PENERAPAN PLTMH DITINJAU DARI FILSAFAT SAINS

PENERAPAN  PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH)  SEBAGAI SOLUSI KRISIS ENERGI LISTRIK DI PEDESAAN DI TINJAU DARI  FILSAFAT SAINS

M. HARIANSYAH

1.         Latar Belakang Masalah

             Listrik merupakan energi yang paling penting dalam memenuhui kelengkapan hidup manusia  sehari-hari. Mulai alat-alat rumah tangga, alat kantor, alat penerangan semuanya memerlukan listrik.  Saat ini 62 % energi listrik  digunakan didaerah perkotaan, sisanya belum mendapat suplai daya listrik, terutama di desa-desa terpencil. Sehingga tidak mengherankan, rata-rata pertambahan beban listrik setiap tahun di Indonesia mencapai 8,2 %.   Penyedian pembangkit energi listrik sangat terbatas, diperkirakan pada tahun 2015 Indonesia  akan mengalami krisis energi listrik  (Lokakarya PLN  2006).

            Kondisi seperti ini merupakan suatu  permasalahan, yang perlu diselesaikan.  Berbagai cara telah ditempuh, mulai pemadaman listrik secara bergiliran, hingga program mengurangi pemakaian beban listrik dari pukul 17.00 hingga 22.00. Salah satu  usaha dan pemikiran untuk menyelesaikan krisis energi listrik tersebut adalah membangun pembangkit  listrik tenaga mikro hidro (PLTMH)  di pedesaan.  Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk mempelajari pembangkit listrik tenaga mikro hidro sebagai solusi pemeacahan krisis  Energi listrik pedesan di Indonesia, di tinjau dari aspek filsafat sains ( ontology, epistemologi, dan aksiologi).

2.         Tinjauan Pustaka

2.1      Aspek Ontologi

             Ontologi adalah cabang ilmu filsafat yang mempelajari apa hakekat hubungan antara krisis energy listrik di Indonesia dengan penerapan PLTMH di pedesaan. Pertanyaan  mendasar yang sering muncul bila berbicara tentang ontology adalah apa dan bagaimana sejarah PLTMH itu sehingga akan sampai tujuan akhir bahwa PLTMH memang benar dapat mengatasi krisis energy listrik pedesaan di Indonesia ( THOYIBI. M. 1999). Tahun 1927 pemerintah Belanda membentuk s'Lands Waterkracht Bedriven (LWB) , yaitu perusahaan listrik negara yang mengelola PLTA Plengan, PLTA Lamajan , PLTA Bengkok Dago , PLTA Ubrug dan Kracak di Jawa Barat, PLTA Giringan di Madiun, PLTA Tes di Bengkulu, PLTA Tonsea lama di Sulawesi Utara dan PLTU di Jakarta. Selain itu di beberapa Kotapraja dibentuk perusahaan-perusahaan listrik Kotapraja. Perang dunia 11 Pemerintah Belanda menyerah kepada Jepang, maka Indonesia dikuasai Jepang. Oleh karena itu, perusahaan listrik dan gas yang ada diambil alih oleh Jepang, dan semua personil dalam perusahaan listrik tersebut diambil alih oleh orang-orang Jepang.  Tepat tanggal 17 Agustus 1945  Indonesia merdeka, maka mulai tahun ini perkembangan listrik terutama PLTA banyak digalakan oleh Pemerintah, mulai dari P. Sumatra PLTA Asahan, Pulau Jawa Saguling, Jatiluhur, Ubrug dan Krecak, serta masih banyak PLTA-PLTA lain yang dibangun. (LOKAKARYA PLN, 2006)

Program listrik pedesaan di Indonesia telah dimulai sejak dasawarsa 1970-an. Untuk daerah-daerah yang tidak atau belum terjangkau jaringan listrik milik PT PLN (Persero) pemerintah bersama lembaga donor seperti USAID, JICA, GTZ Jerman dan lembaga swadaya masyarakat (LSM) lain berupaya mencarikan jalan keluar. Antara lain dengan membangun pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD) mengembangkan pembangkit listrik tenaga Mikrohidro (PLTMH), tenaga surya dan tenaga angin. Untuk mendukung kelembagaan usaha listrik pedesaan tersebut dikembangkan koperasi listrik pedesaan (KLP) atau melalui wadah koperasi unit desa (KUD). Sejalan dengan kebijakan energi nasional, di masa depan diusahakan membangun pembangkit listrik tanpa menggunakan bahan bakar minyak (BBM) karena kontribusi minyak terus mengalami penurunan signifikan. Untuk itu, diperlukan adanya upaya penyediaan energi.

