studi potensi pltmh kampung nyomplong-bogor

1

STUDI POTENSI PLTMH KAMPUNG NYOMPLONG-BOGOR

Gaina Sapoetra1, Amien Rahardjo2

1Department of Electrical, Faculty of Engineering, University of Indonesia 2Department of Electrical, Faculty of Engineering, University of Indonesia

E-mail: [email protected], [email protected]

Abstrak

Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang memanfaatkan potensi energi air. Prinsip kerja dari pembangkit listrik ini cukup sederhana, yaitu menggerakkan turbin dengan memanfaatkan tenaga kinetik air. Air yang memanfaatkan perbedaan ketinggian (head), serta besarnya debit air. Objek Penelitian ini yaitu potensi daerah Kampung Nyomplong, Desa Curug Bitung, Kabupaten Bogor untuk dibangun Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). Studi mengenai potensi daerah ini dilatar belakangi kondisi daerah yang belum terjangkau oleh jaringan listrik pemerintah. Sumber potensialnya yaitu sebuah Sungai Cisangku yang mengalir melintasi Kampung Nyomplong. Rancangan PLTMH ini mampu menghasilkan daya hingga 5 kW, sedangkan beban warga yang pernah disurvei sebesar 2,358 kW. Jarak saluran distribusi dari pembangkit ke rumah penduduk ±200 m, dengan menggunakan kabel distribusi NFA2X. Pada proses distribusi harus dilakukan analisis tegangan jatuh, supaya sistem tetap beroperasi stabil dan sesuai standar, serta perlu direncanakan pemilihan kabel yang memiliki kekuatan fisik yang baik, sehingga ketika terjadi kenaikan atau kelipatan beban, sistem tetap mampu beroperasi dengan baik dan rugi-rugi daya akan tetap terjaga dan masih dalam batas aman.

Study Potential of Micro-hydro Power System in Nyomplong Villlage-Bogor

Abstract

Micro-hydro is a term used for the installation of power plants that harness the potential energy of water. The working principle of power generation is drives a turbine to harness the kinetic energy of water. Water which utilizes the difference in height (head), as well as the magnitude of water discharge. The research object is a potential area of Nyomplong Village, Curug Bitung village, Bogor Regency to build Micro Hydro Power (MHP). Studies on the potential of this region against the background conditions in the area that have not been reached by the government the power grid. Potential source is Cisangku river. The design of the MHP is capable of generating power up to 5 kW, while the load of the people who ever surveyed at 2,358 kW. Distance from the plant to the distribution channel houses ± 200 m, using NFA2X distribution cable. In the distribution process should be carried out voltage drop analysis, as well as the planned elections need a cable that has good physical strength, so that when there is an increase or a multiple load, the system is still able to operate properly and the system remains stable and appropriate operating standards. Keyword : Microhydro, power-generation, Nyomplong, NFA2X

Studi potensi pltmh Kampung ..., Gaina Sapoetra, FT UI, 2014

2

Pendahuluan

Listrik merupakan salah satu kebutuhan yang mendasar bagi manusia untuk

menjalankan kehidupan sehari-hari. Dengan adanya listrik, maka produktifitas suatu

masyarakat dapat meningkat. Untuk daerah pedalaman yang tidak terjangkau oleh

jaringan listrik PLN, maka dapat menerapkan teknologi PLTA seperti Pembangkit

Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) sebagai salah satu solusi yang dapat diterapkan

di daerah-daerah terpencil yang membutuhkan energi listrik dengan daya yang tidak

besar.

Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air yang

mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah

kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan waktu (flow capacity)

sedangan beda ketingglan daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan istilah

head. Mikrohidro juga dikenal sebagai white resources dengan terjemahan bebas bisa

dikatakan "energi putih", dikatakan demikian karena instalasi pembangkit listrik

seperti ini mengunakan sumber daya yang telah disediakan oleh alam dan ramah

lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam memiliki air terjun atau jenis lainnya yang

menjadi tempat air mengalir. Dengan teknologi sekarang maka energi aliran air

beserta energi perbedaan ketinggiannya dengan daerah tertentu (tempat instalasi akan

dibangun) dapat diubah menjadi energi listrik. [1]

Di Kabupaten Bogor teradapat suatu daerah yang masyarakatnya belum

sepenuhnya dapat menikmati listrik. Kampung Nyomplong merupakan salah satu

lokasi yang menjadi daerah yang belum dapat menikmati listrik tersebut. Di kampung

