Analisa_potensi_pembangkit_listrik_tenag (1).pdf

1

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Di zaman teknologi seperti saat ini, listrik menjadi kebutuhan nomor satu bagi masyarakat dunia, tak terkecuali di Indonesia. Tanpa ada listrik, manusia tidak bisa melakukan berbagai kegiatan atau pekerjaan demi kelangsungan hidup mereka. Ada beberapa contoh Pusat listrik di Indonesia, yaitu PLTU, PLTP, PLTS, PLTB, PLTG, PLTGU, PLTD dan PLTA. Semua Pusat tersebut mempunyai kelebihan maupun kekurangannya masing-masing. Sebagai contoh pusat listrik tenaga diesel (PLTD), di zaman sekarang PLTD sendiri hanya digunakan sebagai cadangan jika Pusat utama mengalami gangguan. Belum lagi betapa banyak bahan bakar yang dibutuhkan oleh Pusat ini. Apalagi ditambah krisis bahan bakar yang dialami negara kita. Namun tidak demikian dengan PLTA. Pusat ini tidak menggunakan bahan bakar, tidak merusakan lapisan ozon, namun tetap menghasilkan listrik baik skala besar maupun kecil. Kita dapat memanfaatkan energi air dari ombak, arus sungai atau pun energi potensial yang belum termanfaatkan secara optimal. Berdasarkan sumber, Indonesia sendiri menduduki posisi lima di dunia yang mempunyai jumlah air permukaan terbanyak. Betapa kayanya negeri kita ini. Tapi perlu digaris bawahi, tidak semua masyarakat Indonesia dapat menikmati listrik. Jangankan melakukan pemborosan, mereka yang berada di pedesaan, listrik sebagai penerangan saja mereka tidak punya, hanya bermodalkan lampu pijar saja.

2

Ada beberapa lokasi di daerah Bogor, Jawa Barat salah satunya yang belum merdeka dari segi kelistrikan. Daerah tersebut memiliki beberapa aliran sungai yang menurut pengamatan secara kasat mata, head dan debit aliran airnya dapat dimanfaatkan untuk Pusat energi listrik. Berdasarkan hal tersebut, pada penelitian ini akan dilakukan suatu kajian tentang potensi energi air yang dimiliki oleh saluran air di Pondok cikoneng Bogor, Jawa Barat yang dapat dimanfaatkan untuk membuat suatu pusat listrik tenaga air. Hasil kajian ini diharapkan dapat dijadikan acuan untuk pengembangan selanjutnya sehingga dapat direalisasikan suatu pusat listrik tenaga air.

1.2

Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa dan mengidentifikasi potensi saluran air di Pondok cikoneng yang dapat dimanfaatkan sebagai Pusat listrik tenaga hydro. Selain itu tujuan dari penelitian ini adalah untuk memenuhi persyaratan kelulusan mata kuliah seminar.

1.3

Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diharapkan setelah melakukan penelitian ini adalah proses

penerapan

dari

kemampuan

mahasiswa

setelah

memperoleh

pengetahuan dari kuliah, praktikum dan lainnya. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan suatu referensi bagi mahasiswa yang sedang maupun yang akan mengambil tugas akhir tentang perencanaan atau analisa suatu Pusat.

3

1.4

Rumusan Masalah Untuk mencapai tujuan dan manfaat penulisan penelitian ini, maka muncul beberapa permasalahan, yaitu; bagaimana cara mengidentifikasi lokasi yang berpotensi sebagai Pusat listrik, bagaimana cara menghitung debit air dengan atau tanpa alat, tipe Pusat apakah yang sesuai dengan data yang didapatkan?

1.5

Batasan Masalah Ruang lingkup pembatasan masalah dalam penyusunan seminar ini dibatasi pada masalah analisa potensi Pusat listrik tenaga air di Pondok cikoneng, yang mencakup hal-hal sebagai berikut ; a. Kelayakan secara teknis yang mempunyai potensi untuk dikembangkan, meliputi debit air, beda tinggi (head) daerah tersebut. b. Kelayakan dari daerah tersebut, meliputi akses jalan, adanya konsumen, dan layak secara ekonomi. c. Mengidentifikasi jenis Pusat yang sesuai dengan data yang diperoleh.

1.6

Metode Pengumpulan Data Untuk mendapatkan hasil yang maksimal dari penulisan penelitian ini, maka diperlukan data-data akurat sebagai landasan penulisan dan penyusunannya. Data tersebut diperoleh dengan metode ;

1.6.1

Metode Pengamatan Langsung ( observation Methode ) Melakukan pengamatan langsung keadaan lokasi penelitian serta saluran air di tempat tersebut.

