STUDY POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO DI NAGARI SIBARAMBANG KECAMATAN X KOTO DI ATAS KABUPATEN SOLOK SUMATERA BARAT - Politeknik Negeri Padang

  

STUDY POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO

DI NAGARI SIBARAMBANG KECAMATAN X KOTO DI ATAS

KABUPATEN SOLOK SUMATERA BARAT

Hendri Candra Mayana, ST.,MT.

  

Staf Pengajar Politeknik Negeri Padang

Kampus Unand Limau Manis Padang. Telp. (0751) 21170-344087, fax.0736-344087

Email : hencanmay@yahoo.com

  Abstract

This research study exploiting of potency charge river alternatively resource of energi for the power station of hydro

mini energy ( PLTMH). Case study the evaluated is Nagari Siberambang River which located in Countryside

Fragon Enchain, District Of Field Jar Pate; Up stream, Sub-Province of Solok. Power Station Of Hydro Mini

Energy ( PLTMH) expected can be woke up by Local Government Of Sub-Province of Siberambang to obtain; get

energy capacities attached equal to 27 kW to 42 house and 0,514 kW to each ;every house by exploiting Nagari

Siberambang. Dimension Building barricade PLTMH specified from pursuant to Siberambang floods debit equal to

_{3 3} Q= 55 m / det. Debit plan equal to 0,80 m / det obtained from result of direct measurement in field by considering

various aspect for example : yielded energy, scheme of PLTMH, high fall, turbine operational and also defrayal of

work of and civil of elektro-mekanikal lowest Keyword : PLTMH, resource of energi

1. PENDAHULUAN

  Pengentasan kemiskinan dilakukan dengan meningkatkan pembangunan di segala bidang, salah satunya di bidang infrastruktur khususnya infrastruktur kelistrikan. Pembangunan kelistrikan yang ada belum bisa mencukupi kebutuhan masyarakat terutama di desa-desa terpencil. Pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTMH) merupakan suatu pembangkit listrik skala kecil yang memanfaatkan aliran air sungai sebagai tenaga (resources) untuk menggerakan turbin, mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis, memutar turbin dan generator untuk menghasilkan daya listrik skala kecil, yaitu sekitar 1-100 kW, yang sama sekali tidak menggunakan bahan bakar. Penerapan PLTMH merupakan upaya positif untuk mengurangi laju perubahan iklim global yang sedang menjadi isu penting dewasa ini. Pembangunan PLTMH membuat masyarakat semakin giat menjaga lingkungan, termasuk hutan demi terus tersedianya pasokan aliran sungai. Nagari Sibarambang merupakan desa/Nagari yang belum mempunyai infrastruktur listrik sebagai alat penerangan, dan jauh dari jaringan listrik PLN yang ada. Akan tetapi di lalui oleh aliran Sungai yang merupakan salah satu sumber air yang dapat di jadikan sumber energi listrik berskala kecil. Untuk itu perlu dilakukan penelitian atau kajian yang bertujuan untuk mengetahui potensi Sungai yang ada dapat dijadikan sumber listrik untuk masyarakat di Nagari Siberambang.

2. TINJAUAN PUSTAKA

  Energi Cahaya (Lampu) Energi Panas (Setrika) Energi Gerak (Kipas) Energi

  5. Efisiensi tinggi (65%-85%).

  Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) pada dasarnya memanfaatkan kapasitas aliran air (debit) dan tinggi jatuh (head). Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

  9. Sumber potensi yang banyak terdapat di Indonesia.

  8. Energi yang dihasilkan dapat diperhitungkan.

  7. Tidak konsumtif terhadap pemakaian air.

  6. Pengoprasiannya mudah.

  3. Biaya oprasional murah 4. Tingkat perawatan peralatan lebih sederhana.

  Potensial Energi Mekanik Energi

  2. Teknologi yang handal ; Teknologi yang digunakan handal dan kokoh sehingga mampu beroprasi lebih dari 15 tahun.

  1. Ramah Lingkungan dan tebarui ; PLTMH merupakan pembangkit listrik yang paling ramah lingkungan juga tidak mencemari dan merusak alam, karena menggunakan air sebagai sumber tenaganya. PLTMH juga tidak mengganggu aliran sungai secara signifikan.