Nyomplong ini memiliki sumber daya alam yang besar berupa aliran sungai yang

dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik. Oleh karena itu, dirancanglah

sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) sebagai sebuah sarana

untuk menghasilkan energi listrik. Sungai Cisangku adalah sungai yang mengalir

melalui kampung Nyomplong memiliki potensi air rata-rata 268,5 L/s. Aliran air

sungai ini akan dialirkan melalui pipa ke turbin jika menggunakan turbin berjenis


3

cross flow dengan besar head-nya yang cukup menghasilkan energi listrik kurang

lebih sebesar 5000 Watt.

Dalam sistem distribusinya, dari hasil pengukuran dan rancangan dihasilkan jarak

dari rumah pebangkit hingga menuju perumahan penduduk sejauh 200 m atau 0,2 km.

Saluran distribusi menggunakan kabel NFA2X dengan standar PT. KABELINDO,

dalam penelitian ini akan dibahas efiktifitas serta efisiensi dari tipe serta ukuran kabel

yang baik untuk digunakan dalam sistem distribusi, baik ditinjau dari segi elektrikal

maupun ekonomis.

Tinjauan Teoritis

Mikro Hidro merupakan istilah yang digunakan dalam sebuah instalasi pembangkit

listrik yang memanfaatkan energi air. Mikro hidro sendiri secara bahasa merupakan

gabungan dua buah kata, yang terdiri dari kata “ Mikro ” yang berarti kecil, dan “

Hidro ” yang berarti air. Secara teknis, mikro hidro mendapatkan energi dari aliran air

yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Kondisi air yang dapat dimanfaatkan

sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah air yang memiliki kapasitas

aliran dan ketinggian tertentu serta instalasi. Biasanya sebuah pembangkit listrik

bertenaga mikro hidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air yang

mengalir di suatu daerah dengan syarat geografis yang mencakup kapasitas aliran air

dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume

aliran air persatuan waktu (flow capacity) atau yang sering dikenal dengan “ debit air

“, sedangkan beda ketinggian daerah aliran air menuju ke instalasi dikenal dengan

istilah head. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) pada dasarnya

merupakan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Hanya saja pada pembangkit ini

daya listrik yang dihasilkan kecil ( <100 kW ).

Klasifikasi Pembangkit Tenaga Hidro

Pada dasarnya suatu pembangkit listrik bertenaga air (hydro) berfungsi untuk

mengubah potensi sumber energi air yang berupa aliran air (sungai) yang memiliki


4

debit dan tinggi jatuh (head) untuk menghasilkan sebuah energi listrik.

Pembangkit listrik tenaga hidro dapat dikatagorikan dan diklasifikasikan sesuai

besar daya keluaran yang dihasilkannya.

Secara lebih rinci, klasifikasi dari Pembangkit Listrik Tenaga Hidro, ditunjukkan

pada Tabel 2.

Tabel 1. Klasifikasi pembangkit tenaga hidro

No. Jenis pembangkit Daya output / Kapasitas

1. Large-hydro Daya > 100 MW

2. Medium-hydro 15 MW - 100 MW

3. Small-hydro 1 MW - 15 MW

4. Mini-hydro 100 KW - 1 MW

5. Micro-hydro 5 KW - 100 KW

6. Pico-hydro Ratusan watt - 5 KW

Prinsip Kerja PLTMH

PLTMH pada prinsipnya memanfaatkan beda ketinggian dan jumlah air yang jatuh

(debit) perdetik yang ada pada saluran air terjun. Energi ini selanjutnya menggerakkan

turbin, kemudian turbin kita hubungkan dengan generator untuk menghasilkan listrik.