4

1.6.2

Metode Wawancara ( interview Methode ) Melakukan wawancara kepada warga sekitar bagaimana keadaan desa tersebut, respon dari warga sekitar. Serta wawancara kepada dosen-dosen STT-PLN yang mempunyai pengalaman lapangan seputar Pusat Listrik Tenaga Hydro.

1.6.3

Metode studi literature/kepustakaan ( Library Methode ) Mempelajari buku-buku atau sumber-sumber referensi lain yang berkaitan dengan permasalahan yang akan dibahas.

1.7

Sistematika Penelitian Sistematika penulisan penelitian ini adalah sebagai berikut:

Bab I Pendahuluan Pada bab ini membahas tentang latar belakang masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, rumusan masalah, batasan masalah yang menjadi obyek penelitian dan sistematika penulisan.

Bab II Teori Yang Mendukung Pada bab ini membahas tentang dasar dari teori kepustakaan mengenai penelitian ini.

Bab III Metode Penelitian Bab ini membahas tentang metode yang digunakan dalam menyelesaikan penelitian ini.

5

Bab IV Analisa dan Pembahasan Bab ini membahas mengenai penetapan head, debit, daya yang dihasilkan, serta jenis turbin yang digunakan.

Bab V Kesimpulan dan Saran Bab ini membahas tentang hasil yang telah dianalisa sehingga didapat suatu kesimpulan dan saran.

6

BAB II TEORI DASAR 2.1

Siklus Hidrologi

Siklus air atau siklus hydrologi adalah sirkulasi air yang tidak pernah berhenti dari atmosfer ke bumi dan kembali ke atmosfer melalui kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi. Pemanasan air laut oleh sinar matahari merupakan kunci proses siklus hidrologi tersebut dapat berjalan secara terus menerus. Air berevaporasi, kemudian jatuh sebagai presipitasi dalam bentuk hujan, hujan gerimis atau kabut. Pada perjalanan menuju bumi beberapa presipitasi dapat berevaporasi kembali ke atas atau langsung jatuh yang kemudian diintersepsi oleh tanaman sebelum mencapai tanah. Setelah mencapai tanah, siklus hydrologi terus bergerak secara kontinu.

Gambar 2.1 Siklus Hidrologi Sederhana.

7

2.2

Daerah Aliran Sungai (DAS)

Daerah Aliran Sungai disingkat DAS ialah air yang mengalir pada suatu kawasan yang dibatasi oleh titik-titik tinggi di mana air tersebut berasal dari air hujan yang jatuh dan terkumpul dalam sistem tersebut. Guna dari DAS adalah menerima, menyimpan, dan mengalirkan air hujan yang jatuh diatasnya melalui sungai.

Air hujan yang dapat mencapai permukaan tanah, sebagian akan masuk (terserap) ke dalam tanah (infiltrasi), sedangkan air yang tidak terserap ke dalam tanah akan tertampung sementara dalam cekungan-cekungan permukaan tanah (surface detention) untuk kemudian mengalir di atas permukaan tanah ke tempat yang lebih rendah (run off), untuk selanjutnya masuk ke sungai. Air infiltrasi akan tertahan di dalam tanah oleh gaya kapiler yang selanjutnya akan membentuk kelembaban tanah. Apabila tingkat kelembaban air tanah telah cukup jenuh maka air hujan yang baru masuk ke dalam tanah akan bergerak secara horizontal untuk selanjutnya pada tempat tertentu akan keluar lagi ke permukaan tanah (subsurface flow) yang kemudian akan mengalir ke sungai.

2.3

Tenaga Air (Hydro Power) Tenaga air atau hydro power adalah daya listrik yang dihasilkan dari pemanfaatan aliran air. Energi potensial air dari bendungan atau air terjun diubah menjadi energy kinetic melalui turbin. Energy kinetic kemudian diubah menjadi energy listrik dengan menggunakan generator. Tinggi jatuh air (head) sangat menentukan daya yang akan dihasilkan karena semakin tinggi jatuh air, maka semakin tinggi energy potensial yang dimiliki oleh air tersebut.

8

2.3.1 Prinsip Kerja Pusat Listrik Tenaga Hydro Pada dasarnya Pusat Listrik Tenaga Hydro bekerja dengan cara mengubah energi potensial (air yang mengalir dari DAM atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air), kemudian dari energi mekanik tersebut dikonversi menjadi energi listrik (dengan bantuan generator).

