.1.2
Kondisi Iklim dan Curah Hujan ............................................26
3.1.3
Kondisi Masyarakat ..............................................................27
3.1.4
Kondisi Hidroklimatologi .....................................................28
3.1.5
3.2
Kondisi Geografis .................................................................25
3.1.4.1
Danau Sidihoni dan Danau Toba ..........................28
3.1.4.2
Kualitas Air ..........................................................30
Aksesibilitas ..........................................................................30
Kondisi Ketenagalistrikan Kabupaten Samosir...................................30
BAB IV ANALISIS PRAKIRAAN POTEN PLTA PUMPED STORAGE
DANAU SIDIHONI KABUPATEN SAMOSIR
4.1.
Analisia Prakiraan Potensi PLTA .......................................................33
4.1.1
Analisa Debit Pembangkitan dan Pipa Pesat (penstock) .......33
4.1.2
Perhitungan Kehilangan Tinggi Tekan (head losses) pada
pipa
vii
Akibat Pemasukan .................................................................36
4.1.3
Perhitungan Kehilangan Tinggi Tekan (head losses) pada
pipa
Akibat Gesekan .....................................................................37
4.1.4
Perencanaan Turbin...............................................................39
4.1.5
Perencanaan Transmisi Mekanik ..........................................41
4.1.6
Perencanaan Generator .........................................................43
4.1.7
Perencanaan Pompa ..............................................................44
4.2.
Tinggi Muka Air (TMA) Danau Sidihoni dan Danau Toba................45
4.3.
Perhitungan Besarnya Debit yang akan dipompakan (in flow) ...........45
4.4.
Perhitungan Besarnya Debit yang keluar dari turbin (out flow)..........46
4.5.
Perhitungan Daya Listrik pada sistem PLTA Pumped Storage ..........47
4.6.
Analisa Ekonomi .................................................................................47
4.6.1
Biaya Modal (capital cost)....................................................50
4.6.2
Biaya Bahan Bakar (fuel cost)...............................................52
4.6.3
Biaya Operasi dan Pemeliharaan
(Operational and Maintenance Cost) ...................................52
4.7.
4.6.4
Biaya Pembangkitan Total ....................................................53
4.6.5
Harga Pokok Produksi ( HPP ) per kWh...............................55
4.6.6
Waktu Pengembalian Modal ( Payback Periode ) ................56
Analisis Beban dan Konsumen Tenaga Listrik ...................................58
4.7.1
Biaya Pokok Penyediaan ( BPP ) dan Kemampuan
Daya Beli Masyarakat ...........................................................58
4.7.2
Manajemen Kebutuhan Energi .............................................64
viii
4.8
Kegunaan PLTA Pumped Storage di Kabupaten Samosir..................73
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
6.1.
Kesimpulan..........................................................................................74
6.2.
Saran ....................................................................................................76
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................77
LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Pusat Pembangkitan Listrik Tenaga Air Pumped Storage………7
Gambar 2.2
Prinsip Kerja PLTA Pompa……………………………………….8
Gambar 2.3
Turbin Pelton……………………………………………………12
Gambar 2.4
Turbin Turgo……………………………………………………13
Gambar 2.5
Turbin Crossflow………………………………………………14
Gambar 2.6
Turbin Francis……………………………………………………15
Gambar 2.7
Turbin Kaplan……………………………………………………15
Gambar 2.8
Grafik Klasifikasi Turbin………………………………………16
Gambar 2.9
Komponen Generator Dalam PLTA……………………………..20
Gambar 3.1
Peta Letak Geografis Danau Sidihoni Kabupaten Samosir………24
Gambar 3.2
Foto Satelit dari Medan ke Lokasi Penelitian
( Danau Sidihoni ) Kabupaten Samosir…………………………..25
Gambar 3.3
Danau Sidihoni Desa Sabungan ni Huta…………………………28
Gambar 3.4
Danau Toba Kabupaten Samosir…………………………………28
Gambar 4.1
Transmisi Sabuk – V……………………………………………42
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Kecepatan Spesifik Beberapa Turbin ............................................18
Tabel 3.1
Karakteristik Morfometri Danau Sidihoni ...................................29
Tabel 3.2
