Post on 11-Dec-2015
description
MAKALAH
POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI
DAERAH WAMENA KABUPATEN JAYAWIJAYA PROVINSI PAPUA
Diajukan untuk memenuhi Tugas Mata Kuliah Pembangkit Energi Listrik
Disusun Oleh :
Fahrudin Suhadak 2213038010
Vergusta Chandra 2213038015
Diana Gita Andriana Putri 2213038017
D3 TEKNIK ELEKTRO - PLN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan Rahmat,
Inayah, Taufik dan Hidayahnya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan
makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Semoga makalah ini
dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca
dalam perancangan untuk membangun PLTMH.
Harapan kami semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan
pengalaman bagi para pembaca, sehingga kami dapat memperbaiki bentuk maupun isi
makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik.
Makalah ini kami akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang kami
miliki sangat kurang. Oleh kerena itu kami harapkan kepada para pembaca untuk
memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan
makalah ini.
Surabaya, 09 April 2015
Penulis
Page | ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.................................................................................................. ii
DAFTAR ISI................................................................................................................ iii
ABSTRAK.................................................................................................................... vi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah............................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah....................................................................................... 2
1.3 Tujuan......................................................................................................... 2
1.4 Manfaat....................................................................................................... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian PLTMH..................................................................................... 3
2.2 Potensi Wilayah.......................................................................................... 5
2.3 Prinsip Kerja PLTMH................................................................................. 6
2.4 Perhitungan Teknis..................................................................................... 6
BAB III PEMBAHASAN
3.1 Potensi PLTMH Wamena........................................................................... 7
3.2 Kriteria Pemilihan Komponen PLTMH Wamena...................................... 8
3.3 Kebutuhan Listrik Masyarakat Wamena.................................................... 8
BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan................................................................................................. 9
4.2 Saran........................................................................................................... 9
DAFTAR PUSTAKA................................................................................................... 10
Page | iii
ABSTRAK
Dengan semakin menipisnya persediaan energi tak terbarukan sebagai bahan bakar listrik, menyebabkan kurangnya pasokan listrik terutama di daerah terpencil. Untuk mengatasi masalah ini, maka PLTMH dapat menjadi solusinya. PLTMH merupakan pembangkit listrik tenaga mikro hidro yang memanfaatkan aliran sungai untuk menghasilkan listrik. Di Daerah Wamena telah dibangun sebuah PLTMH yang memanfaatkan aliran sungai dari Sungai Uwe. Walaupun PLTMH hanya menghasilkan daya listrik yang kecil, namun dengan dibangunnya sebuah PLTMH misalnya di Daerah Wamena ini, ternyata PLTMH ini memiliki potensi daya yang dapat dihasilkan, yaitu 43.001 W. Sedangkan untuk daya turbin dan daya generator yang dihasilkan dengan debit air 1,06 m3/s dan ketinggian 4,87 m masing-masing yaitu 39.030 W dan 31.220 W. Dengan daya keluaran ini maka dapat memenuhi kebutuhan suplai listrik untuk sekitar 183 rumah di wilayah tersebut.
Kata Kunci: Pengertian PLTMH, Potensi Wilayah, Prinsip Kerja PLTMH, Perhitungan Teknis
Page | iv
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan alternatif sumber
energi listrik bagi masyarakat. PLTMH memberikan banyak keuntungan terutama bagi
masyarakat pedalaman di seluruh Indonesia. Disaat sumber energi lain mulai menipis
dan memberikan dampak negatif, maka air menjadi sumber energi yang sangat penting
karena dapat dijadikan sumber energi pembangkit listrik yang murah dan tidak
menimbulkan polusi. Selain itu, Indonesia kaya akan sumber daya air sehingga sangat
potensial untuk memproduksi energi listrik yang banyak.
Kabupaten Jayawijaya telah memiliki pembangkit listrik PLN dengan kapasitas
terpasang 3.040 kW (BPS Kabupaten Jayawijaya, 2008). Kondisi saat ini Perusahaan
Listrik Negara (PLN) masih belum dapat melayani kebutuhan listrik kepada masyarakat
selama 24 jam. Di wilayah ini PLN menerapkan ksistem penggunaan listrik bergilir
karena kekurangan daya listrik. Padahal masyarakat sangat mendambakan penerangan
listrik tersebut. Selama ini masyarakat di sana hanya menggunakan genset yang dibeli
melalui swadaya masyarakat. Namun karena keterbatasan sarana dan mahalnya biaya
transportasi menyebabkan mahalnya bahan bakar minyak di wilayah ini.
