KELAYAKAN FINANSIAL PLTMH DI DESA NAWANGAN, KECAMATAN NAWANGAN, KABUPATEN PACITAN FEASIBILITY ANALYSIS OF MICRO HYDRO PLANT AT NAWANGAN VILLAGE OF PACITAN DISTRICT SKRIPSI

  

KELAYAKAN FINANSIAL PLTMH DI DESA

NAWANGAN, KECAMATAN NAWANGAN,

KABUPATEN PACITAN

FEASIBILITY ANALYSIS OF MICRO HYDRO PLANT

AT NAWANGAN VILLAGE OF PACITAN DISTRICT

SKRIPSI

  

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada

Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

  

Disusun oleh :

DIANA DELLARIAM BAYU

I0113034

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

  

2017

  

KELAYAKAN FINANSIAL PLTMH DI DESA

NAWANGAN, KECAMATAN NAWANGAN,

KABUPATEN PACITAN

FEASIBILITY ANALYSIS OF MICRO HYDRO PLANT

AT NAWANGAN VILLAGE OF PACITAN DISTRICT

SKRIPSI

  

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada

Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

  

Disusun oleh :

DIANA DELLARIAM BAYU

I0113034

  Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

  Persetujuan: Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II, Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani, M.T. Ir. Solichin, M.T.

  

NIP 19630120 198803 2 002 NIP 19600110 198803 1 002

  

PENGESAHAN SKRIPSI

KELAYAKAN FINANSIAL PLTMH DI DESA

NAWANGAN, KECAMATAN NAWANGAN,

KABUPATEN PACITAN

  

FEASIBILITY ANALYSIS OF MICRO HYDRO PLANT

AT NAWANGAN VILLAGE OF PACITAN DISTRICT

Disusun oleh :

  

DIANA DELLARIAM BAYU

I0113034

  Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada:

  Hari : Tanggal :

  Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani, MT ……………………………… NIP 19630120 198803 2 002 Ir. Solichin, MT ……………………………… NIP 19600110 198803 1 00 2 Ir. Adi Yusuf Muttaqien, MT ……………………………… NIP 19581127 198803 1 001 Ir.Sulastoro R.I., M.Si ……………………………… NIP 19521105 198601 1 001

  Disahkan, Tanggal:…………………. Kepala Program Studi Tekik Sipil Fakultas Teknik UNS

  

Wibowo S.T., DEA

19681007 199502 1 001

  

MOTTO

“My help comes from The Lord, who made heaven and earth”

(Psalm 121:2)

  

“Faith is the art of holding on to things in spite of your changing moods and

circumtances

”

  (C.S. Lewis)

  

PERSEMBAHAN

  Puji dan syukur saya persembahkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas anugrahNya sehingga Skripsi ini dapat diselesaikan. Segala terima kasih saya persembahkan kepada: 1.

  Tuhan Yesus Kristus, Allah yang senantiasa memberi kasih karunia sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini dengan lancar dan tepat waktu.

  2. Orang tua saya yang selalu mendoakan, mendidik, mengasihi, membimbing, dan mendukung saya. I Love You.

  3. Adik saya, Jennifer, atas semua quotes skripsi dan chat motivasinya.

  4. Keluarga besar, terutama Opa dan Oma untuk segala perhatiannya selama masa perkuliahan saya.

  5. Para mahasiswa air yang merupakan kelompok skripsi penelitian ini.

  Teman-teman seperjuangan dari awal hingga akhir masa perskripsian. Baca: Abi, Esther, Hannah, Riswandha, Siti, dan Sunu.

  6. Teman-teman S1 Teknik Sipil 2013 yang selalu setia menemani dan membantu, terimakasih atas semua dukungannya selama menjalani perkuliahan.

  7. Semua pihak yang selalu mendukung dan mendoakan dalam penyelesaian skripsi ini.

  

ABSTRAK

  Diana Dellariam Bayu, Rintis Hadiani, Solichin, 2017. Kelayakan Finansial

PLTMH di Desa Nawangan, Kecamatan Nawangan, Kabupaten Pacitan.