Di Indonesia banyak sekali sumber energi terbarukan yang hingga kini belum dimanfaatkan secara optimal. Potensi energi terbarukan yang hingga kini belum dimanfaatkan sebagian besar berupa sungai yang airnya cenderung terbuang ke laut. Padahal setiap kilometer sungai dapat dimanfaatkan sebagai sumber tenaga untuk menggerakkan PLTMH. Lokasi pedesaan pada umumnya tersebar dan jauh dari jaringan layanan PLN, sehingga tidak memungkinkan semua desa menerima pelayanan listrik dari PLN. Karena itu, perlu dilakukan beberapa usaha yakni membangun pembangkit sendiri yang terpisah dari PLN. Salah satunya adalah PLTMH sebagai salah satu alternatif. Pengertian PLTMH adalah   pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air sebagai media utama untuk penggerak turbin dan generator. Tenaga mikro hidro, dengan sekala daya yang dapat dibangkitkan 5 kilo watt hingga 50 kilo watt. Pada PLTMH proses perubahan energy kinetic  berupa (kecepatan dan tekanan air), yang digunakan untuk menggerakan turbin air dan generator listrik hingga menghasilkan energi listrik(NOTOSUDJONO, D. 2002).  

2.2      Aspek Epistomologi

            Epistemologi atau filsafat ilmu pengetahuan merupakan gabungan antara berpikir secara rasional dan empiris. Dalam ilmu ini dipertanyakan apa sarana dan bagimana tata cara untuk mencapai suatu kebenaran ilmiah. ( THOYIBI, M.1999).   Dalam hubungannya dengan PLTMH, maka cakupan yang ingin di bahas adalah perumusan masalah, hipotesis, motodologi ilmiah dan hasil pembuktian secara ilmiah.  

                                                           

2.2.1  Perumusan Masalah

            Penerapan PLTMH  ditentukan oleh lima faktor utama, yaitu Data air yang akan digunakan harus konstan sepanjang tahun, tinggi jatuh air, jenis turbin, dan generator dan tipe bendungan atau kolom tondo air.(ZUHAL. 1981)   Permasalahan utama pada debit air yang dihasilkan oleh PLTMH harus konstan sepanjang tahun, masalah yang dihadapi adalah musim di Indonesia, dan hutan yang ada di Daerah Aliran Sungai ( DAS) terus berkurang, hal ini dapat mengurangi debit air. Permasalahan ke dua adalah tinggi jatuh air, hal ini dibutuhkan untuk menambah tekanan air pada turbin agar turbin berputar sesuai rencana, bebrapa daerah tidak memeliki ketinggian cang cukup untuk menghasilkan tekanan yang dibutuhkan untuk menggerakkan turbin.   

  Permasalahan ke tiga, turbin yang digunakan harus sesuai dengan daya yang dibangkitkan, dan harus sesuai dengan debit air yang ada. Permasalahan ke  empat generator, agar dapat menghasilkan tegangan yang konstan, maka debit air yang menggerakkan turbin harus konstan, jika tidak maka tegangan yang dihasilkan akan tidak konstan, dapat merusak peralatan listrik. Permasalahan kelima adalah system proteksi PLTMH, bagaimana untuk menjaga agar PLTMH dapat beroperasi hingga sesuai umur PLTMH. Apabila semua faktor di atas diperhatikan maka  PLTMHMH yang  diharapkan  sebagai pemecahan krisis Energi listrik dapat tercapai.

2.2.2   Hipotesis

            Hipotesis merupakan alat bantu ilmiah dalam kegiatan ilmiah untuk sampai pada hukum dan teori tertentu , hal ini berarti bahwa tanpa hipotesis tidak mungkin ada kemajuan dalam kegiatan ilmiah dan tidak mungkin sampai pada penjelasan ilmiah yang dapat dipertanggungjawabkan dalam bentuk hukum atau teori ilmiah tentang masalah dalam alam semesta ( Bertens, K. 2000).

            Berkaitan dengan hal tersebut di atas, hipotesis yang dapat diajukan untuk membuktikan teori kebenaran dari  krisis Energi listrik adalah " PLTMH  nyata berperan dalam penyelesaian krisis  Energi listrik dpedesaan di  Indonesia jika menghasilkan gelombang arus dan tegangan yang sinusoida, pada tegangan 220 volt (- 5% + 10%). (PUIL 2000) . Untuk lebih memperjelas hipotesis dapat  diterjemahkan dalam bahasa statistik, yaitu : (Keraf, A.S. dan M. Dua. 2001)

-   H₀ : hipotesis diterima, berarti PLTMH  berperan dalam penyelesaian krisis Energi listrik

-   H₁: hipotesis ditolak, berarti PLTMH  tidak dapat menghasilkan gelombang tegangan listrik yang berbentuk sunisoida, ( -5% + 10 %) : ( PUIL, 2000 )

                

3.         Kesimpulan

            Berdasarkan uraian yang telah dikemukakan di atas, maka kesimpulan yang dapat diambil dari peranan penerapan PLTMH  di pedesaan,  dalam menghadapi krisi Energi listrik di Indonesia melalui  pendekatan filsafat sains adalah sebagai berikut :

