Laporan Observasi PLTMH dan PLTS

  • 1,721 views
Uploaded on

 

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
1,721
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
71
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. KUNJUNGAN STUDI PERENCANAAN DAN PEMBANGUNAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) DI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG LAPORAN KUNJUNGAN STUDI UNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH Teknik Tenaga Listrik yang dibina oleh Bapak Drs. H. Wakidi Oleh Rizqiana Yogi Cahyaningtyas (120511427455) UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN April 2014
  • 2. KATA PENGANTAR Puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufiq, inayah, dan hidayah-Nya, karena hanya dengan karunia-Nya itulah penyusunan laporan kunjungan studi ini dapat diselesaikan sesuai dengan rencana. Tugas ini dikerjakan dalam rangka memenuhi tugas Matakuliah Teknik Tenaga Listrik di program studi S-1 Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin FT UM yang dibina oleh Bapak Drs. H. Wakidi. Terwujudnya tugas laporan kunjungan studi ini telah melibatkan berbagai pihak. Untuk sumbang saran yang konstruktif yang telah diberikan penulis patut menyampaikan ucapan terima kasih kepada yang terhormat : 1. Bapak Suwignyo dan Bapak Diding Suhardi dari Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang yang telah memberi pengetahuan serta membimbing selama kunjungan studi berlangsung, 2. Bapak Wakidi selaku dosen matakuliah Teknik Tenaga Listrik yang telah membimbing selama proses pembelajaran dan mendampingi selama kunjungan studi, 3. Teman – teman offering A3 yang yang telah berpartisipasi dalam pelaksanaan kunjungan studi, 4. Dan semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung mendukung terselesaikannya laporan ini. Semoga atas bantuan moril dan materiil tersebut, Allah SWT senantiasa melimpahkan kekuatan dan petunjuk – Nya sebagai amal sholeh dan senantiasa mendapat balasan karunia yang berlimpah dari – Nya. Malang, April 2014 Penulis
  • 3. DAFTAR ISI KATA PENGANTAR …………………………………………………….. DAFTAR ISI ……………………………………………………………… BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ………………………………………………… 1.2. Tujuan Penulisan ………………………………………………. BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1. Pengertian PLTMH dan PLTS ………………………………… 2.2. Kelebihan dan Kekurangan PLTMH dan PLTS ………………. BAB III HASIL OBSERVASI 3.1. Waktu dan Tempat Pelaksanaan ………………………………. 3.2. Latar Belakang Pembangunan ………………………………… 3.3. Kondisi Umum ………………………………………………... 3.4. Proses Perubahan Energi pada PLTMH dan PLTS …………… 3.5. Manfaat PLTMH dan PLTS …………………………………... 3.6. Konfigurasi antara PLTMH dan PLTS ……………………….. 3.7. Kendala yang Terjadi …………………………………………. BAB IV PENUTUP 4.1. Kesimpulan ……………………………………………………. 4.2. Saran …………………………………………………………... DAFTAR RUJUKAN …………………………………………………….. LAMPIRAN ……………………………………………………………….
  • 4. BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Bertambahnya kebutuhan akan tenaga listrik setiap tahun sesuai dengan berkembangnya teknologi menuntut agar manusia berusaha menyediakan tenaga listrik yang handal. Secara umum pembangkit tenaga listrik di Indonesia terdiri dari PLTA ( pembangkit listrik tenaga air ), PLTU ( pembangkit listrik tenaga uap), PLTP ( pembangkit listrik tenaga panas bumi ), PLTG ( pembangkit listrik tenaga gas ), PLTD ( pembangkit listrik tenaga diesel ), PLTN ( pembangkit listrik tenaga nuklir ) rencana jangka panjang, PLTGU ( pembangkit listrik tenaga gas dan uap ). Oleh karena hal diatas kami dari Universitas Negeri Malang yang sedang menempuh mata kuliah Teknik Tenaga Listrik (TTL), melakukan kajian tentang pembangkit listrik tersebut. Tempat yang kami tuju untuk observasi yaitu kampus Universitas Muhammadiah Malang yang sekarang sudah mempunyai PLTMH dan PLTS yang dikelola sendiri. 1.2. Tujuan Penulisan A. Untuk mengetahui konsep dasar Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). B. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). C. Untuk mengetahui kondisi lingkungan dan komponen-komponen yang diperlukan jika akan membangun Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). D. Untuk mengetahui proses perubahan energi air dan dan energi surya menjadi energi listrik pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Universitas Muhammadiyah Malang.