Karakteristrik Morfometri Danau Toba ........................................29
Tabel 3.3
Banyaknya Konsumsi Energi Listrik Listrik (kWh) Pada PT PLN
( Persero ) Ranting Pangururan Menurut Kategori Pelanggan
Tahun 2007 - 2013 (kWh) …………...........................................31
Tabel 3.4
Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN ( Persero )
Ranting Pangururan Menurut Kecamatan di Kabupaten Samosir
Tahun 2013 (Pelanggan/Customers) ...........................................32
Tabel 4.1
Spesifikasi Pipa Pesat (penstock) PompaPada
PLTA Pumped Storage ................................................................34
Tabel 4.2
Properti Teknis Material Pipa Pesat..................................……....35
Tabel 4.3
Spesifikasi Turbin Pada PLTA Pumped Storage...........................39
Tabel 4.4
Rencana Transmisi Mekanik Pada PLTA Pumped Storage.........42
Tabel 4.5
Desain Generator Pada PLTA Pumped Storage...........................43
Tabel 4.6
Spesifikasi Pompa Pada PLTA Pumped Storage.........................44
Tabel 4.7
Biaya Pembangkitan Energi Listrik ..............................................54
Tabel 4.8
Banyaknya Penduduk dan Rumahtangga di Kabupaten Samosir
Menurut kecamatan Tahun 2013 ...................................................58
Tabel 4.9
Penduduk Kabupaten Samosir Berusia 15 Tahun Ke atas yang
bekerja selama seminggu yang lalu Menurut Lapangan Pekerjaan
Utama dan jenis Kelamin Tahun 2013
................................59
xi
Tabel 4.10
Peraturan Menteri Energi Sumber Daya Mineral ( ESDM ) RI
Tentang Tarif Dasar Listrik Untuk Keperluan Rumahtangga
Nomor 31 Tahun 2014……………………..................................60
Tabel 4.11
Harga Jual Listrik ( Rp ) Rata-rata per Sektor …........................63
Tabel 4.12
Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN ( Persero )
Ranting Pangururan Menurut Kategori Pelanggan
Tahun 2013 (Pelanggan/Customers) ...........................................66
Tabel 4.13
Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN ( Persero )
Ranting Pangururan Menurut Kecamatan di Kabupaten Samosir
Tahun 2013 (Pelanggan/Customers) ...........................................67
Tabel 4.14
Banyaknya Daya Listrik (VA) Tersambung Pada PT PLN (Persero)
Ranting Pangururan Menurut Kategori Pelanggan
Tahun 2007 - 2013 (KVA) …………...........................................68
Tabel 4.15
Banyaknya Penjualan Energi Listrik Listrik (kWh) Pada PT PLN
( Persero ) Ranting Pangururan Menurut Kategori Pelanggan
Tahun 2007 - 2013 (kWh) …………...........................................69
Tabel 4.16
Banyaknya Pelanggan, KVA Tersambung dan kWh Terjual
Pada PT PLN ( Persero ) Ranting Pangururan Menurut
Jenis Tarif Pelanggan Tahun 2007 - 2013 ............…………........70
xii
STUDI PRAKIRAAN POTENSI PLTA PUMPED STORAGE DANAU
SIDIHONI KABUPATEN SAMOSIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Konsentrasi Energi Listrik
OLEH :
RIDHO SANJAYA TAMBA
NIM :120422006
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
ABSTRAK
Pada tugas akhir ini penulis melakukan studi prakiraan potensi PLTA
Pumped Storage di danau sidihoni kabupaten samosir. Danau toba digunakan
sebagai waduk bawah dan danau sidihoni sebagai waduk atas, pada saat volume
air danau sidihoni tidak lagi mencukupi untuk disalurkan ke turbin, maka
disediakan sebuah pompa dalam keadaan standby untuk dapat memompakan air
dari danau toba ke danau sidihoni. Debit air yang diperoleh 177,48 m3/s, tinggi
tekanan efektifnya (Hef) 174,947 m, Maka Prakiraan potensi PLTA Pumped
Sorage Danau Sidihoni Kabupaten Samosir adalah sebesar 227 MW. Biaya
investasi yang dibutuhkan untuk merealisasikan PLTAini sebesar 172 jutaUSD
dengan umur pembangkit 25 tahun dengan Total Biaya pembangkitan sebesar
0,0162 USD / kWh (suku bunga 9 %), 0,0192 USD / kWh (suku bunga 12 %)
dengan Payback Periode atau Waktu pengembalian modal 7 Tahun (suku bunga
9 %) dan 6 Tahun (suku bunga 12 %).Harga Jual energi listrik dari PLTA Pumped
Storage ini mampu dibayar oleh masyarakat karena rata – rata harga jual energi
listrik dari PLTA ini masih dibawah daya beli untuk listrik rumahtangga dan sisa
kapasitas daya dan energi listrik PLTA ini dapat digunakan untuk kebutuhan lain
dikemudian hari, sehingga pasokan listrik di Kabupaten Samosir selama 25 tahun
kedepan tercukupi dan tidak ada lagi krisis listrik .