Sumber tenaga air di Daerah Wamena Kabupaten Jayawijaya cukup tersedia
untuk dibangun fasilitas PLTMH. Pada daerah tersebut terdapat beberapa sungai yang
cukup potensial salah satunya Sungai Uwe. Pada sungai tersebut terdapat potensi
ketersediaan air yang cukup sepanjang tahun, debit yang diandalkan, dan memiliki
kontur yang sesuai dengan teknis perencanaan untuk dibangun PLTMH. Dengan
kenyataan dan kondisi yang demikian, terdapat kemungkinan air yang belum
termanfaatkan secara optimal dapat digunakan untuk membangkitkan listrik. Listrik
yang dihasilkan dapat menambah kebutuhan energi listrik bagi masyarakat Kabupaten
Jayawijaya, sehingga masalah kekurangan listrik di daerah-daerah terpencil di daerah
ini dapat teratasi.
Page | 1
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas, kami mengambil beberapa rumusan masalah antara
lain :
1. Bagaimana potensi PLTMH di Daerah Wamena?
2. Bagaimana kriteria pemilihan komponen PLTMH untuk Daerah Wamena?
3. Berapa jumlah rumah yang dapat teraliri arus listrik dari PLTMH di Daerah
Wamena?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan pembuatan makalah ini adalah antara lain :
1. Mencari tahu potensi PLTMH di Daerah Wamena.
2. Mencari tahu kriteria pemilihan komponen PLTMH untuk Daerah Wamena.
3. Mencari tahu berapa jumlah rumah yang dapat teraliri arus listrik dari PLTMH
di Daerah Wamena.
1.4 Manfaat
Manfaat dari pembuatan makalah ini adalah antara lain :
1. Mengetahui potensi PLTMH di Daerah Wamena.
2. Mengetahui kriteria pemilihan komponen PLTMH untuk Daerah Wamena.
3. Mengetahui berapa jumlah rumah yang dapat teraliri arus listrik dari PLTMH di
Daerah Wamena.
Page | 2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian PLTMH
Pembangkitan listrik mikro hidro adalah pembangkitan listrik dihasilkan oleh
generator listrik DC atau AC. Mikro hidro berasal dari kata micro yang berarti kecil dan
hydro artinya air, arti keseluruhan adalah pembangkitan listrik daya kecil yang
digerakkan oleh tenaga air. Tenaga air berasal dari aliran sungai kecil atau danau yang
dibendung dan kemudian dari ketinggian tertentu dan memiliki debit yang sesuai yang
akan menggerakkan turbin yang dihubungkan dengan generator listrik.
Beberapa komponen yang digunakan untuk membuat sebuah PLTMH antara
lain :
1. Diversion Weir dan Intake: (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake) Dam
pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian
sisi sungai (‘Intake’ pembuka) ke dalam sebuah bak pengendap (Settling Basin)
atau perangkap pasir (Sand Trap).
Gambar 2.1 Intake
2. Settling Basin (Bak Pengendap): Bak pengendap digunakan untuk memindahkan
partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting
untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.
Page | 3
Gambar 2.2 Sand Trap
3. Headrace (Saluran Pembawa): Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit
untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.
Gambar 2.3 Headrace
4. Headtank (Bak Penenang) atau Forebay: Fungsi dari bak penenang adalah untuk
mengatur perbedaan keluaran air antara sebuah penstock dan headrace, dan
untuk pemisahan akhir kotoran dalam air seperti pasir, kayu-kayuan.
Gambar 2.4 Headtank
Page | 4
5. Penstock (Pipa Pesat/Penstock): Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi
yang lebih rendah ke sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah Turbin.
Gambar 2.5 Penstock
6. Turbine dan Generator: Perputaran gagang dari roda dapat digunakan untuk
memutar sebuah alat mekanikal (seperti sebuah penggilingan biji, pemeras
minyak, mesin bubut kayu dan sebagainya), atau untuk mengoperasikan sebuah
generator listrik. Mesin-mesin atau alat-alat, dimana diberi tenaga oleh skema
hidro, disebut dengan ‘Beban’ (Load).
Gambar 2.6 Turbin
2.2 Potensi Wilayah
Sungai di Papua cukup potensial untuk dikembangkan sebagai pembangkit
listrik tenaga mikro hidro karena secara teknis memenuhi syarat menjadi sumber energi.
Selain itu, syarat lain agar sungai dapat menghasilkan tenaga listrik adalah memiliki air
terjun yang posisinya tinggi untuk menggerakkan turbin. Sejauh ini sejumlah daerah
terpencil di Papua yang belum mendapatkan listrik dari PLN telah memanfaatkan aliran
sungai dan membangun Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) untuk
mencukupi kebutuhan akan listrik, misalnya, di wilayah Wamena yang terletak di
Kabupaten Jayawijaya dan di Mulia di Kabupaten Puncak Jaya.