Gambar 2.2 Prinsip kerja Pusat Listrik Tenaga Hydro

2.3.2 Jenis-jenis Pusat Listrik Tenaga Hydro A. Penggolongan Berdasarkan Tinggi Terjun 1. PLTA jenis terusan air (water way) adalah pusat listrik yang mempunyai tempat pengambilan air (intake) dari hulu sungai, dan mengalirkan air ke hilir. Tenaga ini dibangkitkan dengan memanfaatkan tinggi terjun dengan kemiringan sungai tersebut.

9

2. PLTA jenis bendungan (dam) adalah jenis pusat listrik dengan bendungan yang melintang pada sungai guna menaikkan permukaan air dibagian hulu bendungan dan membangkitkan tenaga listrik dengan memanfatkan tinggi terjun yang diperoleh antara sebelah hulu dan hilir sungai. 3. PLTA jenis bendungan dan terusan air merupakan jenis gabungan dari kedua jenis pembangkit listrik diatas. Jenis ini membangkitkan tenaga listrik dengan menggunakan tinggi terjun yang didapatkan dari bendungan dan terusan.

B. Penggolongan Menurut Aliran Air 1. PLTA jenis aliran sungai langsung adalah jenis pembangkitan listrik dengan memanfaatkan aliran sungai langsung secara alamiah. 2. PLTA jenis dengan kolam pengatur, yaitu pembangkit dengan pengatur aliran air sungai setiap hari dengan menggunakan kolam pengatur yang dibangun melintang pada sungai. 3. PLTA jenis waduk mempunyai sebuah bendungan besar yang dibangun melintang sungai. Air dikumpulkan dalam musim hujan dan dikeluarkan pada musim kemarau. 4. PLTA jenis pompa adalah jenis pembangkitan tenaga listrik yang memanfaatkan kelebihan tenaga pada musim hujan. Pusat listrik jenis ini memanfaatkan tenaga listrik pada beban puncak pada malam hari.

10

C. Penggolongan Berdasarkan Daya yang Dikeluarkan 1. Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA), merupakan pusat listrik tenaga air dengan kapasitas daya yang terpasang lebih dari 10 MW. 2. Pusat Listrik Tenaga Mini Hydro (PLTM), merupakan pusat listrik tenaga air yang menghasilkan daya 1 – 10 MW. Pada pembangkit ini menggunakan jenis aliran air (water way) dengan kemiringan sangat kecil. 3. Pusat Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH), merupakan pusat listrik tenaga air dengan kapasitas daya terpasang sebesar 10 kW – 1000 kW. 4. Pusat Listrik Tenaga Piko Hidro, merupakan pusat listrik tenaga air dengan kapasitas daya terpasang lebih kurang 10 kW. Pada pusat listrik ini menggunakan system sederhana dalam pembangunannya. 2.3.3 Komponen Pusat Listrik Tenaga Hydro Komponen utama dari Pusat Listrik Tenaga Hydro yaitu : 1. Dam / Bendungan Pengalih (intake) 2. Waduk (Reservoir) 3. Saluran Pembawa (Headrace) 4. Bak penenang (Forebay) 5. Pipa Pesat (Penstock) 6. Turbin 7. Pipa Hisap, (draft tube)

11

8. Saluran Pembuangan (tail race) 9. Generator 10. Panel control

2.4

Turbin Air Turbin air termasuk dalam kelompok mesin-mesin fluida yaitu, mesin-mesin yang berfungsi untuk merubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetis air) menjadi energi mekanis atau sebaliknya. Mesin ini berfungsi untuk merubah energi fluida menjadi energi mekanis pada poros.

2.4.1 Klasifikasi Turbin Air Turbin air dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa cara, namun yang paling utama adalah klasifikasi turbin air berdasarkan cara turbin air tersebut merubah energy air menjadi energy mekanis. Yaitu ; 1. Turbin Impuls Turbin Impuls adalah turbin air yang cara kerjanya dengan merubah seluruh energy air yang tersedia menjadi energy kinetis untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energy mekanis. Pada jenis turbin ini tidak ada perubahan tekanan sepanjang runner saat air masuk dan keluar dari turbin. Contoh turbin jenis ini yaitu :

a. Turbin Pelton Turbin Pelton pertama kali diperkenalkan oleh Lester Allen Pelton (1819-1908). Cara kerja dari turbin ini yaitu nozel mengeluarkan air, kemudian memukul bucket – bucket yang terdapat pada sekeliling

12

roda putar (runner), sehingga runner dapat berputar. Turbin ini juga paling efisien dan sangat cocok digunakan untuk head tinggi.