  Gambar 1. Blok Diagram Proses Transformasi Energi pada PLTMH Adapun kelebihan PLTMH adalah sebagai berikut:

  Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro atau biasa disebut PLTMH merupakan pembangkit listrik skala kecil yang memanfaatkan aliran air sebagai tenaga (resources) untuk menggerakan turbin, mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis, memutar turbin dan generator untuk menghasilkan daya listrik skala kecil, yaitu sekitar 5-100 kW.

  Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi penmbangkit listrik yang menggunakan energi air. Mikro artinya kecil sedangkan hidro artinya air. Dalam prakteknya istilah ini tidak merupakan sesuatu yang baku, namun bisa dibayangkan bahwa Mikrohidro pasti menggunakan air sebagai sumber energinya.

  Listrik

2.1 Perhitungan

  2.2.1 Kapasitas Aliran Air (debit)

  Debit merupakan salah satu parameter penting dalam perencanaan PLTMH. Ukuran debit air akan menentukan besarnya energi yang mampu dihasilkan. Debit juga akan menentukan ukuran dan jenis turbin yang akan digunakan. Pengukuran debit aliran sungai biasanya dilakukan dengan menggunakan alat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut:

  Q = V . A

  Dimana : Q : Debit Aliran (m³/s) V : Kecepatan Aliran (m/s) A : Luas Penampang (m²)

  2.2.2 Tinggi Jatuh (head) Head adalah ketinggian vertical dimana air jatuh. Pengukuran head dilakukan dengan

  menggunakan Theodolite, pengukuran dilakukan di sepanjang sungai dari hulu sungai, yang diperkirakan merupakan lokasi dam, sampai hilir, yang diperkirakan tempat instalasi mesin pembangkit. Besarnya

  head dinyatakan dengan satuan meter (m).

  2.2.3 Daya Turbin

  Setelah diperoleh besarnya debit dan head, maka dapat ditentukan besarnya daya turbin (P). Daya turbin merupakan besarnya daya listrik yang dihasilkan, dinyatakan dalam satuan kilowatt (kW). Besarnya daya turbin dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

  P = ρ x g x Q x Δh

  Dimana : P : Daya Turbin (kW) g : Gravitasi (9,81) Q : Debit (m³/s) h : head (m)

2.3 Perencanaan PLTMH

  Secara umum lay-out system PLTMH merupakan pembangkit yang memanfaatkan aliran air permukaan sungai (run off river). Komponen-komponen system PLTMH terdiri dari:

  1. Dam/Bendungan Pengalih dan Intake (Diversion Weir and Intake)

  Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai (intake) ke dalam sebuah bak pengendap.

  2. Bak Pengendap (Settling Basin) Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Fungsi bak pengendap sangat penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukut untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.

  4. Bak penenang (Headtank) Bak penenang berfungsi untuk mengatur perbedaan keluaran air antara pipa pesat dan saluran pembawa, dan untuk pemisahan akhir kotoran dalam air, seperti pasir dan kayu-kayuan.

  5. Pipa Pesat (Penstock)

Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah roda air (turbin).

  6. Rumah Pembangkit (Power house)

  7. Turbin dan Generator (Turbine and Generator) Turbin dan generator berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik untuk menghasilkan listrik.

  8. Saluran Pembuangan (tail race).

  2.3.1 Lokasi Bangunan Intake

  Pada umumnya instalasi PLTMH merupakan pembangkit listrik tenaga air jenis aliran sungai langsung, jarang yang merupakan jenis waduk (bendungan besar). Konstruksi bangunan intake untuk mengambil air langsung dari sungai dapat berupa bendungan (intake dam) yang melintang sepanjang lebar sungai atau langsung membagi aliran air sungai tanpa dilengkapi bangunan bendungan. Lokasi intake harus dipilih secara cermat untuk menghindarkan masalah di kemudian hari.

