ANALISIS POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA) (REVIEW) PEUSANGAN TAKENGON TUGAS AKHIR - Analisis Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) (Review) Peusangan Takengon

  ANALISIS POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA) (REVIEW) PEUSANGAN TAKENGON TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi Tugas – Tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara ADI SYAHPUTRA 090 424 032 DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

  

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISIS POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA)

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk

  

Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

Dikerjakan oleh:

ADI SYAHPUTRA

090 424 032

  Pembimbing I Pembimbing II Ir. Makmur Ginting, M.Sc. Ivan Indrawan, S.T., M.T. NIP. 19551201 198103 1 005 NIP. 19761205 200604 1 001 Penguji I Penguji II Dr. Ir. A. Perwira Mulia, M.Sc. Ir. Teruna Jaya, M.Sc. NIP. 19660417 199303 1 004 NIP. 19500817 198411 1 001

  

Mengesahkan

Koordinator PPSE Ketua Departemen T. Sipil FT. USU Departemen T. Sipil FT. USU

Ir. Zulkarnain A. Muis, M. Eng.Sc Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan

NIP. 19560326 198103 1 003 NIP. 19561224 198103 1 002

  

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

  ABSTRAK

  Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Peusangan Takengon merupakan salah satu Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yang sedang dilaksanakan pembangunannya oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN). Perencanaan pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Peusangan Takengon dilaksanakan pada tahun 1976, dan Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Peusangan Takengon pada saat ini merupakan kelanjutan dari pembangunan yang sempat terhenti selama 10 tahun yang pelaksanaan pertama pada tahun 1998, yang diakibatkan oleh konflik di Aceh (Nasri

  Sebayang, 2011 ). Dan pelaksanaan kedua dilaksanakan pada tahun 2011 hingga sekarang.

  Dalam menentukan ketersediaan air atau debit ada DAS Sungai Peusangan digunakan Metode F.J.Mock, serta debit andalan digunakan metode Flow Duration

  Curve (FDC) dan Analisis Distribusi Frekuensi. Untuk evaluasi investasi pada

  pembangunan PLTA Peusangan menggunakan metode PayBack Period (PBP), metode Benefit Cost Ratio (BCR) dan metode Internal Rate of Return (IRR).

  2 Pada Bendung Pembagi 1 dengan DAS seluas 8.852,744 km , dengan metode

  3 Flow Duration Curve (FDC) probabilitas 90% didapat debit sebesar 36,201 m /detik,

  3

  dengan metode Analisis Distribusi Frekuensi (Gumbel) sebesar 68,940 m /detik. Pada

  2 Bendung Pembagi 2 dengan DAS seluas 9.686,021 km , dengan metode Flow Duration

  3 Curve (FDC) probabilitas 90% didapat debit sebesar sebesar 39,608 m /detik, dengan

  3

  metode Analisis Distribusi Frekuensi (Gumbel) sebesar 75,428 m /detik.Didapat potensi daya pada Bendung Pembagi 1 sebesar 60,76 MW, pada Bendung Pembagi 2 sebesar 65,32 MW. Total biaya untuk membangun PLTA Peusangan Takengon adalah sebesar Rp. 1.170.000.000.000,-. Evaluasi investasi dengan metode PayBack Period (PBP) diperoleh k = 2 Tahun, berdasarkan indikasi n = 50 Tahun, PLTA Peusangan dikatakan

  layak secara finansial. Dengan metode Benefit Cost Ratio (BCR) diperoleh BCR =

  4,502 > 1, dikatakan layak dilaksanakan. Serta dengan metode Internal Rate of Return (IRR) diperoleh IRR = 73,93% > MARR = 15%, dikatakan layak secara ekonomis untuk dilaksanakan.

  Debit andalan dengan metode Flow Duration Curve (FDC) dengan probabilitas

  3

  90% pada Bendung Pembagi 1 sebesar 36,201 m /detik dan didapat potensi daya

  3

  sebesar 60,76 MW dan debit andalan pada Bendung Pembagi 2 sebesar 39,608 m /detik, dan didapat potensi daya sebesar 65,32 MW. Dari analisa evaluasi investasi dengan metode PayBack Period (PBP), Benefit Cost Ratio (BCR), dan Internal Rate of Return (IRR) dikatakan layak secara finansial untuk dilaksanakan.