Kata Kunci : PLTA Pumped Storage,Debit air, Tinggi tekanan efektif,
Potensi,Analisis Beban dan Konsumen Tenaga Listrik,Analisis Ekonomi.
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
pertolongan, kasih dan karunia-Nya yang penulis alami dan rasakan dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.Penulisan Tugas Akhir ini merupakan bagian dari
kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan
pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada keluarga terkasih, yaitu
Ayahanda ( Drs. Januari Tamba ), Ibunda ( Derlan Haro ), Abang ( Riswandro
Tamba ) dan Adik ( Ristanto Tamba, Amd , Rhodentia Sri Hastuti Tamba, Reza
Darwin Tamba, Samuel Morris Tamba ) yang senantiasamendukung dan
mendoakan penulis selama perkuliahan maupun dalam menyelesikan Tugas Akhir
ini.
Selama masaperkuliahan sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini,
penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk
itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.selaku Ketua Depatemen
Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Ir. Rahmat Fauzi, MT, selaku
Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.
2.
Bapak Ir. Eddy Warman, MT. selaku dosen Pembimbing Tugas
Akhir, atas segala bimbingan, pangarahan dan motivasi dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
ii
3.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Sidan Bapak Ir. Syamsul
Amien, MS selaku dosen Penguji yang telah banyak memberikan
masukan untuk perbaikan Tugas Akhir ini.
4.
Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT. selaku dosen wali penulis yang
banyak
memberikan
masukan
dan
pengarahan
dalam
menyelesaikan perkuliahan.
5.
Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara .
6.
Bapak Bupati Kab. Samosir Ir Mangindar Simbolon, Sekretaris
Inspektorat Kab. Samosir Bapak Drs Januari Tamba, Kepala
Bidang Koperindag Kab samosir Bapak Jerry Manurung ST,
Kepala Dinas Bappeda Kab. Samosir Bapak Philip Simarmata dan
semua masyarakat Desa Sabungan ni Huta Kecamatan Ronggur ni
huta yang telah memberikan dukungan kepada penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini
6.
Teman-teman Seangkatan Jurusan Teknik Elektro Ekstensi 2012,
senior, junior serta reguler untuk semua dukungannya.
7.
Teman-teman Kost Kampung Susuk 2 No 16khususnya Obet
Powell Lumban Tobing, Imanda Hutapea, Kristina Debora Lumban
Gaol dan Dahlan Saragih yang telah banyak memberikan dukungan
dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini,
8.
Dan semua yang telah mendukung penulis dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu .
iii
Penulis sadar bahwa tugas akhir ini masih kurang sempurna, oleh karena
itu penulis pengharapkan kritik dan saran yang membangun demi memperbaiki
tugas akhir ini, Akhir kata semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi penulis dan
pembaca .
Medan,
Penulis,
Oktober2015
Ridho Sanjaya Tamba
NIM : 120422006
iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK .............................................................................................................. i
KATA PENGANTAR ........................................................................................... ii
DAFTAR ISI ....................................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR ..............................................................................................x
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xi
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ......................................................................................1
1.2
Perumusan Masalah...............................................................................2
1.3
Batasan Masalah ....................................................................................2
1.4
Tujuan Tugas Akhir ..............................................................................3
1.5
Manfaat Tugas Akhir ............................................................................3
1.6
Metodologi Penelitian ...........................................................................4
1.7
Sistematika Penulisan............................................................................4
BAB II
DASAR TEORI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
PUMPED STORAGE
2.1
Pengertian PLTA Pumped Storage .......................................................6
2.2
Prinsip Pembangkitan Listrik Tenaga Air .............................................6
2.3
Prinsip Pembangkitan Listrik Tenaga Air Pumped Storage..................7
2.4
Komponen – komponen PLTA .............................................................9
v
2.5.