Skripsi. Program Studi Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta. Desa Nawangan, Kecamatan Nawangan, Kabupaten Pacitan merupakan desa yang memanfaatkan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Kedung Pasang sebagai sumber listrik tetapi daya yang dihasilkan belum mampu memenuhi kebutuhan masyarakat sehingga perlu dilakukan revitalisasi dengan memperhitungkan Analisis Harga Satuan dan potensi debit baru karena referensi yang tersedia tidak lagi sesuai. Permasalahannya adalah investasi yang dibutuhkan untuk pembangunan PLTMH harus memberikan keuntungan pada periode tertentu. Penelitian ini menganalisis seberapa besar peningkatan potensi daya dan energi PLTMH dengan merubah diameter pipa pesat dan mengganti turbin yang ada, serta menghitung biayanya. Daya yang tersedia saat ini sebesar 112,5 kW dan energi sebesar 82150,66 kWh. Hasil analisis menunjukkan bahwa peningkatan daya dapat dilakukan sampai sebesar 142,5 kW per tahun atau setara dengan 218%, peningkatan energi hingga 139.427 kWh per tahun, sedangkan keuntungan (benefit) berdasarkan jumlah pengguna listrik PLTMH sebesar Rp44.566.169, meningkat Rp26.604.588,- dari kondisi eksisting atau setara dengan 148,1%. Analisis ekonomi revitalisasi PLTMH Kedung Pasang menunjukkan nilai NPV sebesar Rp6.717.110,- yang lebih besar dari 0, nilai IRR sebesar 11% lebih besar dari nilai suku bunga yang ditetapkan Bank Negara Indonesia 46 sebesar 10,25%, dan nilai BCR sebesar 1,19 lebih besar dari 1. Dengan demikian revitalisasi PLTMH Kedung Pasang layak untuk dilaksanakan dengan perkiraan biaya investasi Rp10.321.342,- tiap kW.

  Kata Kunci: Peningkatan Daya Listrik, Energi Listrik, PLTMH, Nawangan

  

ABSTRACT

Diana Dellariam Bayu, Rintis Hadiani, Solichin, 2017. Feasibility Analysis of

Micro Hydro Plant at Nawangan Village of Pacitan District. Thesis. Civil

Engineering Department. Engineering Faculty. Sebelas Maret University.

Surakarta.

  

Nawangan Village of Pacitan Distric utilizes Kedung Pasang Micro Hydro Plant

(MHP) as a power source but the existing electricity power unable suffice the

demand so revitalization is needed by calculating the new unit price and debit

because the previous reference already invalid. The problem is that the investment

required for the construction of the MHP must provide benefits for a certain period.

This study analyzed the ratio of power and energy potential of PLTMH with

changes in pipe diameter and speed of existing turbines, and calculated the cost.

The available power is currently at 112.5 kW and energy is 82150.66 kWh.

The results of the analysis show that the power increase can be done up to 142,95

kW a year or equivalent 218%, the energy can be done up to 139.427 kWh a year,

meanwhile the benefit is Rp44.566.169, increase Rp26.604.588,- from existing

condition or equivalent 148,1% which is done by changing the diameter of penstock

and the turbine. Economyc analysis of Kedung Pasang MHP development plan

shows NPV of Rp6.717.110,- that is greater than 0, the value of IRR is 11% greater

than the interest rate set by Bank Negara Indonesia 46 of 10,25% and BCR value

of 1,19 is greater than 1, thus the revitalization of Kedung Pasang MHP feasible to

be implemented with an estimated investment cost Rp10.321.342,- per kW.