  Kata kunci: PLTA Peusangan Takengon, Debit, Daya, Investasi

  i

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur di panjatkan kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan karunia dan kasih sayang – Nya kepada kita semua sehingga dapat terselesaikannya tugas akhir ini. Tugas akhir yang telah diselesaikan oleh penulis berjudul “Analisis Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) (Review) Peusangan Takengon”, disusun untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan.

  Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada:

  1. Teristimewa kepada ibunda penulis yang telah tiada, tugas akhir ini penulis dedikasikan untuk ibunda yang memberikan segala kepada penulis. Hanya doa yang dapat penulis berikan kepada ibunda, maaf karena telah lambat dalam penyelesaian laporan ini.

  2. Teristimewa kepada Kedua Orang Tua (Adelan Sugiarto, dan Muliati) yang tersayang, walau dengan cara penulis sendiri mengungkapkan rasa sayang tersebut, yang telah sabar melakukan hal yang terbaik, walau terkadang penulis tidak menyadari hal itu. Dan penulis tak ingin membalas apa pun dari kasih sayang mereka, karena penulis tak ingin mereka tahu kalau penulis sangat menyayangi mereka.

  3. Kepada Syahfitri, adik penulis. Walau sering bertengkar, ribut, tapi itu lah cara yang penulis bisa lakukan untuk menunjukkan rasa sayang itu.

  ii Maaf kalau cara nya salah, karena penulis tak tahu bagaimana harus menunjukkan rasa itu, dan penulis tidak ingin juga adik tahu, karena ingin engkau lakukan, walau itu harus bertentangan dengan banyak orang, tapi abang harap, tetaplah jaga perasaan orang lain.

  4. Kepada rekan – rekan mahasiswa program ekstensi teknik sipil angkatan 2009 yang tidak bisa disebutkan satu persatu karena akan menambah jumlah halaman, yang telah bersama – sama dalam menempuh program ekstensi, baik yang telah mendahului penyelesaian program, baik yang dalam tahap penyelesaian. Terima kasih karena telah saling membantu dalam penyelesaian program ekstensi ini.

  Diharapkan hubungan ini tidak terputus hanya di program ini saja. Bagi yang dalam tahap penyelesaian, harap cepat bro, jangan sampai terkena DO ya......

  5. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah membantu penulis dalam meluangkan waktu dan fikiran serta saran – saran demi terselesaikannya tugas akhir dan program ekstensi ini.

  6. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc selaku Ketua Koordinator Program Ekstensi pada Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah meluangkan waktu dan fikiran serta saran – saran demi terselesaikan tugas akhir dan program ekstensi ini, walau dengan cara yang keras, penulis yakin itu ada alasannya, walau sampai saat

  iii akhir penulisan tugas akhir ini, penulis belum menemukan alasan tersebut, semoga kedepannya penulis dapat menemukan alasannya. meluangkan waktu dan fikiran serta saran – saran dalam penyelesaian tugas akhir ini, walau tidak lama dalam membantu penulis, tapi penulis mengucapkan rasa terima kasih dalam penyelesaian tugas akhir ini.

  8. Bapak Ivan Indrawan, ST. MT selaku Co-Pembimbing dalam penulisan Tugas Akhir ini yang telah sangat meluangkan waktu dan fikiran serta saran – saran demi terselesaikannya tugas akhir ini. Serta ucapan terima kasih atas kesabaran beliau dalam membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini karena terlalu lama dalam penyelesaiannya dikarenakan suatu hal.

  9. Bapak Dr. Ir. A. Perwira Mulia, M. Sc dan Ir. Terunajaya, M. Sc selaku Dosem penguji dalam penulisan tugas akhir ini yang telah meluangkan waktu dan fikiran serta saran – saran serta pertanyaan – pertanyaan kepada penulis sehingga menambah pembendaharaan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

  10. Kepada Abanganda, Bang Fadillah Bahri yang telah memberikan bantuan waktu, fikiran, semangat serta motivasi dalam penyelesaian tugas akhir ini. Terima kasih atas bantuannya, dan tetap kita jalan dengan hobby kita ya bang.....

  11. Kepada Dosen – Dosen serta para staff di Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah banyak membantu dalam penyelesaian program ekstensi ini. Terima kasih karena telah

  iv mengganggap penulis sebagai anak, adik serta teman bagi kalian, tak banyak yang dapat penulis berikan ataupun sampaikan kepada kalian, Terima kasih.