  • 5. E. Untuk mengetahui manfaat Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Universitas Muhammadiyah Malang bagi lingkungan internal kampus, bagi masyarakat sekitar, dan pihak lain. F. Untuk mengetahui penerapan konfigurasi sistem hybrid antara Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Universitas Muhammadiyah Malang. G. Untuk mengetahui kendala dalam pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Universitas Muhammadiyah Malang. Teknis penulisan laporan praktikum ini berpedoman pada Buku Pedoman Penulisan Karya Ilmiah Universitas Negeri Malang (UM, 2010).
  • 6. BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.3. Pengertian PLTMH dan PLTS Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti, saluran irigasi, sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dan jumlah debit air. Mikro hidro merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air. Secara teknis, mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumber energi), turbin, dan generator. Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya, mikrohidro memanfaatkan energi potensial jatuhan air. Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Di samping faktor geografis (tata letak sungai), tinggi jatuhan air dapat pula diperoleh dengan membendung aliran air sehingga permukaan air menjadi tinggi. Air dialirkan melalui sebuah pipa pesat ke dalam rumah pembangkit yang pada umumnya dibangun di bagian tepi sungai untuk menggerakkan turbin atau kincir air mikro hidro. Energi mekanik yang berasal dari putaran poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator. Mikrohidro bisa memanfaatkan ketinggian air yang tidak terlalu besar, misalnya dengan ketinggian air 2.5 meter dapat dihasilkan listrik 400 watt. Relatif kecilnya energi yang dihasilkan mikrohidro dibandingkan dengan PLTA skala besar, berimplikasi pada relatif sederhananya peralatan serta kecilnya areal yang diperlukan guna instalasi dan pengoperasian mikro hidro. Sedangkan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) merupakan pembangkit listrik yang sumber energinya didapat dari panas matahari. Sumber energi matahari tersebut dikonversi menjadi menjadi energi listrik melalui sollar cell. Konstrukusinya sangat sedernaha jika dibandingkan dengan PLTMH. Akan
  • 7. tetapi biaya untuk membangun PLTS lebih mahal jika dibandingkan dengan pembangunan PLTMH. Kedua pembangkit di atas merupakan pembangkit yang ramah lingkungan karena tidak mengeluarkan gas karbondioksida. Pemakaian listrik tenaga mikro hidro dan tenaga surya akan mengurangi penggunaan pembangkit listrik dengan tenaga fosil, sehingga akan mengurangi pula kadar karbondioksida, dan akan mengurangi pemanasan global berdampak buruk pada lingkungan. 2.4. Kelebihan dan Kekurangan PLTMH dan PLTS Beberapa kelebihan pada pembangkit listrik tenaga mikro hidro adalah PLTMH ini cukup murah dibandingkan pembangkit listrik jenis yang lain karena menggunakan energi alam, memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah terpencil dengan tenaga terampil penduduk daerah setempat dengan sedikit latihan, tidak menimbulkan pencemaran, dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan, dapat mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan sehingga ketersediaan air terjamin, potensi energi air yang melimpah, merupakan teknologi yang handal dan kokoh sehingga mampu beroperasi lebih dari 15 tahun, serta memiliki efisiensi tinggi yaitu 70-85 persen. Namun PLTMH tetap memiliki keterbatasan, seperti besarnya listrik yang dihasilkan PLTMH tergantung pada tinggi jatuh air dan jumlah air. Pada musim kemarau kemampuan PLTMH akan menurun karena jumlah air biasanya berkurang. Selain faktor kondisi air, ukuran generator tidak menunjukkan kemampuan produksi listriknya karena semuanya tergantung pada jumlah air dan ketinggian jatuh air, sehingga ukuran generator bukan penentu utama kapasitas PLTMH. Terakhir adalah faktor jarak. Semakin dekat jarak pengguna ke pembangkit, maka kualitas listrik juga lebih baik. Dan sebaliknya, semakin jauh jarak pengguna, maka listrik yang hilang juga semakin banyak. Jarak pelanggan terjauh yang dianjurkan adalah antara 1-2 km dari PLTMH. Jika pelanggan menggunakan listrik secara berlebih, maka kualitas listrik menurun dan membahayakan peralatan. Satu pelanggan melanggar, maka yang rugi adalah seluruh pelanggan.