  Keyword: Increased electrical power, electrical energy, MHP, Nawangan

KATA PENGANTAR

  Puji Syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala anugrahNya sehingga penyusun dapat menyelesaikan penelitian dengan judul “Kelayakan Finansial PLTMH di Desa Nawangan, Kecamatan Nawangan, Kabupate n Pacitan”. Penelitian ini merupakan salah satu persyaratan akademik untuk meraih gelar Sarjana Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  Dalam penyususnan laporan ini, penyusun banyak menerima bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu, penyusun ucapkan terima kasih kepada:

  1. Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani, M.T. selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan pengarahan selama penyusunan skripsi

  2. Ir. Solichin, M.T. selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan selama penyusunan skripsi

3. Seluruh rekan mahasiswa Teknik Sipil UNS 4.

  Seluruh pihak yang tidak dapat penyusun sebutkan satu persatu yang telah membantu kelancaran tugas hingga terwujudnya laporan ini. Penyusun menyadari keterbatasan kemampuan dan pengetahuan sehingga masih ada kekurangan dalam penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu, kritik dan saran pembaca diharapkan penyusun. Akhir kata, semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun khususnya dan pembaca umumnya.

  Surakarta, Juni 2017 Penyusun

  

DAFTAR ISI

  JUDUL ..................................................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii MOTTO ................................................................................................................. iv PERSEMBAHAN ...................................................................................................v ABSTRAK ............................................................................................................. vi

  

ABSTRACT ......................................................................................................... vii

  KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii DAFTAR NOTASI ...............................................................................................xv

  BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

  1.1 Latar Belakang .................................................................................................. 1

  1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................. 3

  1.3 Batasan Masalah................................................................................................ 4

  1.4 Tujuan penelitian ............................................................................................... 4

  1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................................ 4

  1.5.1 Manfaat Teoritis ......................................................................................... 4

  1.5.2 Manfaat Praktis .......................................................................................... 4

  BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI .................................................. 5

  2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................................... 5

  2.2 Dasar Teori ...................................................................................................... 15

  2.2.1 Daerah Aliran Sungai ............................................................................... 17

  2.2.2 Data Lapangan ......................................................................................... 17

  2.2.3 Evapotranspirasi ....................................................................................... 18

  2.2.4 Uji Konsistensi Data Hujan ...................................................................... 20

  2.2.5 Curah Hujan Rerata Bulanan dengan metode rata-rata aritmatik ............ 21

  2.2.6 Transformasi Hujan-Debit GR2M ........................................................... 21

  2.2.7 Debit Andalan .......................................................................................... 24

  2.2.8 Metode Tahun Dasar Perencanaan (Basic Year) ..................................... 24

  2.2.9 Perencanaan Bangunan Mikro Hidro ....................................................... 25

  2.2.9.1 Bendung ........................................................................................... 25

  2.2.9.2 Bak Penenang .................................................................................... 25

  2.2.9.3 Pipa pesat (Penstock) ........................................................................ 25

  2.2.9.4 Turbin ................................................................................................ 26

  2.2.10 Analisis Ekonomi ................................................................................... 28

  2.2.10.1 Analisis Ratio Manfaat Biaya (BCR = Benefit Cost Ratio) ........... 28

  2.2.10.2 Analisis Nilai Netto Sekarang (NPV = Net Present Value) ........... 28

  2.2.10.3 Analisis Tingkat Pengembalian Internal (IRR atau EIRR = Economic

  Internal Rate of Return) ............................................................................... 29

  BAB 3 METODE PENELITIAN ................................................................................... 31

  3.1 Metode Penelitian............................................................................................ 31

  3.2 Lokasi Penelitian ............................................................................................. 31

  3.3 Data yang Dibutuhkan..................................................................................... 31

  3.3.1 Data Primer .............................................................................................. 31

  3.3.2 Data sekunder ........................................................................................... 32

  3.4 Alat yang Digunakan....................................................................................... 32

  3.5 Tahapan Penelitian .......................................................................................... 32

  BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN ........................................................ 36

  4.1 Analisis Data ................................................................................................... 36

  4.2Analisis Curah Hujan Bulanan ......................................................................... 36

  4.3 Evapotranspirasi .............................................................................................. 40

  4.3Uji Konsistensi Data Hujan .............................................................................. 42

  4.5 Analisis Debit .................................................................................................. 45

  4.5.1 Analisis Debit Aliran ................................................................................ 45

  