  12. Serta kepada pihak – pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah memberikan semangat, waktu, fikiran serta tenaga dalam membantu penulis dalam penyelesaian tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih belum sempurna dikarenakan keterbatasan pengetahuan, pengalaman, data serta refrensi yang penulis miliki. Oleh karena itu diharapkan saran serta kritikan untuk perbaikan tulisan ini di masa yang akan datang.

  Medan, Agustus 2014

  Adi Syahputra 09 0424 032 v

  vi DAFTAR ISI ABSTRAK .......................................................................................................... i DAFTAR ISI ....................................................................................................... vi DAFTAR TABEL .............................................................................................. x DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii

  2.1. Umum ............................................................................... 6

  2.4. Analisis Frekuensi ............................................................ 14

  2.3. Daerah Aliran Sungai ....................................................... 14

  D. Kelembaban Udara ............................................... 13

  C. Suhu ..................................................................... 13

  B. Siklus Hidrologi ................................................... 7

  A. Defenisi Hidrologi ................................................ 7

  2.2. Hidrologi ........................................................................... 7

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 6

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

  1.7. Sistematika Penulisan Laporan ......................................... 5

  1.6. Metode Penelitian ............................................................. 3

  1.5. Pembatasan Masalah ......................................................... 3

  1.4. Manfaat Penelitian ............................................................ 2

  1.3. Tujuan Penelitian .............................................................. 2

  1.2. Perumusan Masalah .......................................................... 2

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

  A. Distribusi Harga Ekstrim ...................................... 16

  vii

  2.6. Analisis Debit Andalan ..................................................... 53

  B. Biaya Tahunan ..................................................... 62

  II. Biaya tak langsung (Indirect cost) ........... 61

  I. Biaya langsung (Direct cost) .................... 61

  A. Biaya Modal (capital cost) ................................... 61

  2.9. Biaya ................................................................................. 60

  2.8. Taksiran Potensi Tenaga Air ............................................ 57

  2.7. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) ........................... 55

  B. Metode Debit Rata – Rata Minimum ................... 54

  A. Metode Flow Characteristic ................................. 54

  III. Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) Gama I . 49

  B. Distribusi Gumbel ................................................. 19

  II. Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) Snyder .. 47

  I. Hidrograf Satuan Sintetis (HSS) Nakayasu ................................................................... 44

  B. Metode Hidrograf Satuan Sintetis ........................ 43

  IV. Metode FJ Mock ...................................... 25

  III. Model Perhitungan Hujan Efektif ............ 23

  II. Metode Perbandingan DAS ..................... 23

  water Balanced ) ....................................... 22

  I. Metode Perimbangan Air Sederhana (Simple

  2.5. Analisis Debit ................................................................... 21

  2.10. Laju Pengembalian (Rate of Return) ................................ 64

  2.11. Evaluasi Investasi ............................................................. 66

  A. Metode Net Present Value (NPV) ........................ 67

  C. Metode PayBack Period (PBP) ............................ 70

  D. Metode Discounted PayBack Period (PBP) ........ 70

  E. Metode Internal Rate of Return (IRR) ................. 71

  BAB III METODE PENELITIAN ............................................................... 74

  3.1. Lokasi Penelitian .............................................................. 74

  3.2. Data Umum Pembangunan PLTA Peusangan ................. 75

  3.3. Alur Penelitian ................................................................. 76

  BAB IV PEMBAHASAN DAN HASIL ....................................................... 77

  4.1. Analisis Debit ................................................................... 77

  A. Analisis Curah Hujan ............................................ 77

  B. Perhitungan Metode Empiris Debit Andalan Sungai ............................................................................... 78

  I. Metode F.J. Mock ..................................... 78

  II. Analisa Flow Duration Curve (FDC) ........ 83

  III. Analisis Distribusi Frekuensi .................... 86

  IV. Rekapitulasi Debit ..................................... 97

  4.2. Analisa Tinggi Jatuh (Head) ............................................. 97

  4.3. Analisa Potensi Daya yang Terbangkitkan ....................... 97

  4.4. Analisa Bangunan Sipil .................................................... 98

  A. Bendung Pengalih ................................................. 99

  B. Sediment Trap ....................................................... 100

  viii

  C. Head Pond (Kolam Penenang) ............................. 100

  D. Penstock (Pipa Pesat) ............................................ 101

  4.5. Analisa Pekerjaan Metal ................................................... 101

  4.6. Analisa Pekerjaan Jaringan Transmisi dan GI .................. 102

  4.7. Analisa Pekerjaan Mekanikal/Elektrikal .......................... 102

  4.8. Analisa Biaya .................................................................... 103

  4.9. Analisa Ekonomi .............................................................. 103

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 110

  5.1. Kesimpulan ...................................................................... 110

  5.2. Saran ................................................................................. 111

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DOKUMENTASI ix

  x DAFTAR TABEL

  Tabel 2-1. : Gumbel : Hubungan n (besar sampel) dengan Yn dan Sn ......... 20 Tabel 2-2. : Notasi dan Satuan Parameter Iklim ............................................ 28 Tabel 2-3. : Hubungan Temperatur rata–rata vs Parameter A,B, dan ea ....... 32 Tabel 2-4. : Nilai Radiasi Matahari Pada Permukaan Horizontal Luar Atmosfir

