Evaluasi Kinerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Desa Jamur Gele Kecamatan Putri Betung Kabupaten Gayo Lues Provinsi Aceh

1

EVALUASI KINERJA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
MIKRO HIDRODESAJAMUR GELE KECAMATAN PUTRI
BETUNGKABUPATEN GAYO LUES PROVINSI ACEH
TUGAS AKHIR
Diajukanuntukmelengkapisyaratpenyelesaian
PendidikanSarjanaTeknikSipil

MUZAWIR HABIBI
100404023
Dosen Pembimbing

Ir. Alferido Malik
NIP. 19530504 198103 1 003

BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN

2016

Universitas Sumatera Utara

2

ABSTRAK
Krisis listrik yang terjadi mendorong pengadaan pembangunan PLTMH
sebagai upaya untuk memenuhi pasokan listrik Negara dan membantu masyarakat
dalam melakukan aktivitas kehidupan sehari-hari yang berhubungan dengan
listik.PLTMH adalah jenis pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air
sebagai sumber daya penghasil listrik sehingga dapat menghasilkan
listrik.Semakin besar kapasitas alirannya dan ketinggian atau head nya dari
instalasi,maka semakin besar energi listrik yang dapat dihasilkan.Debit aliran dan
tinggi jatuh berbanding lurus dengan daya yang dihasilakn.
Dalam melakukan studi ini dilakukan pengumpulan data primer dan data
sekunder.Data primer mencakup inventarisasi komponen PLTMH,mulai dari
intake,saluran pembawa,hingga rumah pembangkit(power house).Data sekunder
meliputi data curah hujan,topografi,as back drawing,catchment area,dll.Setelah
data terkumpul dilanjutkan pada tahap analisa.

Analisa yang dilakukan meliputi pekerjaan Sipil dan Mekanikal Elektrikal,
analisa hidrologi yang bertujuan untuk mengetahui daya yang dapat dihasilkan
PLTMH dan analisa Finansial yang bertujuan untuk mengetahui kelayakan dari
sisi ekonomi.
Study ini membahas bagaimana kinerja pembangkit listrik tenaga
mikrohidro desa jamur gele kabupaten gayo lues apakah PLTMH layak untuk
dikembangkan?Dari hasil perhitungan menunjukan bahwa perhitungan debit
andalan dengan Metode F.J.Mock menghasilakan debit andalan 1.51 meter per
detik dan daya yang dihasilkan 233,306 Kw dan dari perhitungan biaya yang
diperlukan untuk pengembangan PLTMH Jamur Gele adalah Rp. 2.346.683.751
,mengingat waktu pengembalian biaya pembangunan pada tahun ke-12 dari umur
PLTMH yaitu 20 tahun,dan berdasarkan hasil analisa hidrologi dan finansialnya
maka PLTMH msih layak untuk dikembangkan lagi.
Kata Kunci: debit, tinggi jatuh (head), energi listrik

Universitas Sumatera Utara

3

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum.Wr.Wb.
Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi
karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas
Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasulullah Muhammad SAW yang
telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehingga menjadi
panutan dalam menjalankan setiap aktivitas kami sehari-hari, karena sungguh
suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak
pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini.
Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan
studi pada Program Studi Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi yang diambil adalah:
“Evaluasi Kinerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikro HidroDesa
Jamur Gele Kecamatan Putri BetungKabupaten Gayo Lues Provinsi Aceh”
Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak
terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena
itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu :
1. Bapak Ir.Alferido Malikselaku Dosen Pembimbing, sekaligus orang tua
bagi saya yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran
untuk membantu, membimbing dan mengarahkan saya hingga selesainya

tugas akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Universitas Sumatera Utara

i

4

3. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc, Ivan Indrawan, ST. MT . selaku Dosen
Pembanding, atas saran dan masukan yang diberikan kepada penulis
terhadap Tugas Akhir ini.
5. Ayahanda Drs.Hasan Basri MM dan Ibunda Hamidah Bsc tercinta yang
telah banyak berkorban, memberikan motivasi hidup, semangat dan
nasehat, saudara-saudari tercinta: Bribtu Majdi Hasan,Rahmah serta
keluarga besar yang selalu mendoakan dan mendukung penulis.
6. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.
7. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini
kepada penulis.
8. Calon istriku Devi arlini putri yang selalu mengingatkan dan memotivasi
saya

Serta

seluruh

kawan-kawan

seperjuangan

saya

2010,Resdi,Afis,Akbar,Khairul,Rizqan,Maulana,Dhaka,Rizal

angkatan

yang

selebihnya tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat
dan bantuannya selama ini.
9.Dan segenap pihak yang belum penulis sebut di sini atas jasa-jasanya dalam
mendukung dan membantu penulis dari segi apapun, sehingga Tugas
Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.
Mengingat adanya keterbatasan-keterbatasan yang penulis miliki, maka
penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh

ii
Universitas Sumatera Utara

5

karena itu, segala saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca
diharapkan untuk penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan Tugas
Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca.
Medan,