Selanjutnya listrik yang dihasilkan oleh generator ini dialirkan ke rumah-rumah

dengan memasang pengaman (sekring). Yang perlu diperhatikan dalam merancang

sebuah PLTMH adalah menyesuaikan antara debit air yang tersedia dengan besarnya

generator yang digunakan. Jangan sampai generator yang dipakai terlalu besar atau

terlalu kecil dari debit air yang ada. [2]

Energi Potensial ↔ Air pada bak penampung yang memiliki ketinggian ↓

Energi Kinetik ↔ Air yang bergerak melalui reservior (penstock) ↓

Energi Mekanik ↔ Putaran pada turbin ↓

Energi Listrik ↔ Putaran rotor generator


5

Sedangkan untuk perhitungan besar daya listrik yang dihasilkan pada sebuah

pembangkit listrik tenaga mikro hidro adalah dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan berikut [7]:

P = 9,8 x Q x Hn x η (1) Dimana : P = Daya [kW] Q = Debit aliran air [m3/s] Hn = Head Net [m] 9,8 = konstanta gravitasi η = efisiensi keseluruhan [%]

Gambar 1. Skema cara kerja PLTMH [10]

Alat-alat Penelitian

Secara teknis, pembangkit listrik tenaga mikro hidro memiliki tiga komponen

utama yaitu air (sumber energi), turbin dan generator. Namun selain ketiga komponen

tersebut, masih ada beberapa komponen lain yang juga tidak kalah penting dalam

operasional sebuah PLTMH.

1. Bendungan Pengalih dan Intake (Diversion Weir dan Intake) : Bendungan untuk

instalasi PLTMH berfungsi untuk menampung aliran air sungai dan atau hanya

sekedar untuk mengalihkan air supaya masuk kedalam intake.

2. Bak Pengendap (Settling Basin) : 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.


6

3. Pelimpah : Pelimpah berfungsi sebagai pengaman banjir aliran air. Pelimpah

dapat berfungsi jika air telah melampaui batas permukaan tertentu yang disebut

full reservoir level (FRL) atau permukaan daya tampung penuh.

4. Saluran Pembawa ( Head Race) : Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi

bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.

5. Bak Penenang ( Head tank) : Bak penenang fungsinya adalah untuk

menenangkan air yang akan masuk turbin melalui penstock sesuai dengan

debit yang diinginkan, dan untuk pemisahan akhir kotoran dalam air seperti pasir

dan kayu-kayuan.

6. Pipa Pesat ( Penstock) : Pipa pesat (Penstock) berfungsi untuk mengubah energi

potensial air yang terdapat pada bak penenang menjadi energi kinetik air di dalam

pipa pesat, kemudian menjadikan energi kinetik tersebut untuk memutar turbin air

pada rumah turbin (Power House).

7. Curat (Nozzle) : Curat (Nozzle) terletak di ujung pipa pesat yang berfungsi untuk

memampatkan aliran air sehingga air yang keluar memiliki tekanan yang tinggi,

dan mampu memutar turbin.

8. Rumah Pembangkit (Power house) : Di dalam Rumah Pembangkit (Power

House), terdapat sebuah turbin dan generator yang selalu mendapat beban

dinamis dan bergetar.

9. Turbin : Turbin berfungsi untuk mengubah energi air (potensial, tekanan dan

kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Turbin merupakan

bagian penting dari sistem mikro hidro yang menerima energi potensial dari air dan

mengubahnya menjadi energi putaran (mekanik). Kemudian energi mekanik ini

akan memutar sumbu turbin pada generator. Turbin yang cocok dgunakan pada

kondisi di Kampung Nyomplong ini yaitu Turbin Crossflow. Pemilihan turbin ini

ditentukan berdasarkan kondisi ketinggian jatuh air (head) serta besar debit air

daerah tersebut.

10. Generator : Generator berfungsi mengubah energi mekanik dari putaran turbin

menjadi energi listrik. Secara umum ada dua jenis generator yang digunakan pada


7

PLTMH, yaitu generator sinkron dan generator induksi. Pada PLTMH ini yang

digunakan adalah generator asinkron (induksi).

Metode Penelitian PLTMH Kampung Nyomplong

Perancangan pembangunan PLTMH ini dilaksanakan disalah satu daerah pelosok

yang tidak terjangkau oleh listrik negara (PLN), tepatnya di Kampung Nyomplong,

Desa Curug Bitung, Kecamatan Nanggung, Kabupaten Bogor, Jawa Barat.

Alasan pemilihan Kampung Nyomplong sendiri adalah karena tidak adanya listrik

yang mengalir di desa tersebut disebabkan karena jauhnya lokasi dan kondisi daerah

yang susah dijangkau oleh jaringan listrik PLN. Andaikan PLN menjangkau daerah

tersebut untuk menerima jaringan listrik PLN, hal itu akan menghabiskan biaya yang

cukup besar, karena biaya pemasangan instalasi listrik untuk menjangkau daerah

tersebut tidak sebanding dengan penggunaan kebutuhan energi listrik oleh warga.