2.4.1
Waduk / Bendungan (Dam) ..................................................10
2.4.2
Saluran Penyandap (Intake) ..................................................10
2.4.3
Saluran Pembawa (Head Race Tunnel) ................................10
2.4.4
Kolam Penenang (Forebay Tank ) .......................................10
2.4.5
Pintu Pengatur (Valve Chamber) .........................................10
2.4.6
Pipa Pesat (Penstock) ...........................................................11
2.4.7
Pipa Penghisap ......................................................................11
2.4.8
Pompa (Pumped) .................................................................11
2.4.9
Rumah Pembangkit (Power House) .....................................11
2.4.10
Saluran Buang (Tail Race) ....................................................11
2.4.11
Turbin ....................................................................................11
2.4.11.1
Pengelompokan Turbin ......................................12
2.4.11.2
Pemilihan Turbin...............................................16
2.4.11.3
Kriteria Pemilihan Jenis Turbin .........................17
2.4.12
Generator ...............................................................................19
2.4.13
Jaringan Distribusi ................................................................19
Ekonomi Pembangkit ..........................................................................20
2.5.1
Harga Energi Listrik..............................................................20
2.5.1.1
Biaya Investasi Modal (Capital Cost ) ..............21
2.5.1.2
Biaya Bahan Bakar ( Fuel Cost ) .......................22
2.5.1.3
Biaya Operasi dan Pemeliharaan
( Operational and Maintenance Cost ) ..............22
2.5.2
Harga Pokok Produksi (HPP) ...............................................22
2.5.3
Waktu Pengembalian Modal ( Payback Periode ) ................23
vi
BAB III
KONDISI UMUM DAN KONDISI KETENAGALISTRIKAN
DI KABUPATEN SAMOSIR
3.1.
Kondisi Umum Kabupaten Samosir....................................................24
3.1.1
3.1.1.1
Kondisi Geografis Kabupaten Samosir ................25
3.1.1.2
Kondisi Geografis Danau Sidihoni .......................25
3.1.1.3
Kondisi Geografis Danau Toba ............................26
3.1.2
Kondisi Iklim dan Curah Hujan ............................................26
3.1.3
Kondisi Masyarakat ..............................................................27
3.1.4
Kondisi Hidroklimatologi .....................................................28
3.1.5
3.2
Kondisi Geografis .................................................................25
3.1.4.1
Danau Sidihoni dan Danau Toba ..........................28
3.1.4.2
Kualitas Air ..........................................................30
Aksesibilitas ..........................................................................30
Kondisi Ketenagalistrikan Kabupaten Samosir...................................30
BAB IV ANALISIS PRAKIRAAN POTEN PLTA PUMPED STORAGE
DANAU SIDIHONI KABUPATEN SAMOSIR
4.1.
Analisia Prakiraan Potensi PLTA .......................................................33
4.1.1
Analisa Debit Pembangkitan dan Pipa Pesat (penstock) .......33
4.1.2
Perhitungan Kehilangan Tinggi Tekan (head losses) pada
pipa
vii
Akibat Pemasukan .................................................................36
4.1.3
Perhitungan Kehilangan Tinggi Tekan (head losses) pada
pipa
Akibat Gesekan .....................................................................37
4.1.4
Perencanaan Turbin...............................................................39
4.1.5
Perencanaan Transmisi Mekanik ..........................................41
4.1.6
Perencanaan Generator .........................................................43
4.1.7
Perencanaan Pompa ..............................................................44
4.2.
Tinggi Muka Air (TMA) Danau Sidihoni dan Danau Toba................45
4.3.
Perhitungan Besarnya Debit yang akan dipompakan (in flow) ...........45
4.4.
Perhitungan Besarnya Debit yang keluar dari turbin (out flow)..........46
4.5.
Perhitungan Daya Listrik pada sistem PLTA Pumped Storage ..........47
4.6.
Analisa Ekonomi .................................................................................47
4.6.1
Biaya Modal (capital cost)....................................................50
4.6.2
Biaya Bahan Bakar (fuel cost)...............................................52
4.6.3
Biaya Operasi dan Pemeliharaan
(Operational and Maintenance Cost) ...................................52
4.7.
4.6.4
Biaya Pembangkitan Total ....................................................53
4.6.5
Harga Pokok Produksi ( HPP ) per kWh...............................55
4.6.6
Waktu Pengembalian Modal ( Payback Periode ) ................56
Analisis Beban dan Konsumen Tenaga Listrik ...................................58
4.7.1
Biaya Pokok Penyediaan ( BPP ) dan Kemampuan
Daya Beli Masyarakat ...........................................................58
4.7.2
Manajemen Kebutuhan Energi .............................................64
viii
4.8
Kegunaan PLTA Pumped Storage di Kabupaten Samosir..................73
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
6.1.
Kesimpulan..........................................................................................74
6.2.