Gambar 2.3 Turbin Pelton b. Turbin Crossflow Turbin ini ditemukan oleh Michell-Banki. Prinsip kerja turbin ini yaitu aliran air mengalir pada lintasan kemudian diatur ileh guide vane (distributor) aliran masuk dri atas sudu jalan (blades) dan mendorong sudu jalan bergerak sehingga air turun dan kembali mendorong sudu bagian bawah.

Gambar 2.4 Turbin Cross Flow

13

2. Turbin Reaksi Turbin reaksi adalah turbin air yang cara kerjanya dengan merubah seluruh energy air yang tersedia menjadi energy punter (mekanis). Pada turbin jenis ini, perubahan energy potensial menjadi energy kinetis berlangsung pada guide dan sisanya roda putar (runner), sehingga terjadi penurunan tekanan (pressure drop) ketika air melewati runner. Contoh jenis turbin ini yaitu :

a. Turbin Francis Turbin Francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin ini dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Francis mempunyai sudu pengarah air masuk secara tangensial. Sudu pengarah ini dapat berupa sudut pengarah yang tetap maupun yang dapat diatur sudutnya.

Gambar 2.5 Turbin Francis

14

b. Turbin Kaplan (propeller) Turbin Kaplan (Propeler) adalah salah satu turbin reaksi aliran aksial. Turbin

ini

tersusun

seperti

propeller pada perahu.

Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu.

Gambar 2.6 Turbin Kaplan

2.4.2 Perbandingan Karakteristik Turbin Air Kecepatan spesifik dari sebuah turbin juga dapat diartikan sebagai kecepatan ideal, persamaan geometris turbin, yang menghasilkan satu satuan daya tiap satu satuan head. Perhitungan tepat ini menghasilkan performa turbin dalam jangkauan head dan debit tertentu. Kisaran kecepatan spesifik beberapa turbin air adalah sebagai berikut:

15

Tabel 2.1 Kecepatan Spesifik Turbin

2.4.3 Pemilihan Jenis Turbin Pemilihan jenis turbin dapat ditinjau dari tinggi tekan (head) yang tersedia dan debit air maksimal. Dalam Pemilihan turbin ini dapat dilakukan dengan adanya grafik antara debit dan head.

Gambar 2.7 Grafik Pemilihan Jenis Turbin

16

2.5

Hubungan antara Head, Debit dan Daya Debit atau Quantity adalah suatu koefesien yang menyatakan banyaknya air yang mengalir dari suatu sumber persatuan waktu, biasanya diukur dalam satuan liter per/detik. Head ialah suatu ketinggian kolom cairan pada pipa vertical yang merupakan tekanan pada bidang horizontal dibagian bawah pipa atau kolom cairan tersebut, yang dinyatakan dalam satuan meter atau feet.

2.5.1 Menentukan Head Netto Turbin

Hnett  Hb  H f Keterangan :

Hnett

= Head Netto Turbin (m)

Hb

= Head Bruto Turbin (m)

Hf

= Head Losses pada pipa pesat (m)

Hf  f 

L C2  D 2g

f

= Koefisien aliran air dalam pipa ( 0.024 )

L

= Panjang pipa pesat ( m )

D

= Diameter rancangan pipa pesat ( m )

C

= Kecepatan aliran air ( m/s )

g

= Gravitasi bumi ( 9.8 m/s2 )

17

2.5.2 Menentukan Debit Aliran Sungai Q V  A

Keterangan: 3

Q

= debit aliran ( m /detik )

V

= kecepatan aliran ( m/s )

A

= luas penampang pipa ( m )

2

Untuk mengetahui debit sungai menggunakan metode pembagian beberapa segment yang lebar masing masing segement lebih akurat, berikut merupakan rumusan perhitungan debit sungai :

A  bh Keterangan: b

= Lebar segment ( m )

h

= Kedalaman segment ( m )

2.5.3 Menentukan Output Turbin

P  H Q g t Keterangan: P

= Daya Turbin ( kW )

H

= Tinggi Jatuh air efektif ( m )

Q

= Debit Aliran air ( m3/s )

g

= Gravitasi Bumi ( 9,81 m/s2 )

t

= Efisiensi Turbin ( % )

18

2.6

Generator Generator merupakan media pengubah tenaga mekanik poros menjadi tenaga listrik. Dalam klasifikasi generator dibedakan berdasarkan arah porosnya, yaitu poros datar ( horizontal ) dan poros tegak ( vertical ). Untuk poros horizontal cocok untuk daya keluarn kecil dan dengan mesin putaran tinggi, sedangkan poros vertical kebalikan dari poros horizontal. Namun dalam aplikasinya,

jenis generator

pembangkit

listrik

tenaga

hydro

banyak

menggunakan generator vertical karena tidak memerlukan tempat yang cukup luas.