Juni 2016
Penulis,

(Muzawir Habibi)
10 0404 023

Universitas Sumatera Utara

iii

6

DAFTAR ISI
ABSTRAK
KATA PENGANTAR ..................................................................................... i
DAFTAR ISI .................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................ viii
DAFTAR NOTASI .......................................................................................... x

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Umum......................................................................................................... 1
1.2 Latar Belakang ........................................................................................... 3
1.3 Perumusan Masalah ................................................................................... 5
1.4 Pembatasan Masalah .................................................................................. 5
1.5 Tujuan Penelitian ....................................................................................... 6
1.6 Manfaat Penelitian ..................................................................................... 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................................... 8
2.1 Pengertian PLTMH .................................................................................... 8
2.1.1 Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)...... 22
2.1.2 Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)... 23
2.2 Tenaga Listrik dan Air ............................................................................... 23
2.3 Perencanaan Pembangunan PLTMH ......................................................... 25
2.3.1 Perencanaan Sipil ............................................................................ 28
2.3.2 Perencanaan Elektromekanikal........................................................ 32
2.4 Analisa Hidrologi ....................................................................................... 40
2.4.1 Curah Hujan..................................................................................... 41
2.4.2 Distribusi Frekuensi Curah Hujan ................................................... 45
2.4.3 Uji Distribusi Frekuensi Curah Hujan ............................................. 49
2.4.4 PerhitunganDebitAndalan ................................................................ 51

2.5 DebitAndalanMetodeMeteorologicalWaterBalanceDr.F.J.Mock .............. 52
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 58
3.1 Lokasi Penelitian ........................................................................................ 58

iv
Universitas Sumatera Utara

7

3.2 Analisis Metode Meteorological Water Balance Dr.F.J Mock .................. 58
3.3 Analisis Debit Andalan ( Qn ).................................................................... 60
3.4 Klarifikasi Tinggi Jatuh ( head ) ................................................................ 60
3.5 Menghitung Daya yang dihasilkan............................................................. 60
3.6 Pengumpulan Data ..................................................................................... 60
3.7 Prosedur Penelitian..................................................................................... 61
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN .................................................. 64
4.1 Kondisi Komponen-Komponen PLTMH ................................................... 64
4.1.1Dam/Bendung Pengalih Intake (Diversion Weir dan Intake) ............ 64
4.1.2Saluran Pembawa (Head Race).......................................................... 65
4.1.3Saluran Pembuang (Spillway) ............................................................ 65

4.1.4Bak Penenang (Head Tank) ............................................................... 66
4.1.5Pipa Pesat (Penstock) ......................................................................... 67
4.1.6Rumah Pembangkit (Power House) ................................................... 68
4.1.7Jaringan Transmisi ............................................................................. 69
4.2 Evaluasi Data ............................................................................................. 69
4.2.1Analisis Data Curah Hujan................................................................. 69
4.2.2Perhitungan Metode Emperis Debit Andalan Sungai ........................ 71
4.2.3Analisis Flow Duration (FDC) ........................................................... 86
4.3 Daya yang Dapat Dihasilkan...................................................................... 89
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 90
5.1Kesimpulan ................................................................................................. 90
5.2 Saran ........................................................................................................... 91
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 92
LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

v

8

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bagan sebuah PLTMH ................................................................... 9
Gambar 2.2 Desain Tiga Dimensi Dan Komponen-Komponen Intake Terkait . 8
Gambar 2.3Bendungan ....................................................................................... 10
Gambar 2.4 Intake .............................................................................................. 11
Gambar 2.5Saluran Pengalih.............................................................................. 11
Gambar 2.6Pintu Intake ..................................................................................... 12
Gambar 2.7Saluran Pembawa ............................................................................ 13
Gambar 2.8Bak Penenang .................................................................................. 14
Gambar 2.9Sambungan Pipa Pesat ................................................................... 16
Gambar 2.10Potongan Memanjang dan Melintang Balok Penyangga .............. 18
Gambar 2.11Turbin dan Generator .................................................................... 18
Gambar 2.12Power House ................................................................................. 19
Gambar 2.13Efisiensi sistem yang spesifik untuk sebuah skema yang
berjalanpada perencanaan aliran listrik ....................................... 25
Gambar 2.14Poligon Thiessen pada DAS .......................................................... 43
Gambar 2.15Peta Isohyet ................................................................................... 44
Gambar 3.1 Peta Lokasi PLTMH....................................................................... 59
Gambar 3.2Diagram Alir Tugas Akhir .............................................................. 62
Gambar 4.1 Dam/Bendung Pengalih Intake (Diversion Weir dan Intake) ........ 64
Gambar 4.2 Saluran Pembawa (Head Race) ...................................................... 65
Gambar 4.3 Saluran Pembuang (spillway) ......................................................... 66
Gambar 4.5 Pipa Pesat (Penstock) ..................................................................... 67
Gambar 4.6 Power House Dan Generator .......................................................... 68