4.5.2 Analisis Debit Andalan .......................................................................... 47

  4.6 Analisis Bangunan Sipil PLTMH Kondisi Eksisting ...................................... 51

  4.6.1 Bendung Kondisi Eksisting ...................................................................... 51

  4.6.2Bak Penenang Kondisi Eksisting .............................................................. 51

  4.6.3Pipa Penstock Kondisi Eksisting ............................................................... 52

  4.6.4Analisis Potensi Produksi Listrik .............................................................. 54

  4.6.5 Analisis Produksi Listrik Berdasarkan Data Eksisting ............................ 54

  4.7 Analisis Produksi Listrik Berdasarkan Desain Rencana ................................. 66

  4.8 Perbandingan Hasil Penjualan Energi Listrik Eksisting dan Hasil Penjualan Energi Listrik Rencana .......................................................................................... 84

  4.9 Analisis Ekonomi ............................................................................................ 84

  4.9.1 Rencana Anggaran Biaya ......................................................................... 85

  4.9.2 Analisis Ekonomi Teknik ......................................................................... 94

  4.10 Investasi ........................................................................................................96

  BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 97

  5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 97

  5.2 Saran ................................................................................................................ 98

  

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 99

LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Peta Lokasi PLTMH Kedung Pasang .................................................3Gambar 2.1 Model GR2M ...................................................................................22Gambar 3.1 Lokasi PLTMH Kedung Pasang dengan Google Earth ...................31Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian ....................................................................34Gambar 3.3 Lanjutan Diagram Alir Penelitian ................................................... 35Gambar 4.1 Peta Lokasi Stasiun Hujan ................................................................37Gambar 4.2 Grafik Kurva Massa Ganda ..............................................................44Gambar 4.3 Debit Andalan Metode Basic Year (Q80) ........................................50Gambar 4.4 Sketsa PLTMH Kedung Pasang Kondisi Eksisting ..........................53Gambar 4.5 Grafik Daya Listrik Kondisi Eksisting .............................................59Gambar 4.6 Sketsa PLTMH Kedung Pasang Kondisi Rencana ...........................71Gambar 4.7 Grafik Potensi Daya Listrik Rencana ...............................................74Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Potensi Daya Listrik Eksisting dan Rencana..75

  

DAFTAR TABEL

Tabel 0.1 Daftar Notasi ......................................................................................... xvTabel 2.1 Novelty Penelitian Kelayakan Finansial PLTMH .................................. 7Tabel 2.2 Parameter GR2M .................................................................................. 22Tabel 2.3 Daerah Operasi Turbin .......................................................................... 27Tabel 4.1 Curah Hujan Bulanan Stasiun Hujan Nawangann ................................ 37Tabel 4.2 Curah Hujan Bulanan Stasiun Hujan Pacitan ....................................... 38Tabel 4.3 Curah Hujan Bulanan Rata-rata Stasiun Hujan Nawangan dan Stasiun

  Hujan Pacitan ........................................................................................................ 38

Tabel 4.4 Data Evapotrasnpirasi ........................................................................... 40Tabel 4.5 Hasil Uji Konsistensi Data Hujan ......................................................... 43Tabel 4.6 Parameter GR2M .................................................................................. 45Tabel 4.7 Rekapitulasi Debit GR2M ..................................................................... 46Tabel 4.8 Debit rerata tahunan metode GR2M ..................................................... 48Tabel 4.9 Debit Rerata tahunan diurutkan dari kecil ke besar .............................. 48Tabel 4.10 Debit andalan (Q80) tahun 2012 berdasarkan metode tahun dasar perencanaan (Basic Year) ..................................................................................... 49Tabel 4.11 Perhitungan Tinggi Jatuh (Heff) Bulanan ........................................... 56Tabel 4.12 Perhitungan Daya Listrik Berdasarkan Kondisi Eksisting .................. 58Tabel 4.13 Perhitungan Potensi Energi Listrik Kondisi Eksisting ........................ 61Tabel 4.14 Perhitungan Benefit Hasil Penjualan Berdasarkan Jumlah Pengguna