19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1

Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan metode pengamatan langsung ke daerah pondok cikoneng, agar mendapatkan datadata yang dibutuhkan dalam proses penelitian ini. Selain itu, dalam penelitian ini juga menggunakan metode literature dan wawancara langsung ke warga setempat.

3.2

Kerangka Pemecahan Masalah Berikut ini merupakan kerangka pemecahan masalah dalam penelitian ini ;

Pengamatan tidak langsung Pengamatan langsung

Wawancara

Data dari buku dan internet, data yang sudh ada

Pengamatan secara langsung ke lokasi penelitian (mengukur Head dan Debit) Bertanya langsung pada warga sekitar dan dosendosen STT-PLN yang pernah terjun langsung di PLTH

Penggabungan informasi dan keterangan

Selesai

Gambar 3.1

Skema penyelesaian seminar

20

3.3

Lokasi Penelitian Lokasi penelitian dilakukan di daerah saluran air hulu sungai Ciliwung, Pondok

Cikoneng,

Desa

Tugu

Utara,

yang

terletak

di

Kecamatan

Megamendung, Puncak, Bogor, Jawa Barat yang secara astronomis terletak pada koordinat 6°39'41.42"S, 106°58'36.37"E. Untuk mencapai lokasi tersebut dengan menggunakan jalan darat menggunakan roda dua atau mobil dari Jakarta (Kampus STT-PLN) menuju lokasi site penelitian, berjarak + 160 km ( + 5 jam). Peta lokasi penelitian disajikan pada gambar 3.2

Gambar 3.2 Lokasi Site Penelitian

21

3.4

Teknik Pengumpulan Data Untuk mendapatkan tujuan yang maksimal dari penulisan seminar ini, maka diperlukan teori berupa informasi dan keterangan data data akurat sebagai landasan penulisan dan penyusunannya. Data untuk dasar penelitian ini penulis mendapatkan dengan cara sebagai berikut;

3.4.1 Metode Pengamatan Langsung (Observation Methode) Melakukan survey lapangan dan pengambilan data primer pada hulu sungai Ciliwung, Pondok Cikoneng, Desa Tugu Utara, yang terletak di Kecamatan Megamendung, Puncak, Bogor, Jawa Barat.

3.4.2 Metode Wawancara (interview Methode) Melakukan wawancara langsung dengan pihak yang terkait dalam penelitian ini.

3.4.3 Metode studi literature/kepustakaan (Library Methode) Mempelajari buku-buku atau sumber-sumber referensi lain yang berkaitan dengan permasalahan yang akan dibahas.

22

3.5

Teknik Pengolahan Data Dalam teknik pengolahan data ini, penulis ingin menjabarkan tentang pengolahan data yang didapat oleh penulis sebagai bahan untuk mengerjakan seminar ini. Langkah – langkah pengolahan data sebagai berikut ; a. Menentukan lokasi yang berpotensi sebagai Pusat Listrik Tenaga Hydro. b. Pengukuran debit dan head pada saluran air lokasi penelitian. c. Mengkombinasikan antara data yang didapat secara langsung dan tidak langsung.

3.6

Teknik Analisa Data Dalam teknik analisa data ini, penulis memaparkan dan menjabarkan jenis jenis Pusat Listrik yang sesuai dengan data yang didapatkan, jenis turbin serta daya yang dihasilkan.