Gambar 2. Kondisi lapangan kampung Nyomplong

Warga Kampung Nyomplong sendiri berjumlah total 49 jiwa, jumlah rumah warga

sebanyak 11 KK (Kepala Keluarga), dengan keseharian dari warga Kampung

Nyomplong ini bekerja di ladang dan sawah. Oleh karena itu kebutuhan energi listrik

mereka tidak besar. Perencanaan Pembangunan PLTMH


8

Dari data geologi dan hidrologi yang didapatkan tersebut menjadi data primer

sebagai dasar yang dibutuhkan untuk merancang PLTMH.

1) Perencanaan lokasi dasar dan Pertimbangan

Beberapa pertimbangan dalam perencanaan lokasi intake seperti kondisi

lintasan sungai, stabilitas lereng, infrastruktur yang ada, adanya topografi alam

seperti kolam, volume intake dan level banjir.

Gambar 3. Aliran sungai dan saluran irigasi 2) Flowchart Rancangan Pembangunan PLTMH

Berikut ditunjukan pada Gambar 5 mengenai Diagram alir (flowchart) dari

perencanaan pembangunan PLTMH di Kampung Nyomplong secara garis besar.

Tetapi dalam flowchart ini belum termasuk dengan rencana distribusi listrik ke

perumahan warga.

3) Pengolahan Data Sipil

Pengolahan data bidang sipil yaitu terutama analisa terhadap kondisi hidrologi,

pada analisa sipil ini tidak dijelaskan secara detail, hanya diambil dari data yang sudah

diolah oleh tim sipil Desa Binaan Energi FT UI, serta data yang diperoleh dari

pemerintahan Kabupaten Bogor sendiri.


9

MULAI

Pemilihan Lokasi / Survei

Pengumpulan Data

Geografi,Topografi,Hidrologi,

Curah hujan,Debit air

Pengolahan data hidrologi/curah hujan

Analisis ketinggian daerah (head)

Rekomendasi pembangunan

PLTMH

Pengembangan daerah tangkapan

hujan

Analisis debit air

Pengecekan/pengujian

Perancangan desain Sipil

Perancangan desain Mekanikal

Perancangan desain Elektrikal

Desain Intake,Settling basin,

Headrace,Headtank/forebay,

Penstock,Rumah Turbin.

Turbin crossflow,Generator

Daya Output turbin,

Transmisi,Distribusi.

Selesai

Gambar 4. Flowchart rancangan pembangunan PLTMH

Hasil Penelitian Rancangan PLTMH (SIPIL)

Pada bagian ini akan diterlihat gambar rancangan PLTMH Kampung Nyomplong

yang terdiri dari konstruksi sipil, elektrikal mekanikal dan distribusi, dan instalasi

listrik PLTMH.


10

Gambar 5. Desain pembangunan PLTMH

Berikut keterangan dari desain pembangunan PLTMH :

Gambar 6. Legend desain PLTMH

Rancangan PLTMH (MEKANIKAL)

Desain turbin serta generator pada pembangunan PLTMH ini menggunakan

desain dari PT. Cihanjuang – Bandung. Turbin yang digunakan yaitu turbin impulse

berjenis turbin crossflow yang dipilih sesuai dengan kondisi Kampung Nyomplong.

Berikut rincian secara detail dari turbin dan generator yang digunakan pada PLTMH

Kampung Nyomplong ini.


11

Gambar 7 . Spesifikasi turbin & generator PT. Cihanjuang

Tabel 3. Spesifikasi Turbin & Generator

Turbin Generator Ballast Load

jenis crossflow asynchron

tipe T-15

rpm 478/860 rpm 1500 rpm

daya 3.8 KW 4.1 KW 4 KW

tegangan

220/380

Volt

efisiensi 70% 80%

tinggi air (head) 8 m

Diameter runner 0.225 m

Debit air acuan turbin 68,7 L/s

Rancangan PLTMH (ELEKTRIKAL)

1. Tipe Generator

Pada PLTMH Kampung Nyomplong ini, yang digunakan adalah generator jenis

asinkron atau generator induksi dengan besar tegangan 380/220 V 1500 rpm, dengan

maksimal daya yang dihasilkan ± 4,1 KW. Pinsip suplai listriknya menggunakan

sambungan daya utama dari PLTMH dengan sambungan tegangan rendah 380/220

Volt, 50 Hz, 3 Phase.