Page | 5
2.3 Prinsip Kerja PLTMH
Pembangkit tenaga listrik mikrohidro pada prinsipnya memanfaatkan beda
ketinggian dan jumlah debit air per detik yang ada pada aliran air irigasi, sungai atau air
terjun. Aliran air ini akan memutar poros turbin sehingga menghasilkan energi mekanik.
Energi ini selanjutnya menggerakkan generator dan menghasilkan energi listrik.
Gambar 2.7 Skema PLTMH
2.4 Perhitungan Teknis
Potensi daya mikro hidro dapat dihitung dengan persamaan daya :
(P) = 9,8 x Q x Hn x ŋ;
di mana : P = Daya (kW)
Q = debit aliran (m/s)
Hn = Head net (m)
9.8 = konstanta gravitasi
ŋ = efisiensi keseluruhan
Potensi turbin mikro hidro dapat dihitung dengan persamaan :
(Pt) = 9,81 x Q x Heff x ηt;
di mana : Pt = Potensi Turbin (kW)
Page | 6
Q = debit aliran (m/s)
Heff = Head net (m)
ηt = Efisiensi Turbin
Potesnsi generator mikro hidro dapat dihitung dengan persamaan :
(Pg) = Pt x ηg;
di mana : Pg = Potensi Generator (W)
Q = debit aliran (m/s)
Heff = Head net (m)
ηg = Efisiensi Generator
ηt = Efisiensi Turbin
Page | 7
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Potensi PLTMH Wamena
Debit Air
Pada PLTMH, debit andalan sangat berpengaruh pada daya yang akan
dikeluarkan. Debit andalan untuk tujuan pusat listrik tenaga air sebesar Q90, atau
yang peluang keandalannya adalah 90%.
Tabel 3.1 Debit Andalan Q90 Sungai Uwe
Dari data di atas dapat dilihat bahwa debit kehandalan Q90 memiliki debit
maksimal 6,51 m3/det dan debit minimum 1,06 m3/det.
Tinggi Jatuh Efektif
Tinggi Jatuh Efektif diperoleh dari pengukuran perbedaan ketinggian dari ujung
penstock di bak penampung dengan ujung penstock di turbin, yaitu sebesar
4,87m.
Potensi Daya Terbangkit
Besarnya daya dan energi yang dibangkitkan oleh debit Q90 sebesar 1,06 m3/det
dan tinggi jatuh efektif 4,87 m.
Page | 8
Sumber: pengairan.ub.ac.id
ŋ = 0,85
(P) = 9,8 x Q x Hn x ŋ;
= 9,8 x 1,06 x 4,87 x 0,85
= 43,001 kW = 43.001 W
3.2 Kriteria Pemilihan Komponen PLTMH Wamena
Pemilihan Turbin Air
Sumber: google.com/images
Dari Gambar 3.1 diketahui bahwa dengan tinggi jatuh efektif pada debit Q90
adalah 4,87 meter dan debit desain sebesar 1,06 m3/dt, maka dipilih Turbin
Banki/Crossflow.
Page | 9
Gambar 3.1. Penentuan Tipe Turbin Berdasarkan Tinggi Jatuh dan Debit
Operasi rentang turbin CrossflowTinggi Terjunan (head): H = 5… 200 mDebit: Q = 0,03… 13 m³/sKapasitas: N = 10… 3 500 kW
Gambar 3.2 Turbin Banki/Crossflow
Sumber: cink-hydro-energy.com
Tabel 3.2 Penggunaan Listrik Pedesaan
Pemilihan Daya Output Generator
Besarnya daya dan energi yang dibangkitkan oleh debit Q90 sebesar 1,06 m3/det
dan tinggi jatuh efektif 4,87 m. Efisiensi turbin, ηt = 0,77. Efisiensi generator, ηg
= 0,85. Kriteria komponen PLTMH dengan memperhitungkan daya yang
dibangkitkan dihitung dengan memakai persamaan :
P Turbin = 9,81 x Q x Heff x ηt
= 9,81 x 1,06 x 4,87 x 0,77
= 39,03 kW = 39.030 W
P Generator = P Turbin x ηg
= 39,03 x 0,85
= 31,22 kW = 31.220 W
Dari hasil tersebut maka dapat dipilih Generator output 1 fasa, 35kW
3.3 Kebutuhan Listrik Masyarakat
Kebutuhan listrik masyarakat, khususnya pada program pelistrikan desa sangat
dibatasi. Hal ini didasarkan ketersediaan potensi sumber daya air, kemampuan
memelihara dan membiayai penggunaan listrik, serta besaran biaya pembangunan.