1. Ditinjau dari aspek ontologi, di bangunnya  PLTMH di Pedesaan di wilawah  Indonesia  mempunyai sejarah yang jelas untuk mengatasi krisis Energi listrik di Indonesia.Hal ini terbukti  dari zaman Penjajahan belanda, hingga kini masih banyak PLTMH masih beroperasi.
2. Ditinjau dari aspek epistemologi, PLTMH telah dikembangkan melalui berbagai pembuktian ilmiah untuk mencari kebenaran,  di awali rumusan masalah,  membuat suatu hipotesa, melaksanakan metodologi  ilmiah, baik berupa alat-alat yang digunakan, tata cara pengujian dan pengukuran, hingga pendekatan secara empiris dan analisis, hingga menghasilkan bahwa Ho : Hipotesa diterima, berarti tegangan  yang dihasilkan oleh PLTMH  sudah sesuai standar  kelistrikan di Indonesia  yaitu 220 ( -5% + 10 %) Volt,  dengan demikian  peranan PLTMH untuk mengatasi energi listrik di Indonesia dapat diterima.
3.  Ditinjau dari aspek aksiologi, PLTMH  memberikan manfaat terhadap peningkatan produktivitas dan perbaikan kondisi masyarakat pedesaan, baik dibidang informasi, keamanan, eknomi dan kebudayaan lebih meningkat.

Daftar Pustaka      

 

BERTEN, K. 2000, Etika,  Edisi ke 5. PT. Gramedia Pustaka Umum, Jakarta, 315 hal.

NOTOSUDJONO D, 2002. Perencanaan PLTMH di Indonesia, BPPT; hal 68 hal.

Keraf, A.S. dan M. Dua. 2001. Ilmu Pengetahuan : Sebuah Tinjauan Filosofis. Edisi ke-5. Kanisius, Yogyakarta. 160 hal.

Lokakarya PLN  Pembangkit dan Penyaluran Energi Listrik di Indonesia, 2006, Jakarta . hal 102.

          

MASHUDI D. 2005.  Pembangkit Energi Listrik; Erlangga, Jakarta. Hal 138.

PUIL, 2000; Peraturan Umum Instalasi Listrik, PLN, Jakarta, Hal 602

SURIASUMANTRI, J.S. 2005, Filsafat Ilmu ( Sebuah Pengantar Filsafat Ilmu).  Pustaka Sinar Harapan, ke-18 , Jakarta

THOYIB, M. 1999. Filsafat Ilmu dan Perkembangannya. Edisis ke-2. Muhammadiah University Press, Universitas Muhammadiah, Surakarta, 105 hal.

WIBAWA,U. 2006. Sumber Daya Energi. Universitas Brawijaya. Malang. Hal 128.

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH)

RENCANA  PENINGKATAN KAPASITAS DAYA LISTRIK DARI 20 kVA MENJADI 60 kVA PADA   PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH)   DI DESA PADASUKA KABUPATEN CIANJUR-JAWABARAT

M. Hariansyah, Ir., M.T

PLTMH di desa Padasuka, telah dibangun pada tahun 1982, dengan kapasitas daya sebesar 25 kVA. Pada mulanya digunakan untuk mensuplai daya listrik  perkebunan teh, dan penduduk setempat. Bertambahnya beban listrik  membuat kapasitas daya listrik yang ada sudah tidak mampu lagi mensuplay beban, sehingga direncanakan untuk menambah  kapasitas daya listrik. Sehingga perlu dilakukan studi analisis lebih lanjut. Tujuan yang ingin di capai adalah meningkatkan daya listrik terpasang dari  25  kVA, menjadi 60 kVA, sesuai kemampuan daya teoritis PLTMH, debit air tersedia, saluran penghantar air, menghasilkan  data  beban listrik tersambung, sehingga dapat direncanakan  kapasitas turbin dan generator, serta type  jaringan listrik, dan menghasilkan tegangan listrik yang konstan antara -5% s.d + 10 % dari tegangan listrik efektif sesuai Peraturan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2000). Metodologi yang dilakukan adalah melakukan pengukuran  ulang debit air ( Q), diamater pipa pesat (d), tinggi jatuh air ( H), mendata jumlah beban terpasang,  hingga dapat menentukan turbin dan generator. Hasil yang diperoleh  debit air  (Q) di sungai mencapai 3,9 m3/dt, , serta tinggi jatuh air 12 m, sehingga daya teoritis   PLTMH yang dapat dibangkitkan sebesar  450  kW. Sementara debit air yang digunakan sebesar 0,9 m3/dt, dengan ketinggian jatuh air 12 meter, efisiensi turbin 0,88 dan efisiensi generator 0,9, maka daya yang diperoleh sebesar 105 kW. Berdasarkan hasil survai pendataan beban listrik jumlah daya terpasang  direncanakan sebesar   50,325 kW, sehingga dapat  dipilih type turbin  Francis dan generator sinkron kapasitas 60 kW atau 75 kVA. 