2. Distribusi Daya dan Proteksi


12

Distribusi daya diatur oleh panel. Panel utama berada di dalam rumah

pembangkit. Dari panel utama kemudian dikirim ke panel di kampong nyomplong 1

melalui kabel tipe NFA2X-T. Dari panel Distribusi di tiap kampung di bagi ke MCB

tiap rumah.

Proteksi sistem listrik dilengkapi dengan proteksi terhadap hubungan terhadap

overload dan hubungan singkat untuk panel utama dan panel-panel distribusi proteksi

terhadap generator, dilengkapi dengan reverse power, under voltage, overload,

hubungan singkat dan lain-lain.

3. Rencana Sistem Instalasi

Standard yang digunakan adalah KABELINDO atau setaraf. Semua kawat

dengan penampang 6 mm2 keatas haruslah terbuat secara dipilin (stranded wire).

Instalasi ini tidak boleh menggunakan kabel dengan penampang lebih kecil 2,5 mm2

kecuali untuk pemakaian remote control. Kecuali dipersyaratkan lain, konduktor yang

dipakai ialah dari tipe :

1. Untuk instalasi penerangan adalah NYM,. SPLN dengan conduit PVC.

2. Untuk kabel distribusi digunakan kabel type NFA2X-T, SPLN.

Gambar 8. Kabel untuk distribusi tipe NFA2X

Pada sistem distribusi PLTMH Kampung Nyomplong ini yang digunakan yaitu

twisted cable dengan tipe NFA2X dengan jarak antara sumber dengan penerima ± 200

m. Setiap kabel memiliki impedansi tersendiri, yang akan berpengaruh terhadap daya

keluaran yang didistribusikan pada warga. Karena dengan adanya kabel tersebut,

efisiensinya akan mempengaruhi dalam daya output yang dihasilkan oleh PLTMH.


13

Pembahasan Analisis Potensi PLTMH Analisis Daya PLTMH

Untuk menghitung besar daya keluaran turbin, yaitu sebagai berikut : a. Power air (Pa) = Q . H . g [kW] (2) b. Daya Turbin (Pt) = Pa x ήt [kW] (3) c. Daya Listrik (P) = Pt x ήt x ήg [kW] (4)

Dimana : - Power air (Pa) [kW] - Debit air (Q) [Liter/detik] - Gravitasi (g) [9,81 m/detik] - Tinggi air jatuh (H) [m] - Efisiensi Turbin (ήt) [%] - Efisiensi Turbin (ήg) [%]

Potensi daya mikrohidro secara teoritis dapat dihitung dengan persamaan 1,

Namun, suatu tidak ada sebuah sistem yang sempurna, karena selalu terdapat rugi-

rugi daya ketika proses konversi dari energi potensial menjadi energi listrik.

Karena rugi-rugi tersebut, maka daya yang seharusnya dihasilkan adalah

Daya dengan persamaan P = 9.8 x Q x Hn x η dimana η = Efisiensi Keseluruhan.

Dari efisiensi konstruksi diketahui :

ü Panjang saluran pembawa (head race) = 200 m

ü Head kotor = 8 m

Maka dari data yang telah diperoleh dapat dicari efisensi dari konstruksi sipil,dan

beberapa efisiensi lainnya, yaitu :

ü 1.0 - (panjang saluran × 0.002) / head kotor = 1 – (200 *0.002) / 8, maka efisensi

konstruksi sipil sebesar : 95 % atau sebesar 0,95.

ü Efisensi penstock yang panjangnya 8 m memiliki efisiensi cukup baik yaitu

sebesar 92 % atau 0,92.

ü Efisiensi kontrol merupakan efisiensi yang diperoleh dari sistem kontrol pada

rumah turbin sebesar 97%, sedangkan efisiensi jaringan, baru dapat diperoleh

setelah sistem jaringan selesai dirancang, serta tergantung dengan ukuran dan

spesifikasi kabel yang digunakan pada sistem jaringan.

