Studi Pemanfaatan Tenaga Listrik Pumped Storage Sebagai Penunjang Infrastruktur Geopark Danau Toba Kabupaten Samosir

TUGAS AKHIR
STUDI PEMANFAATAN TENAGA LISTRIK PUMPED STORAGE
SEBAGAI PENUNJANG INFRASTRUKTUR GEOPARK DANAU TOBA
KABUPATEN SAMOSIR

Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
David Silaban
NIM : 080402112

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015

ABSTRAK

Terbatasnya suplai energi listrik berbanding terbalik terhadap permintaan energi

listrik yang terus meningkat. Saat isu pemanasan global semakin terdengar,
pengembangan sumber daya air untuk memenuhi kebutuhan energi listrik menjadi
alternatif tepat, energi terbarukan dan ramah lingkungan yang sesuai dengan
potensi sumber daya alam wilayah Indonesia, karena keadaan geologi Indonesia
sangat luar biasa dan banyak jumlahnya. Pada studi ini akan diteliti mengenai
pemanfaatan tenaga listrik Pumped Storage sebagai penunjang infrastruktur
geopark danau toba kabupaten samosir, meliputi penentuan head dan debit yang
sesuai untuk di terapkan di lokasi studi. Alternatif desain analisa kemudian dipilih
sesuai dengan potensi lokasi studi. Hasil studi menunjukkan bahwa PLTA
Pumped Storage berpotensi untuk dikembangkan pada head 200 m dan debit
desain 117,48 m3/s. PLTA Pumped Storage mampu membangkitkan daya sebesar
2 x 150 MW dengan perkiraan produksi energi tahunan sebesar 858.480.000
kwh/tahun.

Kata Kunci : PLTA, Kapasitas Terpasang, Produksi Energi, Penunjang Geopark

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
(Surung Silaban), Ibunda (Esdiana Sinaga), Adik – adik (Antonius Silaban, Franky
Silaban, dan Sondang Hot Mariana Silaban) yang senantiasa mendukung dan mendoakan
penulis selama perkuliahan maupun dalam menyelesikan Tugas Akhir ini.
Selama masa perkuliahan 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 sebesar-besarnya kepada :
1.

Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. selakuKetua Departemen Teknik
Elektro, Dosen Wali, dan Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala
bimbingan, pangarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir
ini.

2.

Bapak Ir. Syamsul Amien, MS dan Bapak Ir. Raja Harahap, MT. selaku

Dosen Penguji yang telah banyak memberikan masukan untuk perbaikan
Tugas Akhir ini.

4.

Bapak Ir. Rahmat Fauzi, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro FT-USU.

5.

Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

6.

Teman-teman seangkatan Jurusan Teknik Elektro Konversi Energi Listrik
2008, senior, junior serta reguler untuk semua dukungannya.

7.

Semua pihak yang memberi dukungan yang tidak dapat penulis sebutkan
satu per satu.

Penulis sadar betul bahwa hanya Yang Maha Pencipta Yang Tiada
Bandingannya saja lah yang menyandang predikat Maha Sempurna, maka kritik
dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Semoga Tugas
Akhir ini dapat bermanfaat bagi saya pribadi khususnya dan bagi pembaca.
Bermanfaat bagi ilmu pengetahuan dan teknologi, juga bagi kejayaan umat
manusia sekarang, dan seterusnya di masa-masa yang akan datang.

Medan, 29 November 2015
Penulis,

David Silaban
NIM : 0 8 0 4 0 2 1 1 2

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. i
ABSTRAK ............................................................................................................ ii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... iii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... ix
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ....................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 3
1.3 Batasan Masalah ................................................................................... 3
1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................. 3
1.5 Sistematika Penulisan ........................................................................... 3
BAB II

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR ...................................... 5

2.1 Dasar Hukum Pengembangan Pembangkit Listrik Tenaga Air ........... 5
2.2 Kelebihan dan Kekurangan PLTA ....................................................... 6
2.3 Prinsip Kerja PLTA Pumped Storage .................................................. 7