vi
Universitas Sumatera Utara

9

Gambar 4.7 Jaringan Transmisi Dari Lokasi PH (Power House) Ke Penduduk 69
Gambar 4.8 Grafik FDC ..................................................................................... 87

vii
Universitas Sumatera Utara

10

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Material Pipa Pesat............................................................................... 31
Tabel 2.2 Daerah Operasi Turbin ......................................................................... 33
Tabel 2.3Range kecepatan spesifik berbagai jenis turbin .................................... 35
Tabel 2.4Rumusan kecepatan spesifik berbagai jenis turbin ............................... 35
Tabel 2.5Putaran Generator Sinkron (rpm).......................................................... 37
Tabel 2.6Run-away speed turbin, N maks/N ....................................................... 37
Tabel 2.7Nilai Variabel Reduksi Gauss ............................................................... 46
Tabel 2.8 Nilai K untuk Distribusi Log Normal .................................................. 47
Tabel 2.9 Nilai K untuk distribusi Log Pearson III.............................................. 48
Tabel 2.10 Standar Deviasi (Yn) untuk Distribusi Gumbel ................................. 50
Tabel 2.11 Reduksi Variat (YTR) sebagai fungsi periode ulang Gumbel ........... 51
Tabel 2.12 Reduksi .............................................................................................. 52
Tabel 4.1 Curah Hujan Regional DAS Jamur Gele ............................................. 70
Tabel 4.2 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J. Mock Sungai
Jamur Gele 2003 .................................................................................. 76
Tabel 4.3 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J. Mock Sungai
Jamur Gele 2004 ................................................................................. 77
Tabel 4.4 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J. Mock Sungai
Jamur Gele 2005 ................................................................................. 78
Tabel 4.5 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J. Mock Sungai
Jamur Gele 2006 ................................................................................. 79
Tabel 4.6 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J. Mock Sungai
Jamur Gele 2007 ................................................................................. 80

viii
Universitas Sumatera Utara

11

Tabel 4.7 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J. Mock Sungai
Jamur Gele 2008 ................................................................................. 81
Tabel 4.8 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J. Mock Sungai
Jamur Gele 2009 ................................................................................. 82
Tabel 4.9 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J. Mock Sungai
Jamur Gele 2010 ................................................................................. 83
Tabel 4.10 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J. Mock Sungai
Jamur Gele 2011 ................................................................................. 84
Tabel 4.11 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J. Mock Sungai
Jamur Gele 2012 ................................................................................. 85
Tabel 4.12 Debit Sungai Jamur Gele (2003-2012) .............................................. 86
Tabel 4.13 Probabilitas Kejadian Debit di sungai Jamur Gele 2003 – 2012 ....... 88

ix
Universitas Sumatera Utara

12

DAFTAR NOTASI
A

= Luas permukaan (m2)

cos φ

=Faktor daya

�

= Regangan

eff

= Efisiensi turbin

�

= Modulus Elastisitas

F

= Gaya (N)

g

=Gayagravitasi(m/s2)

h

=Ketinggianefektif(m)

H

= Tinggi jatuh air efektif (m)

I

=Arus (ampere)

L

= Panjang Jarak antara angker pipa (m)

m

= Massa (kg atau g)

NS

=Kecepatan spesifik

N

=Kecepatanputaranturbin(rpm)

η

=Efisiensisaluran

P

=Dayakeluaran secarateoritis (watt)

ph

= Tekanan hidrostatis (N/m2)

Pout

= Daya penerima(watt)

Pin

=Dayapengirim(watt)

P

= Tekanan (N/m2 = Pascal)

ρ

=Massajenisfluida(kg/m3)

�

= Tegangan(N/m2)

Pinturbin

= Dayamasukanke turbin(kW)

Universitas Sumatera Utara

x

13

Ploss

=Daya rugidalam saluran(watt)

Poutturbin

= Daya keluarandariturbin(kW)

Preal

= Dayasebenarnyayangdihasilkan(kW

Q

=Debitair(m3/s)

�

= Jari-jari pipa(m)

��

= Bilangan Reynold

��

= Tegangan pipa keadaan dingin(N/m2)

�

= Tebal dinding pipa(m)

V

=Volume (m3 atau cm3)

�

= Kecepatan aliran(m/s)

��

�ℎ
�

= Tegangan pipa yang diizinkan (N/m2)

= Tegangan pipa keadaan panas (N/m2)

= Viskositas(kg/m s)

Universitas Sumatera Utara

xi