Analisis Power Air


14

Power air yang dihasilkan dari PLTMH Kampung Nyomplong ini dihasilkan dari

Data air yang didapatkan ditunjukkan pada Tabel 4 Dari data ini bisa diketahui debit

air yang dihasilkan tiap tahunnya rata-rata sebesar 268,5 L/s. Dengan head setinggi ±

8 m, dan konstanta grafitasi sebesar 9,8 dapat dicari besarnya Daya kotor yang

dihasilkan turbin, kemudian daya listrik PLTMH, serta daya output total yang

dihasilkan oleh pembangki ini, dengan memperhatikan efisiensi-efisiensi yang

mempengaruhi rugi daya dari PLTMH.

Tabel 4. Data debit air PLTMH

Bulan Debit air

[m3/s]

Debit air[L/s] Bulan Debit air [m3/s] Debit air[L/s]

Januari 0.299 299.0 Juli 0.113 113.0

Februari 0.323 323.0 Agustus 0.036 36.0

Maret 0.192 192.0 September 0.262 262.0

April 0.201 201.0 Oktober 0.543 543.0

Mei 0.303 303.0 November 0.483 483.0

Juni 0.183 183.0 Desember 0.284 284.0

Dari data debit air pada tabel 4 dihasilkan rata – rata tiap tahunnya yaitu sebesar

268,5 L/s. Perbedaan debit air tiap bulannya dapat dilihat dari grafik berikut. Grafik

yang ditampilkan pada Gambar 10 menunjukkan besar debit air tiap bulannya dalam

satu tahun. Dari grafik tersebut dapat diketahui, bahwa debit air tertingi berada pada

bulan Oktober sebesar 543 L/s, sedangkan debit air terendah pada bulan Agustus

sebesar 36 L/s.


15

Gambar 9. Grafik debit air tiap bulan

Tabel 4 menunjukkan pengaruh debit air terhadap power air sbb:

Tabel 4. Data besar power air yang dihasilkan tiap bulan

Bulan Curah

Hujan

(mm)

Debit

[m3/s]

(Power

air) kW

Bulan Curah

Hujan

(mm)

Debit

[m3/s]

(Power air)

kW

Januari 375 0.299 23.4416 Juli 142 0.113 8.8592

Februari 405 0.323 25.3232 Agustus 45 0.036 2.8224

Maret 241 0.192 15.0528 September 329 0.262 20.5408

April 252 0.201 15.7584 Oktober 681 0.543 42.5712

Mei 380 0.303 23.7552 November 606 0.483 37.8672

Juni 230 0.183 14.3472 Desember 356 0.284 22.2656

Analisis Power Turbin

Analisis daya output Turbin dihitung dengan memperhatikan jenis serta tipe

turbin, karena output daya (power) turbin yang dihasilkan dipengaruhi oleh efisiensi

turbin, maka setiap turbin memiliki spesifikasi serta efisiensi yang berbeda. Pada

PLTMH Kampung Nyomplong ini jenis turbin yang digunakan adalah Turbin cross

flow tipe T-15 dengan efisiensi 70 %, head setinggi 8 m, dengan debit air acuan

turbin 68,7 L/s

0.0 200.0 400.0 600.0

DEBIT AIR [L/s]

BULAN

Grafik Debit Air

Series1


16

Dari data power turbin dengan perhitungan persamaan P = Q . h . g . ηt ,

dihasilkan rata-ratanya sebesar 14,735 kW.

Analisis Daya Listrik

Dari data daya listrik yang dihasilkan, dapat diketahui besar daya listrik kotor tiap

tahun yang dihasilkan sebesar 11,788 kW.

Setelah diperoleh data efisiensi turbin dan generator serta konstruksi sipilnya

maka dihasilkan efisiensi yang dihasilkan yaitu :

ü ηo = η konstruksi sipil × η penstock × η turbin × η generator × η sistem kontrol

× η jaringan.

dalam perhitungan tingkat efisiensi ini belum termasuk efisensi jaringan, efisiensi

jaringan baru akan dioeroleh setelah perhitungan beban.

η0 = 0,95 x 0,92 x 0,7 x 0,8 x 0,97

= 0,475

Sehingga besar daya output yang dihasilkan pembangkit sebesar :

P = Q x h x g x η à 0,2685 m3/s x 8 m x 9,8 m/s x 0,475

P à 9,994 kW

Estimasi Pemakaian Listrik Kampung Nyomplong

Estimasi ini diambil berdasarkan data survei pemakain listrik Kampung

Nyomplong tahun 2008 sebelum lisrik dicabut dari kampung tersebut. Jumlah rumah

warga pada Kampung Nyomplong ini sebanyak 10 rumah serta 1 bangunan lagi

berupa mushola.