  • 8. Sedangkan energi surya yang digunakan dalam Pembangkit Listrik Tenaga Surya memiliki kelebihan antara lain pertama, energi surya merupakan sumber energi terbarukan. Kedua, energi surya merupakan energi yang ramah lingkungan karena tidak memancarkan emisi karbon berbahaya yang berkontribusi terhadap perubahan iklim seperti pada bahan bakar fosil. Setiap watt energi yang dihasilkan dari matahari berarti kita telah mengurangi pemakaian bahan bakar fosil, dan dengan demikian kita telah mengurangi dampak perubahan iklim. Lebih banyak energi matahari yang kita gunakan maka semakin sedikit kita bergantung pada bahan bakar fosil, sehingga dapat meningkatkan ketahanan dan keamanan energi karena mengurangi kebutuhan impor minya pada pihak asing. Energi surya juga tidak memancarkan oksida nitrogen atau sulfur dioksida yang berarti tidak menyebabkan hujan asam atau kabut asap. Ketiga, matahari merupakan sumber energi yang bebas digunakan setiap orang karena manusia tidak ada yang menjadi pemilik matahari, sehingga setelah Anda menutupi biaya investasi awal, pemakaian energi selanjutnya dikatakan gratis. Keempat, panel surya beroperasi tanpa mengeluarkan suara tidak seperti turbin angin besar sehingga tidak menyebabkan polusi suara. Panel surya biasanya memiliki umur yang lama, minimal 30 tahun dan biaya pemeliharaannya rendah karena tidak ada bagian yang bergerak, panel surya juga cukup mudah untuk diinstal. Kelima, energi surya adalah salah satu pilihan energi terbaik untuk daerah-daerah terpencil, bilamana jaringan distribusi listrik tidak praktis atau tidak memungkinkan untuk diinstal. Kelemahan utama dari energi surya adalah biaya awal yang tinggi karena panel surya terbuat dari bahan mahal bahkan dengan penurunan harga yang terjadi hampir setiap tahun. Selain itu, panel surya juga perlu ditingkatkan efisiensinya, untuk itu membutuhkan lokasi instalasi yang luas, dan panel surya ini idealnya diarahkan ke matahari, tanpa hambatan seperti pohon dan gedung tinggi. Selanjutnya, energi membutuhkan solusi penyimpanan energi murah dan efisien karena matahari adalah sumber energi intermiten (tidak kontinyu) yang terakhir, banyak daerah di dunia tidak memiliki sinar matahari yang cukup untuk menjadikan energi surya bernilai ekonomis, sehingga solusi ilmiah yang lebih maju diperlukan untuk membuat energi surya menjadi komersial di daerah tersebut.
  • 9. BAB III HASIL OBSERVASI 3.8. Waktu dan Tempat Pelaksanaan Observasi dilaksanakan oleh 34 mahasiswa S-1 Pendidikan Teknik Mesin Universitas Negeri Malang offering A3 yang didampingi oleh Bapak Drs. H. Wakidi selaku dosen pembimbing matakuliah Teknik Tenaga Listrik, dan dibimbing oleh Bapak Suwignyo dan Bapak Diding Suhardi dari Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, pada tanggal 22 Maret 2014 pukul 08.00- 12.00 WIB di Agrokompleks Kampus III Universitas Muhammadiyah Malang. 3.9. Latar Belakang Pembangunan PLTMH Sengkaling 1 ini dirancang pada tahun 2006, berdasarkan hasil studi kelayakan pada tahun 2001. Pembangunan PLTMH Sengkaling 1 dilaksanakan tahun pada tahun 2007 dan mulai dioperasikan mulai awal tahun 2008. Latar belakang pembangunan PLTMH Sengkaling 1 ini pertama, terjadinya krisis pasokan tenaga listrik di Indonesia terutama di Pulau Jawa dan Bali. Kedua, mengembangkan sumber energi terbarukan. Potensi sumber energi terbarukan di Indonesia, khususnya tenaga air hingga saat ini baru dimanfaatkan sebesar 5,55 %, yaitu sebesar 4,2 GW dari jumlah total potensi yang ada sebesar 75,67 GW. Gambar 3.1 : Tabel Pemanfaatan Sumber Energi di Indonesia