Saran ....................................................................................................76
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................77
LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Pusat Pembangkitan Listrik Tenaga Air Pumped Storage………7
Gambar 2.2
Prinsip Kerja PLTA Pompa……………………………………….8
Gambar 2.3
Turbin Pelton……………………………………………………12
Gambar 2.4
Turbin Turgo……………………………………………………13
Gambar 2.5
Turbin Crossflow………………………………………………14
Gambar 2.6
Turbin Francis……………………………………………………15
Gambar 2.7
Turbin Kaplan……………………………………………………15
Gambar 2.8
Grafik Klasifikasi Turbin………………………………………16
Gambar 2.9
Komponen Generator Dalam PLTA……………………………..20
Gambar 3.1
Peta Letak Geografis Danau Sidihoni Kabupaten Samosir………24
Gambar 3.2
Foto Satelit dari Medan ke Lokasi Penelitian
( Danau Sidihoni ) Kabupaten Samosir…………………………..25
Gambar 3.3
Danau Sidihoni Desa Sabungan ni Huta…………………………28
Gambar 3.4
Danau Toba Kabupaten Samosir…………………………………28
Gambar 4.1
Transmisi Sabuk – V……………………………………………42
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Kecepatan Spesifik Beberapa Turbin ............................................18
Tabel 3.1
Karakteristik Morfometri Danau Sidihoni ...................................29
Tabel 3.2
Karakteristrik Morfometri Danau Toba ........................................29
Tabel 3.3
Banyaknya Konsumsi Energi Listrik Listrik (kWh) Pada PT PLN
( Persero ) Ranting Pangururan Menurut Kategori Pelanggan
Tahun 2007 - 2013 (kWh) …………...........................................31
Tabel 3.4
Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN ( Persero )
Ranting Pangururan Menurut Kecamatan di Kabupaten Samosir
Tahun 2013 (Pelanggan/Customers) ...........................................32
Tabel 4.1
Spesifikasi Pipa Pesat (penstock) PompaPada
PLTA Pumped Storage ................................................................34
Tabel 4.2
Properti Teknis Material Pipa Pesat..................................……....35
Tabel 4.3
Spesifikasi Turbin Pada PLTA Pumped Storage...........................39
Tabel 4.4
Rencana Transmisi Mekanik Pada PLTA Pumped Storage.........42
Tabel 4.5
Desain Generator Pada PLTA Pumped Storage...........................43
Tabel 4.6
Spesifikasi Pompa Pada PLTA Pumped Storage.........................44
Tabel 4.7
Biaya Pembangkitan Energi Listrik ..............................................54
Tabel 4.8
Banyaknya Penduduk dan Rumahtangga di Kabupaten Samosir
Menurut kecamatan Tahun 2013 ...................................................58
Tabel 4.9
Penduduk Kabupaten Samosir Berusia 15 Tahun Ke atas yang
bekerja selama seminggu yang lalu Menurut Lapangan Pekerjaan
Utama dan jenis Kelamin Tahun 2013
................................59
xi
Tabel 4.10
Peraturan Menteri Energi Sumber Daya Mineral ( ESDM ) RI
Tentang Tarif Dasar Listrik Untuk Keperluan Rumahtangga
Nomor 31 Tahun 2014……………………..................................60
Tabel 4.11
Harga Jual Listrik ( Rp ) Rata-rata per Sektor …........................63
Tabel 4.12
Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN ( Persero )
Ranting Pangururan Menurut Kategori Pelanggan
Tahun 2013 (Pelanggan/Customers) ...........................................66
Tabel 4.13
Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN ( Persero )
Ranting Pangururan Menurut Kecamatan di Kabupaten Samosir
Tahun 2013 (Pelanggan/Customers) ...........................................67
Tabel 4.14
Banyaknya Daya Listrik (VA) Tersambung Pada PT PLN (Persero)
Ranting Pangururan Menurut Kategori Pelanggan
Tahun 2007 - 2013 (KVA) …………...........................................68
Tabel 4.15
Banyaknya Penjualan Energi Listrik Listrik (kWh) Pada PT PLN
( Persero ) Ranting Pangururan Menurut Kategori Pelanggan
Tahun 2007 - 2013 (kWh) …………...........................................69
Tabel 4.16
Banyaknya Pelanggan, KVA Tersambung dan kWh Terjual
Pada PT PLN ( Persero ) Ranting Pangururan Menurut
Jenis Tarif Pelanggan Tahun 2007 - 2013 ............…………........70
xii