Tabel 6. Tabel beban harian

Waktu Beban (watt) Waktu Beban (watt)

06.00 - 07.00 1620 16.00 - 17.00 329

07.00-08.00 664 17.00 - 18.00 1566

08.00-10.00 229 18.00-20.00 847

10.00-12.00 229 20.00-22.00 633


17

12.00-14.00 229 22.00-24.00 447

14.00-16.00 343 24.00-06.00 427

Gambar 10. Kurva estimasi beban harian Kampung Nyomplong

Analisis rugi-rugi daya saluran PLTMH

Gambar 12. Sistem distribusi PLTMH Kampung Nyomplong

Gambar 12 menunjukkan gambaran secara umum bagaimana sistem distribusi

pada PLTMH Kampung Nyomplong, dengan tegangan sumber dari fasa ke fasa

sebesar 220 V yang didistribusikan ke 11 rumah warga Kampung Nyomplong. Setiap

fasa pada sistem distribusi ini memiliki beban yang berbeda, sehingga voltage drop

tiap fasanyapun berbeda, berikut rincian pembagian fasa dan dayanya :

ü Fasa R : mushola + rumah 1 + rumah 2 + rumah 3 = 661 Watt

ü Fasa S : rumah 4 + rumah 5 + rumah 6 = 697 Watt

ü Fasa T : rumah 7 + rumah 8 + rumah 9 + rumah 10 = 1000 W

0 500

1000 1500 2000

beba

n (w

a<)

waktu (jam)

EsAmasi beban harian Kampung Nyomplong

Series1


18

Dari data tersebut, dapat kita ketahui, bahwa penggunaan beban terbesar terdapat

pada fasa T, sehingga secara tidak langsung, voltage drop tertinggi juga terdapat pada

fasa T. Pada perhitungan voltage drop, cukup dilakukan di 1 fasa yaitu fasa T.

1. Analisis Voltage drop

Besarnya rugi-rugi daya yang terdapat pada saluran distribusi dipengaruhi oleh

besar arus beban serta impedansi saluran, kedua hal ini akan berpengaruh pada

tingkat efisiensi total dari PLTMH. Voltage drop diperoleh dengan rumus :

Vdrop = Iload x Z ................................persamaan 5

Dimana : V : voltage drop [Volt]

Iload : Arus beban [Ampere]

Z : Impedansi saluran [Ω m]

Dihasilkan arus beban sebesar 12,609 Ampere, arus ini diperoleh untuk sistem 3

phase. Sedangkan untuk menghitung voltage drop pada fasa T, hanya dibutuhkan

arus pada tiap fasa, baik R, S, maupun T. Berikut perhitungannya :

Ø Fasa R : ! !

à !!" !" !!" !

= 3,005 A : 0,85= 3,535 A

Ø Fasa S : ! !

à !"# !" !!" !

= 3,168 A : 0,85= 3,727 A

Ø Fasa T: ! !

à !""" !" !!" !

= 4,545 A : 0,85= 5,348 A

Dari perhitungan besar arus masing-masing fasa didapatkan arus terbesar pada

fasa T. Pada fasa T inilah voltage drop paling besar, dikarenakan arus serta bebannya

paling besar dibanding kedua fasa lainnya yaitu sebesar 5,348 Ampere .

Setelah besar voltage drop diketahui kemudian dihitung sesuai dengan variasi

penampang, sehinga diperoleh data sebagai berikut.

Es = ΔV + Er , dengan Er sebesar 220 V

Dari data diperoleh hasil semua ukuran kabel, tegangan sumbernya diatas besar

tegangan di sisi penerima atau diatas 220 Volt, sesuai dengan standar tegangan sistem

yang selalu stabil berdasarkan SPLN No. 1:1995 Pasal 4 tentang ketentuan variasi

tegangan pelayanan dimana drop tegangan yang diijinkan hanya sebesar -10% s/d


19

+5% baik dari tegangan 3 fasa maupun 1 fasa. Persentase jatuh tegangan diperoleh

dengan persamaan:

Persentase [%] = !"!!"!"

x 100 ............persamaan 6

Dimana : Es : Tegangan pengirim [V]

Er : Tegangan penerima [V]

Dari hasil perhitungan dan dihasilkan bahwa persentase tegangan jatuh baik pada

saluran 1 fasa maupun 3 fasa masih memenuhi standar PLN yaitu di dalam range -

10%.