1.         PENDAHULUAN

1.1       Latar Belakang Masalah

 PLTMH mulai dibangun pada tahun  1982 di desa Padasuka, Kecamatan Pegalaran Kabupaten Cianjur  Jawa Barat.  Pada mulanya digunakan untuk keperluan perkebunan  Teh. Tenaga penggerak berupa kincir air over shoot untuk menggerakan dynamo listrik. Unjuk kerja PLTMH  sangat buruk, efisiensi daya listrik hanya 40 %, tidak aman dan mudah rusak.  Daya listrik yang dibangkitkan  20 kVA pada sistem tegangan listrik 380/220 volt. (Yayasan Mandiri, 2007).

 Beberapa upaya yang telah dilakukan adalah memodifikasi instalasi PLTMH, mulai perbaikan bendungan, konstruksi kincir  air menggunakan plat baja, tetapi masih banyak masalah karena berat dan tidak balance menyebabkan bantalan poros mudah rusak, selain dari itu putaran kincir air sangat  rendah ( 512 rpm), membutuhkan sistem transmisi daya yang komplek, dan hasilnya tidak memuaskan,  frekuensi listrik tidak stabil dan merusak peralatan elektronik.  Sementara beban listrik setiap tahunya terus bertambah dari tahun 2002,  20 kVA dan pada tahun 2006 menjadi 45 kVA  (Yayasan Mandiri, 2007). 

Tujuan yang ingin dicapai adalah, meningkatkan daya listrik terpasang dari  25  kVA, menjadi 60 kVA, sesuai kemampuan daya teoritis PLTMH, debit air tersedia, saluran penghantar air, menghasilkan  data  beban listrik tersambung, sehingga dapat direncanakan  kapasitas turbin dan generator, serta type  jaringan listrik, dan menghasilkan tegangan listrik yang konstan antara -5% s.d + 10 % dari tegangan listrik efektif sesuai Peraturan Umum Instalasi Listrik (PUIL 2000).

1.            TINJAUAN  PUSTAKA

            Pengertian PLTMH adalah   pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air sebagai media utama untuk penggerak turbin dan generator. Tenaga mikro hidro, dengan skala daya yang dapat dibangkitkan 5 kilo watt hingga 50 kilo watt. Pada PLTMH proses perubahan energy kinetic  berupa (kecepatan dan tekanan air), yang digunakan untuk menggerakan turbin air dan generator listrik hingga menghasilkan energi listrik(NOTOSUDJONO, D. 2002). 

2.1      Prinsip kerja PLTMH

Secara teknis, mikrohidro mempunyai tiga komponen utama yaitu air sumber energi, turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dengan ketinggian tertentu  melalui pipa pesat menuju rumah instalasi (powerhouse). Di rumah instalasi, air tersebut akan menumbuk turbin sehingga akan menghasilkan energi mekanik berupa berputarnya poros turbin. Putaran poros turbin ini akan memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik. Secara skematis ditunjukkan  pada gambar 2.1. berikut ini :

Gambar 2.1 Skema PLTMH

Cara kerja PLTMH sebagai berikut:

a.    Aliran sungai dibendung agar  mendapatkan debit  air ( Q) dan tinggi jatuh air (H), kemudian  air yang dihasilkan disalurkan melalui saluran penghantar air menuju kolam penenang,

b.    Kolam penenang dihubungkan dengan  pipa pesat, dan pada bagian paling bawah di pasang turbin air. 

c.    Turbin air akan berputar setelah  mendapat tekanan air ( P ), dan perputaran turbin dimanfaatkan untuk memutar generator,

d.    Setelah mendapat putaran yang constan maka generator akan menghasilkan tegangan listrik, yang dikirim kekonsumen melalui saluran kabel distribusi ( JTM atau JTR).

2.2     Pendekatan Analisis

 

  Pendekatan analisis yang digunakan umumnya bersifat parametrik ZUHAL, 1981).           Secara teoritis daya yang dapat dibangkitkan oleh PLTMH  dilakukan dengan pendekatan :

Dimana  :  

            ρ          : Masa jenis air (kg/m³)

            Q         : Debita air  dalam (m³/dt)

            H         : Tinggi jatuh air dalam (m)

Daya teoritis PLTMH tersebut di atas,  akan berkurang setelah melalui turbin dan generator, yang diformulasikan  sebagai berikut :

Dimana :

            eff _T      : Efisiensi Turbin  antara ( 0,8 s/d 0,95)

            eff _G     : Efisiensi Generador ( 0,8 s/d 0,95)             

 

Perkiraan beban tersambung ( SUBROTO, I . 2002).