23

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Kriteria Kelayakan Potensi Dalam melakukan suatu studi analisa potensi pusat listrik tenaga hydro, terlebih dahulu kita harus mengetahui beberapa kriteria kelayakan suatu potensi daerah tersebut. Kriteria-kriteria ialah sebagai berikut : a. Konsumen : Ada calon konsumen listrik di sekitar instalasi Pusat Listrik pada radius 2 km dari pembangkit atau gardu distribusi. b. Jarak : Panjang jaringan distribusi dari titik lokasi pusat listrik terhadap penerima daya (beban) kurang dari 2 km untuk tegangan rendah (220 V) c. Kapasitas : Daya terbangkit cukup memadai untuk seluruh warga agar tidak menimbulkan konfik social, min 1 ampere atau 200 watt/ KK. d. Debit air : Fluktuasi debit sumber air tidak terlampau besar dan maksimal 1 bulan kering pada musim kemarau serta tidak menurunkan fungsi system keairan yang ada. e. Bencana : Konstruksi berada pada tanah yang stabil. Tinggi bendung tidak lebih dari 2 meter, dan Head desain kurang dari 50 meter. f. Aksesibilitas : Jalan akses menuju lokasi dapat dijangkau atau dapat ditempuh dengan aman dan ekonomis. g. Lingkungan : Lokasi Pusat listrik tidak merusak lingkungan dan atau berada di kawasan konservasi yang dilarang h. Ekonomi : Masyarakat memiliki sumber pendapatan uang untuk membiayai operasi dan pemeliharaan instalasi.

24

4.2 Pengumpulan Data Lapangan Hal yang pertama yang dilakukan yaitu survey lapangan, dimana berupa pengumpulan peta kerja daerah Pondok Cikoneng yang didapatkan dari Google Earth. Untuk perlengkapan survey berupa alat tulis, alat ukur, Stopwatch, GPS (Global Positioning system), dan safety equipment.

Gambar 4.1 Luas Daerah Aliran Sungai

Potensi sungai di Pondok Cikoneng ini memiliki arus air sungai yang cukup deras. Untuk pengukuran luas DAS, penulis mendapatkan data dari Google Earth dan serta ACME Planimeter untuk menentukan garis batas dari titik ketinggian sampai lokasi bendung. Sehingga Luas Daerah Aliran Sungai (DAS) yaitu = 2,34 km2.

25

4.3

Perhitungan Debit Sungai Dalam perhitungan debit sungai, metode yang kami gunakan yaitu Pengukuran Debit dengan Cara Apung (Float Area Methode). Metoda ini dilakukan untuk pengukuran sumber mata air yang tidak menyebar dan bisa dibentuk menjadi sebuah terjunan (pancuran). Alat yang diperlukan dalam pengukuran debit dengan metoda ini: 1. Alat tampung menggunakan botol air mineral ukuran 2. Stop watch atau alat ukur waktu yang lain (arloji/handphone) yang dilengkapi dengan stop watch. 3. Alat tulis untuk mencatat hasil pengukuran yang dilakukan. Langkah-langkah pelaksanaan pengukuran dengan metoda ini adalah: 1. Pilih aliran sungai yang alirannya cukup tenang. 2. Setelah itu menghitung Lebar Sungai ( b= 1,9 m ). 3. Dikarenakan kedalaman sungai yang berbeda beda, maka penulis membagi sungai menjadi 3 segment, agar mendapatkan hasil yang akurat. 4. Tentukan jarak yang akan ditempuh benda apung (botol yang telah diisi air setengah), dalam hal ini penulis menentukan jarak 2 m. 5. Diperlukan 3 (tiga) orang untuk melakukan pengukuran. Satu orang untuk memegang alat tamping, satu orang bertugas mengoperasikan stop watch, dan orang ketiga melakukan pencatatan.

26

6. Proses dimulai dengan aba-aba dari orang pemegang stop watch Pengukuran dilakukan 3 (lima) kali (untuk setiap segment), dan hasil

pengukuran

dirata-ratakan

untuk

mendapatkan

nilai

kecepatan rata-rata aliran air. Kecepatan  Jarak (m/s) Waktu

7. Didapatkan data sebagai berikut : Segment

1

2

3

Jarak (m)

Waktu (s)

Kecepatan (m/s)

2 2 2 2 2 2 2 2 2

3.40 3.33 4.15 4.15 5.15 4.49 3.36 4.89 4.15

0.588 0.601 0.482 0.482 0.388 0.445 0.595 0.409 0.482

Kec. ratarata (m/s)

0.557

0.439

0.495

Tabel 4.1 Kecepatan Air Sungai

Debit (Q)

Debit (Q)

Sungai (h)

Luas Penampang (A)

M

m

m2

m3/s

l/s

1

0.60

0.30

0.18

0.106

106

2

0.60

0.46

0.28

0.121

121

3

0.60

0.18

0.11

0.054

54

0.280

280

Segment

Lebar Segment (b)

Kedalaman

Q Total

Tabel 4.2 Debit Air

27

Dari Pengolahan data diatas diambil pada saat musim kemarau. Debit yang dihasilkan yaitu sebesar (Q) = 0.280 m3/s.