Daya yang dapat digunakan untuk setiap sambungan instalasi rumah ratarata
sebesar 360 W. Penggunaan listrik masyarakat perdesaan dengan PLTM ini, khusus
untuk penerangan digunakan pada malam hari dengan pertimbangan pada siang hari
sebagian besar masyarakat bekerja. Berdasarkan ketersediaan daya yang dibangkitkan
melalui PLTMH Wamena ini maka dapat dihitung berapa rumah yang akan menerima
Page | 10
Keterangan Jumlah Daya Jumlah
Penerangan Lampu 5 titik 25W 125W
Alat elektronik - 235W 235W
Kebutuhan Minimum Catu Daya per Rumah 360W
suplai daya listrik baru, dengan estimasi jumlah kebutuhan minimum listrik per rumah
di wilayah pedesaan sebesar 360 watt, maka perhitungan jumlah rumah yang akan
menerima suplai daya listrik baru adalah sebagai berikut:
Jumlah Rumah = (Daya Hasil Pembangkitan / Kebutuhan Minimum Listrik)
Jumlah Rumah = 31.220 W / 360 W
= 78 Rumah
3.4. Perhitungan Daya Beli Masyarakat
Kemampuan konsumsi masyarakat akan energi listrik sangat menentukan seberapa
besar harga jual listrik nantinya yang mampu dibayar. Biaya pembangkitan total dengan
tingkat suku bunga (i) akan menjadi acuan untuk menentukan harga jual listrik.
Besarnya biaya pembangkit total akan dibandingkan dengan harga energi listrik yang
dapat dikonsumsi masyarakat. Untuk mengetahui seberapa besar daya beli energi
listrik masyarakat Wamena, digunakan data kelistrikan dan kependudukan Provinsi
Papua sebagai acuan dalam analisis.
Pengeluaran per kapita = Rp 624.790,00/kapita
Diasumsikan 1 rumah tangga ada 4 anggota keluarga sehingga didapat :
Pengeluaran Rumah Tangga = 4 x Rp 624.790,00/kapita
= Rp 2.499.160,00
Sedangkan pengeluaran rumah tangga untuk konsumsi energi listrik rata-
rata adalah 10%. Maka pengeluaran rumah tangga untuk energi listrik
adalah Rp. 249.916,00.
Dengan sambungan daya pelanggan pada 500 VA maka dengan asumsi power
faktor 0,8 didapat sambungan daya dalam watt adalah :
450 VA x 0,8 = 0,36 W
Page | 11
Dengan faktor beban 96,10 %, maka konsumsi listrik dalam 1 bulan
didapat:
kWh/bulan = 0,36 kWx30(hari)x24 (jam)xLoad Factor
= 0,36 kWx30(hari)x24(jam)x0,9610
= 249,09 kWh/bulan
Dengan biaya beban sebesar Rp. 20.000 (sesuai Peraturan Mentri ESDM
No: 07 tahun 2010 mengenai Tarif Dasar Listrik) dan tarif TDL rumah
tangga untuk Batas Daya 450 VA sebesar Rp.415,00/kWh Maka didapat biaya
sebesar = 249,09 kWh x Rp. 415,00 = Rp. 103.372,35.
Hasil tersebut menunjukkan harga jual listrik PLTMH Wamena menunjukkan
masih di bawah daya beli masyarakat. Artinya masyarakat dapat membeli
listrik tersebut.
Page | 12
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
1) Potensi PLTMH Wamena yaitu sebesar 43 kW
2) Kriteria komponen PLTMH untuk turbin yaitu sebesar 39.030 W dan untuk
generator yaitu sebesar 31.220 W
3) Jumlah rumah yang dapat teraliri arus listrik dari PLTMH Wamena yaitu sekitar
78 rumah
4) Masyarakat Wamena dapat membeli listrik karena harga jual listrik PLTMH
Wamena menunjukkan masih di bawah daya beli masyarakat
4.2 Saran
Dengan memperhitungkan potensi salah satu sungai di Provinsi Papua ini, maka
sebaiknya beberapa PLTMH dibangun untuk menyuplai kebutuhan listrik masyarakat di
daerah tersebut. Terutama di daerah terpencil yang tidak dapat dijangkau oleh PLN.
Page | 13
DAFTAR PUSTAKA
Marsudi, Djiteng. 2011. Pembangkitan Energi Listrik, Erlangga. Jakarta
https://hilmanhijriyansyah.wordpress.com/2012/12/10/merancang-pembangunan-micro-
hydro/
http://regional.kompas.com/read/2010/06/30/10071363/
Sungai.Papua.Potensial.untuk.PLTMH
https://dreamindonesia.wordpress.com/tag/komponen-pltmh/
http://bonkadhafadli.blogspot.com/2013/01/laporan-hasil-analisa-survey-pltmh-
namo.html
http://cink-hydro-energy.com/id/turbin-crossflow
Page | 14