 

Dimana : n = banyaknya pelanggan

               P = Daya listrik pada tiap pelanggan ( Watt)

Kecepatan medan putar di dalam generator sinkron dinyatakan oleh persamaan :(THERAJA, BL. 2001).

Dimana :

n_s     =      Kecepatan medan putar (rpm)

f       =       Frekuensi (Hz)

p      =       Jumlah kutub motor induksi

Kecepatan putar rotor tidak sama dengan kecepatan medan putar, perbedaan tersebut dinyatakan dengan slip :

Dimana :

s      =      slip

n_s    =       kecepatan medan putar stator (rpm)

n_r     =      kecepatan putar rotor (rpm)

Dan daya maksimum yang di hasilkan dirumuskan :

Dan efisiensi  dituliskan :

2.3    Survei potensi

         Peninjauan lapangan untuk survai potensi ini bersifat pengecekan/konfirmasi hasil desk study terhadap situasi-kondisi lokasi yang sebenarnya. Survai potensi ini sering juga disebut sebagai survai identifikasi lokasi. Disamping mengidentifikasi lokasi, di dalam survai potensi juga dilakukan evaluasi, modifikasi dan sebagainya sehingga prospek selanjutnya dari rencana lokasi tersebut dapat diperkirakan. Tidak selalu bahwa lokasi yang dimaksud akan mempunyai prospek untuk dilanjutkan ke tahap berikutnya. Ada kalanya suatu lokasi terlihat sulit untuk dikembangkan, kemungkinan karena faktor kondisi air sungainya, situasi topografinya, sulit dan jauh dari lokasi penduduk.

           

Kegiatan pokok di dalam lapangan (survai, pengukuran, dan lain-lain) pada survai potensi antara lain sebagai berikut :( WIBAWA,U. 2006)

a.      Gambaran pencapaian lokasi, kondisi yang ada.

b.      Pengukuran debit sesaat dari aliran air sungai.

c.      Pengukuran tinggi jatuh (head).

d.      Menentukan beberapa alternatif susunan konfigurasi dari PLTMH, yaitu gambaran di lapangan mengenai posisi-posisi lokasi bangunan utama PLTMH (bendung, intake, saluran, kolam, pipa pesat, gedung pembangkit, tail race, switchyard, jalan masuk, rute jaringan, dll).

e.    Survai-survai yang berhubungan dengan aspek-aspek tersebut di atas yakni topografi, hidrologi, geologi/geoteknik, sistem kelistrikan, metode pusat beban, sosial-ekonomi, fasilitas-fasilitas yang mendukung, sumber material dan data pendukung lainnya.

Adapun karakteristik potensi untuk menentukan tingkat prospek pengembangan PLTMH adalah sebagai berikut : (MASONYI, 2007)

a.      Kapasitas lebih dari 100 kW.

b.      Kemiringan dasar sungai minimum 2 % atau debit air relatif besar.

c.      Jarak PLTMH ke pusat beban, maksimum 20 km.

d.      Teknis pelaksanaan mudah.

Tahap survai potensi dalam hal ini harus dapat menghasilkan prediksi secara awal bahwa potensi PLTMH yang dimaksud cukup layak untuk dikembangkan. 

2.3.1   Tinggi Jatuh air (Head) 

           Penentuan debit dan head pada PLTMH mempunyai arti yang sangat penting dalam menghitung potensi tenaga listrik.Seperti pada gambar 2. Variabel debit “diwakili” oleh jumlah rata-rata bulan kering dalam satu tahun. Artinya dicari areal-areal yang jumlah bulan keringnya kecil atau bahkan tidak ada bulan keringnya sama Pengukuran debit air (Q) sungai pada dasarnya terdapat banyak metode pengukuran debit air. Untuk sistem konversi energi air skala besar pengukuran debit bisa berlangsung bertahun-tahun. Sedangkan untuk sistem konversi energi air skala kecil waktu pengukuran dapat  lebih pendek, misalnya untuk beberapa musim yang berbeda saja. (WIBAWA,U. 2006). Tingkat kemiringan yang diwakili oleh indikator gradien skematik, semakin miring areal, semakin besar kemungkinan untuk ditemukannya head yang cukup untuk PLTMH.