  • 10. Ketiga, memanfaatkan saluran irigasi untuk PLMH. Di belakang kampus dilintasi oleh saluran irigasi dari DAM Sengkaling. Setelah diteliti dan dihitung ternyata aliran tersebut dari tahun 1990 sampai 2006 mempunyai debit 0,95 m3 /dt. Dan setelah dihitung tinggi jatuhnnya ternyata memiliki tinggi jatuh bruto 17,05 m dan tinggi jatuh efektif 14,95 m. Oleh karena sawah penduduk yang makin lama makin menyempit maka aliran air pada aliran irigasi ini banyak sisa yang tidak digunakan. Oleh karena itu pada tempat ini sangat layak dan berpotensi untuk dibangunnya PLTMH. Keempat, mengurangi penggunakan bahan bakar fosil dengan diverivikasi sumber energi untuk menurunkan emisi karbondioksida yang menjadi penyebab pemanasan global, karena 53% emisi karbondioksida ini dihasilkan oleh sektor industri energi (pembangkit listrik/kilang minyak) dan sektor transportasi. Untuk mengurangi konsumsi bahan bakar fosil sebagai bahan bakar pembangkit tenaga listrik, pemerintah melakukan kebijakan diverivikasikan energi nasional. Gambar 3.2 : Diagram Optimalisasi Pengelolaan Energi 3.10. Kondisi Umum A. Potensi yang dimiliki PLTMH 1. Debit Andalan Berdasarkan data debit sungai Brantas di DAM Sengkaling tahun 1990 s/d 2006 di tetapkan debit andalan untuk PLTMH UMM sebesar 0.95 m3 /dt.
  • 11. Gambar 3.3 : Tabel Debit Sungai Brantas di DAM Sengkaling 2. Tinggi Jatuh Pengukuran Topografi di lokasi PLTMH UMM menghasilkan data sebagai berikut : - Elevasi Bangunan Sadap (Hulu) = +570,00 m - Elevasi Rumah Pembangkit (Hilir) = +556,26 m - Elevasi Dasar Sungai = +550,20 m - Tinggi Jatuh Brutto = 17,05 m - Perhitungan kehilangan tinggi tekanan mayor dan minor sebesar 2,10 m. - Tinggi Jatuh Efektif = 17,05 - 2,10 = 14,95 m. 3. Daya Terbangkit - Daya terbangkit P = η . ϱ . g . Q . H = 0,65 x 1 x 9,81 x 0,95 x 14,85 = 100 k Watt - Pemilihan Turbin Type CROSS FLOW T15 – D500
  • 12. Gambar 3.4 : Grafik Aplikasi Turbin Cross-Flow T-15 D500 - Produksi Energi Tahunan E = 100 KW x 300 Hari/Thn x 24 Jam = 720.000 kWH/Tahun 4. Dampak Positif terhadap Lingkungan - Menghindari penambahan emisi karbondioksida 570 ton per tahun. Persamaan untuk menentukan Produksi Karbon dioksida = 0,85 x P x t x 0,00076 (ton/tahun) Dimana: P = Produksi listrik (kW) T = 8760 - Atau setara dengan peniadaan 100 mobil. - Atau penghijauan kembali ± 50 Ha hutan. - Penghematan 200.000 liter bahan bakar fosil tiap tahun. B. Potensi yang Dimiliki PLTMS PLTS UMM dibangun pada tahun 2009 oleh P3TKEBT. Daya listrik yang dihasilkan Oleh PLTS ini sebesar 2,5 kW. Untuk peletakannya sendiri (Module PV) diletakkan tepat di atas rumah pembangkit PLTMH. C. Komponen – Komponen di PLTMH 1. Informasi Sumber Air