Jenis Saluran

Faktor Koreksi ( c )

Saluran Beton, persegi panjang, mulus

0.85 2

Sungai luas, tenang, aliran bebas (A>10m ) 2

0.75

Sungai dangkal, aliran bebas (A<10m )

0.65

Dangkal (<0.5), aliran turbulen

0.45

Sungai sangat dangkal (<0.2m), aliran turbulen

0.25

Tabel 4.3 Faktor koreksi ( c ) untuk setiap jenis saluran

Sungai ini merupakan sungai yang dangkal dengan aliran bebas. Berdasarkan tabel diatas, sehingga faktor koreksi debit sebesar 0.65 dan diperoleh debit :

Q  c Qtot  0.65  0.280 = 0.18 m3/s

4.4

Pengukuran Head Untuk menentukan posisi ketinggian sebuah permukaan tanah, penulis menggunakan metode GPS. Untuk menentukan head brutto, kita harus a. Lokasi bendungan berada pada elevation :1508 mdpl b. Lokasi Head Pond berada pada elevation : 1505 mdpl c. Lokasi Power House & Tail Race pada elevation : 1464 mdpl Untuk mencari Head Brutto menggunakan rumus: Hbrutto = Muka air atas – Muka air bawah

28

Keterangan : Muka air atas = Tinggi permukaan air pada Head Pond Muka air bawah = Tinggi permukaan air pada Tail Race Maka, Hbrutto = 1508 m – 1464 m = 44 m

4.5

Estimasi Daya yang Dibangkitkan Dari data – data yang didapatkan, yaitu : Hbrutto = 44 m Q

= 0.18 m3/s

Sehingga perkiraan daya yang dapat dibangkitkan berdasarkan data diatas yaitu:

P  Hbrutto Q g  m3 m  44m 0.18  9.81 2  0.65 s s = 50.5 kW = 50.5

0.736

= 68.61 Hp

29

4.6

Menentukan Losses Head (Hf) dan Diameter Optimum Seperti yang diketahu Losses-Head (Hf) sangat bergantung pada kecepatan air dalam pipa penstock (v), sedangkan kecepatan air bergantung pada diameter optimum pipa penstock (D). Untuk menetapkan diameter optimum dilakukan dengan cara menghitung diameter dan losses-headnya untuk tiap-tiap kecepatan aliran. Penulis mengambil asumsi kecepatan aliran air (v) 2 m/s. Contoh perhitungan : Q

 2 .D .v 4

Sehingga,

D

4.Q  .v 4  0.18 m 3 / s  2m / s





 0.33 m

Mencari nilai f pada grafik Moody Diagram Re 

v.D , dimana U = 1.13 x 10-6 m2/s U

Re 

2 m / s  0.33 m 1.13  10 6 m 2 / s

Dengan

  0.599106

  0.046mm 4.6105 m

 4.6 105 m  D 0.33 m

 0.0001358 Berdasarkan dari diagram moody untuk maka didapatkan f = 0.0137.

Re

 0.599  10 6 dan

  0.0001358 , D

30

Gambar 4.2 Diagram Moody

31

. Sehingga Losses-Head dapat dihitung : a. Losses pada dinding penstock

Hf  f 

L v2  D 2g

25 m 22 m / s Hf  0.0137   0.33 m 2  9.81 m / s 2

H f  0.206 m Kecepatan ( m/s )

Diameter (m)

Losses-Head (m)

1

0.478852131

0.036987449

2

0.338599589

0.206222068

3

0.276465407

0.572429233

4

0.239426065

1.183598374

5

0.214149183

2.082536529

6

0.195490564

3.261613587

7

0.180989093

4.829617285

8

0.169299794

6.888118127

9

0.159617377

9.375919227

Tabel 4.4 Perhitungan Head-Losses

32

10 9 8

Hf (m)

7 6 5 4 3 2 1 0

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Diameter (m)

Gambar 4.3 Grafik Hf terhadap Diameter Dari grafik diatas dapat diambil diameter optimum yaitu sebesar 0,25 m, sehingga : =

. ,

=

.

= 3,6

/ .

,

/

.