 

                                      Gambar 2.2. Pengukuran tinggi jatuh air

Gradien skematik rata-rata dirumuskan sebagai berikut : . (WIBAWA,U. 2006)

 

Dimana :

h₁ = Elevasi titik tertinggi (m)

h₂ = Elevasi titik terendah (m)

A  = Luas areal (m²)

1.3.2         Pengukuran Debit air

Terdapat banyak metode pengukuran debit air. Sistem konversi energi air skala besar pengukuran debit dapat berlangsung bertahun-tahun. Sedangkan untuk sistem konversi energi air skala kecil waktu pengukuran dapat lebih pendek, misalnya untuk beberapa musim yang berbeda saja. . (WIBAWA,U. 2006)    Menegukur luas permukaan sungai, dan kecepatan aliran air sungai dapat dilakukan seperti langkah – langkah pengukuran berikut: ( SUBROTO, I . 2002).

a. Pengukuran kedalaman sungai dilakukan di beberapa titik  berbeda X₁ – X_n (seperti ditunjukkan gambar 2.3).

b.    Lebar sungai (l) dimisalkan 10 m.

c.   Hitung kedalaman rata-rata, menggunakan rumus:   

d. Luas diperoleh dengan mengalikan kedalaman rata-rata dengan lebar sungai,  yaitu :

   

A = X(rata). l

Mengukur  kecepatan aliran sungai (v), langkah – langkah pengukuran:.  Carilah bagian sungai yang lurus dengan panjang sekitar 20 meter, dan tidak mempunyai arus putar yang menghambat jalannya pelampung. ( SUBROTO, I . 2002)

A.   Ikatlah sebuah pelampung kemudian dihanyutkan dari titik t₀ – t₁  seperti terlihat pada gambar 2.3 berikut.

  a.   Pengukuran luas permukaan sungai        b. Pengukuran kecepatan aliran air sungai

Gambar 2.3 Pengukuran luas permukaan dan kecepatan aliran sungai 

B.          Hal ini dilakukan 5 kali berturut – turut kemudian catat waktu tempuh pelampung tersebut (t₀ – t₁) dengan menggunakan stopwatch. 

C.            Hitunglah waktu tempuh rata-rata dari pelampung tersebut, yaitu :

                                                       t_{rata  = (sigma t) / n}

D.     Kecepatan aliran air sungai (v) diperoleh  dengan membagi jarak sungai (s) dengan waktu tempuh rata-rata dari pelampung tersebut, yaitu :

                                                      (t₀ – t₁), v  =  s / t_rata 

     Setelah luas dan kecepatan aliran sungai diketahui, maka besar debit pada sungai tersebut dapat dianalisis: 

                                                               Q  =  A  x v     (m³/det)

3.    METODOLOGI PENELITIAN

     3.1   Lokasi dan Waktu Penelitian.

            Lokasi penelitian dilaksanakan di Desa Padasuka Kecamatan Pegalaran Kabupaten Cianjur Jawa Barat. Lama waktu penelitian selama satu tahun ( Juni 2006 hingga Juni 2007), dimulai survai lapangan hingga laporan akhir.

     3.2   Pelaksanaan Survay Lapangan.

Pelaksanaan survey dan kerja lapangan meliputi:

                           a.    Pengukuran ulang head (h) dan debit air (Q).

                           b.    Pengecekan kondisi bendungan

                           c.    Pengecekan pipa pesat

                           d.    Pengecekan turbin dan generator serta proteksinya

                           e.    Pendataan beban listrik dikonsumen.

3.3   Alat dan Bahan Kerja Survey Lapangan.

Beberapa unit alat dan bahan kerja yang perlu disipakan:

a.   Alat keselamatan kerja, seperti P3K, sepatu boat, tali pendaki gunung, sarung tangan, dan helm atau topi.

b.    Alat Kerja, rol meter, alat tulis, slang plastic, papan mistar, serta beberapa alat pendukung lainnya.

3.4   Alat Ukur dan Pengujian

Beberapa alat ukur dan alat pengujian yang digunakan adalah, debit meter 1 unit, spidometer 1 unit, volt meter, amper meter dan watt  meter masing-masing satu unit, osiloskop  kapasitas 20MHz,  unit dan taco meter 1 unit, serta  beberapa Mini Circuit Breaker.

     3.5  Perlengkapan Fasilitas Penelitian

       Perlengkapan fasilitas  yang digunakan untuk melakukan penelitian terdiri:                

a.     Perlengkapan Teknik Sipil berupa bendungan air, saluran penghantar dan kolam air.

b.      Perlengkapan Mekanik berupa, pipa pesat, turbin, gear box, dan governor.

c.   Perlengkapan Listrik berupa generator singkron, alat control dan proteksi serta alat-alat pengukuran listrik ( volt meter, amper meter, cos phi meter, watt meter dan frekuensi meter serta beberapa alat ukur lainnya.

d.      Alat-alat pendukung lainnya.

      3.6   Pengolahan Data.

Setelah data terkumpul dilakukan pengolahan dan analisis data, agar pelaksanaan dan keputusan yang diterapkan  menjadi efisien. Data yang diperoleh berupa:

a.    Data heat dan debit air

b.    Data beban konsumen terpasang

c.    Data saluran penghantar air

d.    Data turbin

e.    Data pipa pesat

f.     Data Generator

g.    Data Jaringan Listrik Tegangan Rendah ( JTR).