  2.3.2 Kondisi Dasar Sungai

  Lokasi intake harus memiliki dasar sungai yang relatif stabil, apalagi bila bangunan intake tersebut tanpa bendungan (intake dam). Dasar sungai yang tidak stabil mudah mengalami erosi sehingga permukaan dasar sungai lebih rendah dibandingkan dasar bangunan intake, hal ini akan menghambat aliran air memasuki intake.

  Dasar sungai berupa lapisan lempeng batuan merupakan tempat yang stabil. Tempat di mana kemiringan sungainya kecil, umumnya memiliki dasar sungai yang relatif stabil. Pada kondisi yang tidak memungkinkan diperoleh lokasi intake dengan dasar sungai yang relatif stabil dan erosi pada dasar sungai memungkinkan terjadi, maka konstruksi bangunan intake harus dilengkapi dengan bendungan untuk menjaga ketinggian dasar sungai di sekitar intake.

  2.3.3 Bentuk Aliran Sungai

  Salah satu permasalahan yang sering terjadi pada instalasi PLTMH adalah kerusakan pada pada sisi luar sungai. Pada bagian sisi luar sungai mudah erosi serta rawan terhadap banjir. Batu-batuan, batang pohon serta berbagai material yang terbawa banjir akan mengarah pada bagian tersebut. Sementara itu bagian sisi dalam sungai merupakan tempat terjadinya pengendapan lumpur dan sedimentasi, sehingga tidak cocok untuk lokasi intake. Lokasi intake yang baik terletak sepanjang bagian sungai yang relatif lurus, di mana aliran akan terdorong memasuki intake secara alami dengan membawa beban (bed load) yang kecil.

  2.3.4 Lokasi Rumah Pembangkit (Power house)

  Pada dasarnya setiap pembangunan mikrohidro berusaha untuk mendapatkan head yang maksimum. Konsekuensinya lokasi rumah pembangkit (power house) berada pada tempat yang serendah mungkin. Karena alasan keamanan dan konstruksi, lantai rumah pembangkit harus selalu lebih tinggi dibandingkan permukaan air sungai. Data dan informasi ketinggian permukaan sungai pada waktu banjir sangat diperlukan dalam menentukan lokasi rumah pembangkit.

  Selain lokasi rumah pembangkit berada pada ketinggian yang aman, saluran pembuangan air (tail

  

race) harus terlindung oleh kondisi alam, seperti batu-batuan besar. Disarankan ujung saluran tail race

  tidak terletak pada bagian sisi luar sungai karena akan mendapat beban yang besar pada saat banjir, serta memungkinkan masuknya aliran air menuju ke rumah pembangkit.

  2.3.5 Layout Sistem PLTMH Layout sebuah sistem PLTMH merupakan rencana dasar untuk pembangunan PLTMH. Pada

Layout dasar digambarkan rencana untuk mengalirkan air dari intake sampai ke saluran pembuangan

  akhir. Air dari intake dialirkan ke turbin menggunakan saluran pembawa air berupa kanal dan pipa pesat

  

(penstock). Penggunaan pipa pesat memerlukan biaya yang lebih besar dibandingkan pembuatan kanal

  terbuka, sehingga dalam membuat Layout perlu diusahakan agar menggunakan pipa pesat sependek mungkin. Pada lokasi. tertentu yang tidak memungkinkan pembuatan saluran pembawa, penggunaan pipa pesat yang panjang tidak dapat dihindari. Pendekatan dalam membuat lay out sistem PLTMH adalah sebagai berikut:

  Air dari intake dialirkan melalui penstok sampai ke turbin. Jalur pemipaan mengikuti aliran air, paralel dengan sungai. Metode ini dapat dipilih seandainya pada medan yang ada tidak memungkinkan untuk dibuat kanal, seperti sisi sungai berupa tebing batuan. Perlu diperhatikan bahwa penstock harus aman terhadap banjir .

  Adapun persyaratan pembangunan PLTMH antara lain adalah:

  1. Ketersediaan aliran air yang konstan atau tetap dalam ukuran debit tertentu. Ukuran debit air akan

  menentukan besarnya energi yang mampu dihasilkan. Setiap ukuran turbin membutuhkan debit air tertentu.

  2. Adanya turbin untuk memutar kumparan dinamo listrik. Ada berbagai macam jenis turbin yang

  sekarang dikembangkan oleh beberapa lembaga di Indonesia guna menyesuaikan dengan kebutuhan dan potensi alam yang beragam.