Jika disimpulkan dari standar PLN untuk over atau under voltage, maka syarat

untuk drop voltage untuk tegangan bawah tidak boleh lebih dari 22 Volt (-10% ) atau

untuk tegangan atas tidak boleh lebih dari 10 V ( + 5 %). Sehingga dengan begitu

sistem bisa tetap terjaga agar selalu stabil.

Kesimpulan

1. Daya yang mampu dihasilkan oleh turbin cross flow tipe T-15 produksi PT.

Cihanjuang, yaitu sebesar ±4kW, dengan ketinggian head 8 m, serta debit

minimum sebesar 68,7 L/s. Sedangkan potensi Kampung Nyomplong mampu

menghasilkan rata-rata 268,5 L/s pertahun, kecuali bulan Agustus. Hal ini dapat

diantisipasi dengan perancangan bak penenang sebagai antisipasi persediaan air

untuk disalurkan ke turbin

2. Hasil perhitungan perkiraan daya yang dihasilkan pembangkit ini, ditinjau dari

head, debit air, kemampuan turbin+generator serta seluruh efisiensi yang

mempengaruhi, menghasilkan daya sebesar 9,994 kW.

3. Pemilihan tiang yang digunakan yaitu tiang berbahan beton bertulang, sehingga

mampu dibuat di tempat.

4. Pembagian distribusi pada Kampung Nyomplong menjadi 3 beban yang berbeda

pada tiap fasa, paling besar pada fasaT yaitu sebesar 1 kW. Darisini dapat

disimpulkan bahwa tegangan jatuh paling besar juga terdapat pada fasa T. Dengan


20

begitu dapat dilakukan analisis, didapatkan kenaikan tegangannya hanya 0,6%. Hal

ini masih dalam batas standar PLN untuk kenaikan tegangan + 5%. Dengan

menggunakan kabel twisted NFA2X dengan ukuran penampang 25 mm2 dengan

panjang jalur 200 m.

5. Dari hasil analisis dan perhitungan, penggunaan kabel twisted NFA2X dengan

ukuran penampang 25 mm2, termasuk pemilihan yang efisien, karena dibanding

dengan ukuran yang lain termasuk paling ekonomis harganya, kemudian dari segi

keandalan serta umur, masih mampu beropersi dalam jangka waktu cukup lama

serta mampu menahan beban hingga kenaikan 200 - 300% dari beban yang

sekarang.

REFERENSI

[1] Muhamad Uday, "Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)," Universitas Syiah Kuala Darussalam, Banda Aceh, 2010.

[2] Anonim, "Pengembangan mikrohidro sebagai sumber energi listrik mandiri pada satuan TNI di daerah terpencil (Studi kasus Desa Karangsewu, Garut)," Departemen Ketahanan RI Badan Penelitian dan Pengembangan, Tidak ada Kota, Tidak ada Tahun.

[3] dkk Arismunandar, Teknik Tenaga Listrik. Jakarta, Indonesia: Pradnya Paramita, 1991. [4] O.F. Patty, Tenaga Air. Jakarta, Indonesia: Erlangga, 2001.

[5] T.K. Modak, "Selection of Hydro Electric Generator," Jyoti Limited, New Delhi, Lecture Notes on Overview of SHP Development 2002.

[6] Nugraha. (2009) Metode Intensitas Curah Hujan. [Online]. http://mtnugraha.wordpress.com

[7] Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta, Indonesia: Gramedia Pustaka, 1999.

[8] Jagdish Lal, Hydraulic Machine. New Delhi, India: Metropolitan Book Co Private Ltd, 1975. [9]

[10]

L.A. Haimerl, The Cross Flow Turbine. Jerman Barat, 1960. Maher P. and Smith N., 2001, Pico Hydro For Village Power : A practical Manual for schemes up to 5 kW in Hilly Areas. Ketjoy P.L.N. and Rakwichian W., 2004, Pico Hydro Power Generation Demonstration: Case Study of Stand Alone, Hybrid and Grid Connected System


studi potensi pltmh kampung nyomplong-bogor

Documents