  Listrik PLTMH Kedung Pasang Kondisi Eksisting .............................................. 64

Tabel 4.15 Perhitungan Tinggi Jatuh Kondisi Rencana ........................................ 69Tabel 4.16 Perhitungan Daya Listrik Kondisi Rencana ........................................ 73Tabel 4.17 Perhitungan Hasil Penjualan Seluruh Potensi Energi Listrik Kondisi

  Rencana ................................................................................................................. 78

Tabel 4.18 Perhitungan Benefit Hasil Penjualan Berdasarkan Jumlah Pengguna

  Listrik PLTMH Kedung Pasang Kondisi Rencana ............................................... 82

Tabel 4.19 Perbandingan Hasil Penjualan Energi Listrik Kondisi Eksisting dan

  Rencana ................................................................................................................. 84

Tabel 4.20 Spesifikasi dan Volume Pekerjaan ...................................................... 86Tabel 4.21 Daftar Harga Satuan Upah Tahun 2016 .............................................. 86Tabel 4.22 Daftar Harga Satuan Bahan Tahun 2016 ............................................ 87Tabel 4.23 Daftar Harga Satuan Pekerjaan Tahun 2016 ....................................... 88Tabel 4.24 Total Rencana Anggaran Biaya .......................................................... 91Tabel 4.25 Rekapitulasi Rencana Anggaran Biaya ............................................... 92Tabel 4.26 Biaya pemeliharaan dan perawatan..................................................... 93Tabel 4.27 Perhitungan NPV, IRR, BCR ............................................................. 95

DAFTAR NOTASI

Tabel 0.1 Daftar Notasi Simbol Keterangan Satuan

  B Lebar bendung m

  t Benefit pada tiap tahun Rp

  B 
 Cd Koefisien debit

  t

  C Cost pada tiap tahun Rp D Diameter m

  E a kPa

  Tekanan uap air actual E s kPa

  Tekanan uap air jenuh Evapotranspirasi

  ET mm/bulan f Koefisien gesekan

  2

  g Percepatan gravitasi m/s h Head loss minor m

  f

  h Head loss mayor m H b m

  Tinggi jatuh bruto

  e Tinggi jatuh efektif m

  H H l m

  Tinggi jatuh dari tekanan air yang hilang i Data ke- mm

i Tingkat bunga %

  K Koefisien resistansi valve l Panjang m n Jumalah data p Puncak bendung m P mm/bulan

  Curah hujan bulanan P

  1

  mm/bulan Aliran permukaan mm/bulan

  P Kedalaman hujan

  2

  mm/bulan P Kedalaman hujan total

  3 Q Debit 3 m /dt

  3 Q a Debit andalan m /dt

  r

  1 Tingkat bunga bawah %

  r

  2 Tingkat bunga atas %

  mm/bulan R Nilai routing

  3 R

  80 Debit andalan m /dt

  Ri Curah hujan pada stasiun terukur mm

  2 R n Radiasi matahari netto di atas permukaan MJ/m

  /hari tanaman mm/bulan

  S Kelengasan awal tanah mm/bulan S Kelengasan tanah akibat presipitasi

  1

  mm/bulan S Kelengasan tanah akibat presipitasi dan

  2

  evapotranspirasi mm/bulan S Kelengasan tanah akibat infiltrasi ke lapisan

  3

  tanah t Waktu ke- hari, bulan, tahun T

  Suhu udara rata-rata °C U

  2 Kecepatan angin pada ketinggian 2 m dari m/s

  atas permukaan tanah v Kecepatan aliran m/s

  X

  1 Kapasitas simpanan kelembaban tanah

  X

  2 Koefisien penyerapan air tanah

  Y Tinggi muka air di hulu bendung m Kemiringan kurva tekanan uap air terhadap kPa/°C

  ∆ suhu Tanh antara evapotranspirasi dengan

  ѱ kelengasan maksimum tanah Tanh antara curah hujan dengan kelengasan maksimum tanah kPa/°C

  γ Konstanta psikometrik