  3. Dinamo, untuk mengubah energi yang dihasilkan oleh putaran turbin menjadi listrik.

  4. Jaringan listrik dari rumah turbin ke pengguna.

3. METODOLOGI PENELITIAN

  Pada penelitian ini dilakukan survei langsung pada lokasi, yang bertujuan untuk mendapatkan data-data primer dan data skunder. Untuk data debit dilakukan sebanyak 2 (dua) kali, yaitu saat puncak musim penghujan dan puncak musim kemarau sehingga laju aliran (debit) sungai maksimum dan minimum dapat diukur. Sedangkan dalam perhitungan nanti menggunakan debit rata-rata

  a. Kapasitas Aliran Air (debit)

  Pengukuran debit aliran sungai biasanya dilakukan dengan menggunakan alat pelampung dang Stop Wach, pengukuran dilakukan di beberapa titik tertentu. Dan bisa dihitung menggunakan rumus sebagai berikut:

  Q = V . A

  Ket: Q = Debit Aliran (m³/s) , V = Kecepatan Aliran (m²/s), A = Luas Penampang (m²)

  b. Tinggi Jatuh (head)

Head adalah ketinggian vertikal dimana air jatuh. Pengukuran head dilakukan dengan menggunakan

  Theodolite, pengukuran dilakukan di sepanjang sungai dari hulu sungai, yang diperkirakan merupakan lokasi dam, sampai hilir, yang diperkirakan tempat istalasi mesin pembangkit. Besarnya head dinyatakan dengan satuan meter (m).

  c. Daya Turbin

  

Studi Pustaka

Data Primer :

  3. Daya Listrik (P)

Hasil dan Kesimpulan

Disain Rencana dan Rencana Anggaran Biaya

Mulai

  Vegetasi dearah aliran sungai di Siberambang cukup bagus. Dimana pada bagian hulu merupakan hutan belantara, dan ada sebagian masih berupa hutan dan sebagian ditanami tanaman produktif. Hutan-hutan di sekitar sungai pun masih bagus, karena sebagian besar hutan tersebut belum tersentuh tangan manusia.

  Ket: P = Daya Turbin (kW), Q = Debit ((m³/s), g = Gravitasi (9,81) , h = head (m) Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

  P = ρ x g x Q x Δh

  Setelah diperoleh besarnya debit dan head, maka dapat ditentukan besarnya daya turbin (P). Daya turbin merupakan besarnya daya listrik yang dihasilkan, dinyatakan dalam satuan kilowatt (kW). Besarnya daya turbin dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

  Selesai

  2. Head

  1. Ketinggian

  1. Debit (Q)

  Wawancara dengan warga setempat

Analisis dan Pengolahan Data

  5. Debit

Survei Pengambilan Data

Data Sekunder : Jumlah rumah

  

4. Kedalaman Sungai

  3. Lebar Sungai

  

2. Panjang Saluran

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Vegetasi Daerah Aliran Sungai dan Penduduk

  Kearifan lokal dalam mengelola sumber daya alam, termasuk hutan dan sungai, dipraktekan dalam keseharian penduduk Nagari Siberambang yang merupakan desa kecil yang dihuni 200 buah rumah. Sehingga sungai yang mengalir di desa mereka tetap terjaga kualitasnya, potensi inilah yang bisa menjadi modal utama membuat PLTMH.

  Ketersediaan aliran air yang konstan atau tetap dalam ukuran debit tertentu merupakan syarat utama dalam perencanaan pembangunan PLTMH. Ukuran debit air akan menentukan besarnya energi yang mampu dihasilkan. Kenaikan dan penurunan muka air sungai cukup beragam. Namun dari hasil survey lapangan berupa wawancara dengan penduduk setempat dan pengisian quisioner, tiga tahun terakhir ini kenaikan muka air pada saat banjir bisa mencapai 2 meter. Sedangkan penurunan yang dialami muka air sungai pada saat musim kemarau kurang dari 0,4 meter. Sehingga meskipun sungainya tidak cukup dalam, namun sungai tersebut tidak pernah mengalami kekeringan. Dalam perencanaan PLTMH, sedimentasi pada sungai yang akan dibangun PLTMH juga menjadi masalah utama. Biasanya sedimentasi yang tinggi terjadi pada sungai yang memiliki dasar tanah. Namun, Sungai memiliki dasar bebatuan, sehingga sungai ini memiliki faktor sedimentasi yang sangat kecil.