=

∪

=

,

,

,

=

³/

,

,

= 0,796

10

= 0,000184

Dari diagram Moody diatas didapatkan harga f = 0,0138, maka = = 0,0138

,

,

,

= 0,911

33

b. Losses pada belokan pipa Dalam hal ini, penulis memperkirakan ada 2 belokan pada penstock saat air menuju turbin dengan sudut 40 o. Rumus yang digunakan yaitu :

v2 H e  Kb  2g Dimana : Kb = koef. Kehilangan tenaga karena belokan v = kecepatan aliran dalam pipa g = gravitasi bumi ( 9,81 m/s2)

α

20o

40o

60o

80 o

90 o

Kb

0.05

0.14

0.36

0.74

0.98

Tabel 4.5 Koefisien Kb sebagai fungsi sudut belokan α

H e  0.14 

3.6 2 m / s 2  9.81 m / s 2

He  0.0924m  karena 2 belokan maka total loss =

0.1849 m

Dengan Hdesain turbin yaitu sebesar 15 m, maka total Head yaitu :

H  Hb  (H f  He ) = 15 m – (0.911 + 0.1849 m) = 13.903 m

34

4.7

Potensi Daya yang Dihasilkan Sehingga perkiraan daya yang dapat dibangkitkan berdasarkan data diatas

P  H Q g 

yaitu:

13.903 m0.18 m3 / s 9.81 m / s2 0.65 = 15.95 kW = 15.95

0.736

= 21.68 Hp

Kecepatan Spesifik : =

. √

= = 130

.

.

.

→ dimana

diasumsikan 750 rpm

35

BAB V PENUTUP 5.1

Kesimpulan Setelah dilakukan penelitian berikut data – data yang dilampirkan:

NO

ITEM

1

Pemilihan turbin

2

3

4

Data Turbin

Rotasi Turbin

Diameter turbin

SPESIFIKASI Jenis Turbin

SATUAN

Tinggi jatuh Lapangan (Hbrutto) Tinggi jatuh efektif (Hnett) Debit Potensi (Q) Debit Desiqn (Q) Daya Potensi (P) Daya Turbin (P)

m3/s

Putaran turbin (n) Kecepatan Spesifik (ns)

rpm

Diameter dalam (D2) Diameter Luar (D1) Lebar runner (bo)

m

Hp

m

BESARAN CROSSFLOW 44 13.903 0.280 0.18 68.61 21.68 750 130 0.14 0.20 0.30

Tabel 5.1 Hasil Penelitian a. Dengan daya yang didapatkan sekitaran 15 kW – 51 kW, maka ini termasuk dalam Pusat Listrik Tenaga Micro Hydro (PLTMH). b. Dikarenakan pengukuran debit dilakukan pada musim kemarau dan dengan menggunakan metode apung, tidak menggunakan Current meter, serta tidak didapatkannya dapat debit rata-rata sungai ini dalam kurun waktu 10 tahun kebelakang dari daerah setempat, Debit ini bisa lebih besar dan daya yang dihasilkan akan jauh lebih besar dari pada penelitian yang saya telah lakukan. c. Dari kriteria kelayakan potensi, daerah Pondok Cikoneng bisa dikatakan desa yang berpotensi PLTMH.

36

5.2

Saran Sebagai saran dari penulis, diharapkan setelah didapatkannya data seperti yang terlampir diatas agar pembaca dapat melanjutkan penelitian ini dengan melakukan

perancangan

pembangkit

tersebut.

Hal

tersebut

dapat

bermanfaat sebagai bahan penelitian serta pengabdian masyarakat sebagai seorang Mahasiswa Teknik khususnya Teknik Mesin.

37

DAFTAR PUSTAKA

1. Nechleba, Miroslav, Dr Techn. M.E. Hydraulic Turbin, Artia – Prague, Czechoslovakia, 1957 2. Fritz Dietzel, Turbin, Pompa dan Kompressor, Erlangga, Jakarta, 1993 3. DEA, CES, Bambang Triatmodjo.Ir.Dr.Prof, 1995. Hidrolika II. BETA offset, Yogyakarta 4. IMIDAP, Buku Utama Cetakan kedua: Pedoman Studi kelayakan PLTMH, Dirjen Listrik dan Pemanfaatan energy Departemen ESDM, 2008 5. Suhandi, Perancangan, Pembuatan Dan Metode Uji Turbin Crossflow Kapasitas 20 kW Untuk PLTMH Triharjo Lampung, skripsi, STT-PLN, 2013 6. Ramadhan Kaafah, Penelusuran Spesifikasi Turbin-Turbin Laboratorium STTPLN dan Rencana Pemanfaatannya pada Site, Skripsi, STT-PLN, 2014 7. http://www.alpensteel.com/article/117-104-energi-sungai-pltmh--micro-hydropower/166--analisa-perhitungan-mikrohidro

38

LAMPIRAN