4.    HASIL DAN BAHASAN

4.1 Data Debit dan Tinggi jatuh air.

            Setelah dilakukan pengukuran ulang diperoleh tinggi jatuh air  12 meter dan debit air di sungai  Cisuka  pada musim kemarau 2,6 m³/dt dan pada musim hujan mencapai 5,2 m³/dt, dan rata-rata debit harian  3,9 m³/dt.   Mengacu persamaan (2.1), maka daya listrik yang dapat dibangkitkan secara teoritis : 

             P = 9,8 x  3,9 x 12

                =  460  kW.

     Debit air dan tinggi jatuh air diperlihatkan pada gambar 4.1 berikut.

                                         Sumber: Foto Lalu & M. Hariansyah,  Juni  2006.

Gambar 4.1 Pengukuran Debit air Sungai

4.2  Data Beban  Konsumen

 Beban konsumen di Desa Padasuka dibedakan menjadi 2 kelompok, beban pada rumah permanen 450 VA atau  383  Watt, pada factor kerja 0,85 standar PT.PLN,  rumah semi permanen  250 VA atau 213  Watt.  Tercatat 63 rumah permanen sudah termasuk 4 unit bangunan fasilitas social, dan 123 rumah semi permanen.  Mengacu kepada persamaan diatas diperoleh perkiraan daya tersambung

P_T = ( 63 x 383) + ( 123 x 383)

   =  50,325 kW, perkiraan pada saat beban maksimum.

 Kondisi beban tersambung diperlihatkan pada table 4.1  berikut.

Tabel 4.1 Data Beban Terpasang

Sumber: Olah Data M. Hariansyah,2006

1.3      Data saluran penghantar Air.

Debit air yang ada di sungai Cisuka, tidak dimanfaatkan semua untuk menggerakkan turbin, dari bendungan air disalurkan melalui saluran penghantar air, dengan ukuran panjang saluran air  328 meter, lebar permukaan atas saluran  1,4 meter, lebar bagian bawah 1,0 meter, dan kecepatan aliran air di dalam saluran penghantar air 0,83 m/dt. Mengacu pada persamaan (2.10 hingga 2. 14) diperoleh debit yang masuk kesaluran penghantar:

      Q = (1,2 m² x 0,83 m/dt )

          = 0,996 m³/dt.

      Saluran penghantar air diperlihatkan pada gambar 4.2 berikut.

                                   Sumber: Foto Lalu , PLTMH  Padasuka,  Januari 2007.

Gambar 4.2 Saluran penghantar air

1.3      Data Pipa Pesat dan data Turbin.

Panjang pipa pesat dari kolam penampung air hingga keturbin 44 meter, dengan ketinggian jatuh  air  12 m, kemiringn  pipa pesat 30^o, serta diameter dalam pipa pesat 600 mm, dan diameter luar 760 mm, menggunakan pipa baja. Kecepatan air di dalam pipa pesat  3,52 m/dt. Sehingga debit  air yang mengenai sudu turbin  mengacu persamaan ( 2.10 – 1.14) sebesar:

Q = 0,283 m² x 3,52 m/dt

   =  0,996 m³/dt.

Turbin yang dipergunakan untuk memutar generator jenis turbin air Franciss, dengan karaketristik ketinggian jatuh air yang ideal untuk turbin ini 8 hingga 100 m, kapasitas 100 kVA, dan putaran 512 rpm, sehingga diperlukan gearbox tranmisi putaran dari 512 rpm menjadi 1.500 rpm untuk memutar generator,  dan efisiensi turbin mencapai  88 %. Mengacu pada persamaan  (2.2), maka daya listrik yang keluar dari turbin:

P_T  = 9,8 x 0,996 x 12 x 0,88

     = 117 kW

Generator yang digunakan adalah generator sinkron, dengan kapasitas daya  80 kVA, tegangan listrik efektif 400/232 volt, frekeunsi 50 Hz, dan efisiensi 90 % ,putaran 1500 rpm,  buatan Hitachi, tahun 2005.  Mengacu persamaan (2.2), maka daya keluar dari generator adalah:

P_G = P_T. eff_g

     = 117 x 0,9

     = 105  kW, adalah daya keluaran maksimum PLTMH Padasuka.

Foto pipa pesat dan turbin air serta generator  desa Padasuka diperlihatkan pada gambar 4.4 berikut. 

                                    Sumber: Foto Lalu , PLTMH  Padasuka,  Maret,  2007.

                         Gambar 4.3  Pipa pesat, turbin dan Generator

4.5    Pengukuran Tegangan, arus  dan beban listrik.

Data jaringan listrik menggunakan system radial, panjang jaringan dari Power house ke pusat beban terjauh 720 meter, dengan drop tegangan  1,03 % masih dalam batas standar PUIL 2000 yaitu sebesar 5 %.