4.4 Perhitungan

A. Debit (Q)

  Data dari lapangan yang didapat dengan ketinggian H (head) 4 meter, lebar sungai 4 meter dan kedalaman sungai 60 cm, Kecepatan aliran V = 0,33 m/det, dari data di atas maka didapat : Luas penampang sungai (A) : 2,4 m² Debit (Q) = V . A = 0,33 m/det x 2,4 m² = 0,799 m³/det, dibulatkan menjadi 0,80 m³/det Jadi,debit sungai air kule adalah sebesar 0,80 m³/det

4.4.2 Daya Turbin (P)

  Data yang dibutuhkan untuk menghitung daya turbin adalah : g = 9,81 Q = 0,80 m³/det, H = 4 meter, Eff = 0,87 Daya turbin dihitung menggunakan rumus : P = g x Q x H x Eff

  = 9,81 x 0,80 x 4 x 0,87 = 27,31 kW, dibulatkan menjadi 27 kW Jadi, daya turbin yang dapat dihasilkan adalah sebesar 27 kW

4.4.3 Distribusi kepada para pelanggan

  Daya yang akan didistribusikan untuk para pelanggan adalah 80% dari daya yang dihasilkan, yaitu sebesar 21,60 kW. Daya ini akan dibagi secara merata kesetiap rumah. Di Nagari Siberambang terdapat 42 buah rumah, sehingga masing-masing rumah akan mendapatkan

5. KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan

  Dari hasil survei di lapangan, perhitungan, dan perencanaan yang dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan diantaranya sebagai berikut :

  1. Dari hasil survei di lapangan diperoleh debit aliran Sungai Nagari Siberambang adalah sebesar 0,80 m³/det dan beda ketinggian (head) sebesar 4 meter, sehingga daya listrik yang dapat dihasilkan dari aliran air sungai sebesar 27,31 kW.

  2. Daya listrik yang akan didistribusikan untuk para pelanggan adalah 80% dari daya yang dihasilkan, yaitu sebesar 21,60 kW. Daya ini akan dibagi secara merata kesetiap rumah dimana setiap rumah akan mendapat daya listrik sebesar 0,514 kW.

  3. Dari daya 0,514 kW per rumah ini sangat cukup untuk kebutuhan akan penerangan untuk 42 buah rumah yang ada di Nagari Siberambang.

  5.2 Saran

  Dari penelitian dan hasil evaluasi yang diperoleh, ada beberapa hal yang dapat disarankan dantaranya sebagai berikut :

  1. Daya listrik yang dihasilkan dapat ditingkatkan dengan cara meningkatkan head. Hal ini dapat dilakukan dengan cara membangun dam kecil di bagian hulu.

  2. Resapan air di daerah hulu perlu di jaga dan harus tetap stabil, dengan menjaga agar tidak terjadi penebangan hutan dan pembukaan lahan untuk perkebunan

  3. Agar bangunan dapat bertahan lama perlu di bentuk kelompok masyarakat sebagai pengelola dan penjaga.

DAFTAR PUSTAKA

  Asnal Effendi dan Arpandi Arif. 2008. Studi Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hydro di

Desa Rantau Suli – Kecamatan Sungai Tenang – Kab. Merangin – Jambi.

  

  Djajusman Hadi. 2009. Energi Terbarukan: Masih Minim Mikrohidro.

  Merancang Mikrohidro.Sungai PLTMH.

Metode Sederhana Pengukuran Potensi Mikrohidro.

Sungai PLTMH.

  MikroHidro.Sungai PLTMH. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro. Perencanaan PLTMH.Sungai PLTMH.

  Yayan Indriatmoko. 2008. Upaya Masyarakat Rumah Panjang Sungai Pelaik membuat Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-Hidro.