2.4 Infrastruktur Utama Pada Prinsip Kerja PLTA Pumped Storage ....... 12
2.5 Kapasitas Debit dan Tinggi Jatuh Air ................................................ 15

2.6 Manajemen Pemanfaatan Kebutuhan Energi Listrik ......................... 17
BAB III

DATA AREA STUDI DAN PENGOLAHANNYA ........................18

3.1 Lokasi Objek Studi ............................................................................. 18
3.2 Data Geografis Kabupaten Samosir ................................................... 19
3.3 Data Geografis Danau Sidihoni ......................................................... 19
3.4 Data Geografis Danau Toba ............................................................... 20
3.5 Data Hidrologi .................................................................................... 21
3.6 Head Desain ....................................................................................... 23
3.7 Efisiensi PLTA Pumped Storage ....................................................... 24
3.7.1 Efisiensi Turbin ......................................................................... 24
3.7.2 Efisiensi Generator .................................................................... 25
3.7.3 Efisiensi Pompa ......................................................................... 26
3.8 Potensi Daya ....................................................................................... 27
3.9 Produksi Energi Tahunan Kabupaten Samosir .................................. 28
BAB IV ANALISA .......................................................................................... 31
4.1 Analisa Lokasi Studi .......................................................................... 31

4.2 Analisa Prospek Kebutuhan Energi ................................................... 31
4.3 Analisa Kemampuan Daya Beli Masyarakat ..................................... 41
BAB V

PENUTUP ......................................................................................... 44

5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 44
5.2 Saran ................................................................................................... 44
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 45
LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Prinsip Kerja PLTA Pompa ........................................................... 8

Gambar 2.2

Wilayah Infrastruktur Danau Toba .............................................. 16

Gambar 3.1

Peta lokasi objek studi Pembangkit Listrik Tenaga Air Pumped
Storage Kabupaten Samosir ......................................................... 18

Gambar 3.2

Danau Sidihoni Desa Sabungan ni Huta ..................................... 20

Gambar 3.3

Danau Toba Kabupaten Samosir .................................................. 21

Gambar 3.4

Elavasi Ketinggian dan Volume Waduk ...................................... 23

Gambar 3.5

One Line Diagram Pumped Storage ............................................ 27

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1

Karakteristik Morfometri Danau Sidihoni ................................... 22

Tabel 3.2

Karakteristik Morfometri Danau Toba ......................................... 22

Tabel 3.3

Spesifikasi Turbin Pada PLTA Pumped Storage ......................... 24

Tabel 3.4

Desain Generator Pada PLTA Pumped Storage .......................... 25

Tabel 3.5

Spesifikasi Pompa Pada PLTA Pumped Storage ......................... 26

Tabel 3.6

Banyaknya Konsumsi Energi Listrik (kWh) Pada PT. PLN
(Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori PelangganTahun
2007– 2013 ............................................................................ 29

Tabel 3.7

Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN ( Persero )
Ranting Pangururan menurut Kategori PelangganTahun 20062013(Pelanggan/Costumers ) ........................................................ 30

Tabel 4.1

Faktor kebutuhan daya untuk kelompok cable cars....................... 33

Tabel 4.2

Banyak Pelanggan Energi Listrik pada PT PLN (Persero) Ranting
Pangururan menurut Kategori Pelanggan tahun 2006 – 2013 ...... 35

Tabel 4.3

Banyaknya Pelanggan Energi Listrik pada PT PLN (Persero)
Ranting Pangururan menurut Kecamatan di Kabupaten Samosir ..
36

Tabel 4.4

Banyaknya Penjualan Energi Listrik (KWh) pada PT PLN
(Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan tahun
2007 – 2013 (KWh) .......................................................................37

Tabel 4.5

Banyaknya Daya Listrik (VA) Tersambung pada PT PLN (Persero)
Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan tahun 2007 –
2013 (KVA) ......................................................................................
38

Tabel 4.6

Banyaknya Pelanggan, KVA Tersambung, dan KWh Terjual pada
PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut jenis tarif
pelanggan tahun 2013 ........................................................................
40

Tabel 4.7

Harga Jual Listrik (Rp) rata rata per sektor ................................. 43