Hasil pengamatan grafik arus dan tegangan menggunakan osiloskop 20 MHz, Yokogawa, 2 Chanel,  dan grafik pengamatan beban diperlihatkan pada gambar 4.4  berikut.  Pengamatan dilakukan oleh operator petugas PLTMH pada saat beban puncak  pukul 24.00 s.d 00.00, pada tanggal 22 Juni 2007.  Hasil pengamatan dibuat dalam bentuk  tabel beban, kemudian  dibuat grafik beban listrik, dapat dilihat pada tabel 2 berikut.

Gambar 4.4. Gelombang arus dan tegangan output dari PLTMH

Pemakaian energy listrik selama 24 jam diperlihatkan pada table berikut.

Tabel 2. Pengukuran Besran Listrik

                     Dan bentuk dari grafik beban listrik diperlihatkan pada gambar 4.5 berikut.

Gambar 4.5 Grafik Daya listrik setiap jam

4.6    Efisiensi PLTMH

          Efisiensi adalah perbandingan daya output maksimum dengan daya input yang dapat dibangkitkan. Mengacu persamaan ( 2.7) dihasilkan efisiensi :

     

       Dari perhitungan diatas didapatkan efisiensi sebesar 79 %.

4.7   Manfaat Untuk Masyarakat.

 

Manfaat penerapan PLTMH di Indonesia adalah sebagai berikut : ( MARTIN  J. 2000)

Meningkatkan Kualitas hidup masyarakat:

1.    Memberikan penerangan (lampu), dengang kualitas lebih baik, sehingga  jam belajar dan beraktifitas lebih panjang;
2.     Membukakan akses pada informasi (radio, Televisi, internet);
3.     Memberikan akses pada sumber air minum dan pertanian
4.     Menciptakan bisnis baru didesa (jadi distributor/service center yang mampu dilakukan oleh Koperasi,
5.    Menciptakan lapangan kerja  di desa (penjualan dan service center memerlukan banyak tenaga lokal);
6.     Menciptakan Tenaga Teknisi di desa.
7.     Mengatur tata lahan air, untuk irigasi pertanian.

Gambar 4.6 menunjukkan manfaat PLTMH di masyarakat khususnya di pedesaan.

                    Sumber: Foto,  M. Hariansyah. Agustus 2007. ( Padasuka-Kab. Cianjur)

Gambar 4.6. Manfaat PLTMH untuk masyarakat Pedesaan

5.            KESIMPULAN

         Berdasarkan uraian yang telah dikemukakan di atas, maka kesimpulan yang dapat diambil dari peningkatan kapasitas daya listrik dari   PLTMH di Padasuka dari 25 kVA menjadi 60 kVA dapat dilakukan dengan cara:

a.       Debit air sungai yang tersedia cukup besar  yaitu  3,9 m³/dt, sementara yang dimanfaatkan hanya 0,996 m³/dt,  dan dapat menghasilkan daya listrik 105 kW. pada ketinggian jatuh air 12 meter, efisiensi turbin 88%, dan generator 90%, sehingga dari debit 0,996 m3/dt tersebut di atas masih banyak yang terbuang.

b.       Beban maksimum 42 kW, terjadi pada pukul 09.00 – 12.00 dan 17.00 – 22.00, dan rata-rata  konsumsi energy listrik sebanyak 702 kWh perhari, sementara daya terpasang 60 kVA atau  51 kW.

c.   Tegangan listrik yang dibangkitkan pada saat melayani beban maksimum dan minimum berkisar 378 – 382 volt ( system phasa-ke phasa), masih memenuhi ketentuan PUIL 2000 yaitu  ( - 5 % s.d + 10 % ) dari tegangan efektif.

         

6.     DAFTAR PUSTAKA

Buyer, A.  2008. Micro Hydro Power System . Natural Resources Canada.

Notosudjono, D. 2002. Perencanaan PLTMH di Indonesia. BPPT.  Hal 68.

Mandiri. Y,   2007. Perencanaan PLTMH- Padasuka. Yayasan Bina Desa Mandiri.  Bandung

Masonyi. 2007.  Water Power Development. Volume – 1. Low Head Power Plants.

Akademiai Kiado, Budapest.

     Mashudi, D. 2005.  Pembangkit Energi Listrik.  Erlangga. Jakarta. Hal 138.

     PUIL.  2000.  Peraturan Umum Instalasi Listrik. PLN.  Jakarta. Hal 602

Subroto, I.  2002. Perencanaan PLTM di Indonesia. BPPT. Jakarta   

Theraja, BL.2001 . Electrical of Tehnology. 8 ^th.  Prentice Hall International Inc. New York. 1.215 hal.

 Wibawa, U. 2006. Sumber Daya Energi. Universitas Brawijaya. Malang. Hal 128.

Zuhal. 2001. Dasar Tenaga Listrik dan Elektronika Daya.  Jembatan, Jakarta, Hal 88.