  ..................................................................................................... 32 Tabel 2-5. : Koefisien Refleksi ...................................................................... 33 Tabel 2-6. : Exposed Surface ......................................................................... 33 Tabel 4-1. : Data Curah Hujan ....................................................................... 77 Tabel 4-2. : Debit Rata – Rata Terkecil Hingga Terbesar ............................. 87 Tabel 4-3. : Pemilihan Sebaran pada Regulating Weir .................................. 89 Tabel 4-4. : Nilai kritis Uji Chi Square Bendung Pengatur (Regulating Weir)

  ..................................................................................................... 91 Tabel 4-5. : Nilai kritis Uji Chi Square Bendung Pembagi 1 (Diversion Weir

  1 ) ................................................................................................ 91

  Tabel 4-6. : Nilai kritis Uji Chi Square Bendung Pembagi 2 (Diversion Weir

  2 ) ................................................................................................ 92

  Tabel 4-7. : Nilai dan Sd ............................................................................ 92

  xi

  Tabel 4-8. : Nilai Kritis Untuk Uji Keselarasan Chi Kuadrat ........................ 93 Tabel 4-9. : Standar Deviasi (Yn) untuk Distribusi Gumbel ......................... 94 Tabel 4-10. : Reduksi Standard Deviasi (Sn) untuk Distribusi Gumbel .......... 94 Tabel 4-11. : Probabilitas untuk Distribusi Gumbel ........................................ 95 Tabel 4-12. : Nilai Debit Andalan 90% ........................................................... 96 Tabel 4-13. : Rekapitulasi Debit ...................................................................... 97 Tabel 4-14. : Tinggi Jatuh pada Penstock ........................................................ 97 Tabel 4-15. : Potensi Daya pada Power House ................................................ 98 Tabel 4-16. : Trial and Error NPV terhadap i ................................................. 109

  DAFTAR GAMBAR

  Gambar 1-1. : Peta Alur Pembangunan PLTA ................................................... 3 Gambar 2-1. : Sketsa tiga – dimensi proses – proses hidrologi ......................... 8 Gambar 2-2. : Sketsa dua – dimensi proses – proses hidrologi ......................... 9

Gambar 2-3. : Bagan Alir rainfall – runoff ........................................................25

  Gambar 2-4. : Bagan Alir dalam Perhitungan Debit Metode Mock .................. 26 Gambar 2-5. : Sirkulasi Air ............................................................................... 28 Gambar 2-6. : Komponen Water Surplus .......................................................... 36 Gambar 2-7. : Proses terbentuknya Debit .......................................................... 39 Gambar 2-8. : Lengkung Jujuh aliran ................................................................ 57 Gambar 2-9a.: Kondisi awal ................................................................................ 67 Gambar 2-9b.: Kondisi Present ............................................................................ 67 Gambar 3-1. : Lokasi Pembangunan PLTA ...................................................... 74 Gambar 3-2. : Peta Alur Pembangunan PLTA .................................................. 75 Gambar 3-3. : Alur Penelitian ............................................................................ 76 Gambar 4-1. : Catchman Area untuk Regulating Weir ..................................... 82 Gambar 4-2. : Catchman Area untuk Diversion Weir 1 .................................... 82 Gambar 4-3. : Catchman Area untuk Diversion Weir 2 .................................... 83

  xii

  Gambar 4-4. : Grafik FDC F.J. Mock pada Regulating Weir ............................ 84 Gambar 4-5. : Grafik FDC F.J. Mock pada Diversion Weir 1 .......................... 85 Gambar 4-6. : Grafik FDC F.J. Mock pada Diversion Weir 2 .......................... 86 Gambar 4-7. : Sketsa PLTA Peusangan Takengon ........................................... 98 Gamber 4-8. : Formulasi Grafik Cash Flow ...................................................... 106

  xiii