  • 13. Sungai yang digunakan untuk memutar turbin adalah sungai jaringan irigasi sengkaling kiri yang melintasi area kampus Universitas Muhammadiyah Malang. Sumber Air : Sungai Kali Brantas Debit Andalan : 0.95 m3 /dt Debit Banjir Sungai : 400,00 m3 /dt Gambar 3.5 : Aliran Sungai Brantas 2. Bangunan Pengambilan Air Bendungan berfungsi untuk mengalihkan air dari jaringan irigasi sengkaling kiri melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai ke dalam sebuah kolam penampungan. Bendungan/ Dam : Dam Sengkaling Kecamatan Dau Kabupaten Malang Pintu Air : Pintu Sorong Baja Lebar Pintu : 2 × 1,00 m Debit Pengambilan : 1000 l/dt atau 1,00 m3 /dt
  • 14. Gambar 3.6 : DAM Sengkaling 3. Saluran Penghantar Tipe : Saluran Terbuka Pasangan Batu Panjang : 800,00 m Lebar : 3,00 m Kedalaman Air : 0,60 m Kapasitas Saluran : 2,00 m Gambar 3.7 : Saluran Penghantar 4. Kolam Penampung Atas (Headpond) Kolam ini digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap ini sangat penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir. Selain juga untuk menjaga debit aliran yang masuk ke pipa relatif tetap. Pintu Air : Pintu Baja 1× 1,25 m Lebar Kolam : 5,00 m Kedalaman : 4,00 s/d 5,00 m
  • 15. Gambar 3.8 : Kolam Penampung 5. Saringan Sampah (Trashrack) Konstruksi : Baja Lebar : 3,00 m Tinggi : 4,00 m Gambar 3.9 : Saringan Sampah 6. Pipa Pesat (Penstock) Pipa ini berfungsi untuk menyalurkan air dari kolam menuju ke turbin. Tipe : Pipa Spiral Baja Diameter : 700 mm Tebal : 6 mm Panjang : 57,00 m
  • 16. Gambar 3.10 : Pipa Pesat 7. Rumah Pembangkit Rumah pembangkit berfungsi sebagai tempat generator, turbin, pengatur tegangan, dan sebagai tempat pengawasan terhadap beban yang dihasilkan, Baik itu PLTMH maupun PLTS. Rumah pembangkit dilengkapi dengan pengamanan terhadap petir dan arus berlebih (lightning arrester). Rumah pembangkit berupa pasangan bata dengan bangunan coran bertulang pada pondasi turbin dan penampungan air di bawah turbin sebelum keluar ke tail race. Hal utama yang menjadi perhatian dalam pembangunan rumah pembangkit adalah aksasibilitas dan sirkulasi udara untuk melepas panas pada ballast load. Sirkulasi udara yang baik akan menjaga temperatur kerja sekitar rumah pembangkit tidak berlebih, sehingga temperatur kerja mesin dapat dijaga dengan baik. 8. Katup Pengatur Debit Air Kran ini berfungsi mengatur jumlah debit air yang akan masuk ke dalam turbin dan berfungsi sebagai pengaman saat akan dilakukan perbaikan pada turbin atau generator dan perangkatnya. Kran ini dilengkapi dengan manometer yang berfungsi mengukur tekanan air yang dialirkan oleh pipa penyalur yang akan masuk ke dalam turbin
  • 17. Gambar 3.11 : Katup Pengatur Debit Air 9. Turbin Turbin ini berfungsi untuk mengkonversi energi aliran air menjadi energi putaran mekanis. Pemilihan turbin menggunakan perhitungan dengan berdasarkan data, lalu dimasukkan ke dalam suatu grafik yang telah ditetapkan. Tipe : Crossflow T 15 – D 500 Tinggi Jatuh Total : 17,00 m Tinggi Jatuh Efektif : 15,20 m Efisiensi Turbin : 0,80 Debit Pembangkitan : 1000 l/dt atau 1,00 m3 /dt Daya Terbangkit : 100 kWatt Gambar 3.12 : Turbin 10. Generator
  • 18. Generator berfungsi untuk menghasilkan listrik dari putaran mekanis. Tipe : Generator Industri Shaft Horizontal – Stamfort Kapasitas : 165 kVA Kecepatan Putar : 1500 RPM Tegangan : 380 Volt Frekuensi : 50 Hz Gambar 3.13 : Generator 11. Panel Kontrol Tipe : Electric Load Control Kapasitas : 175 kVA Ballast Load : Ballast Load Basah (Tercelup Air)
  • 19. Gambar 3.14 : Panel Kontrol 12. Governor Fungsi governor adalah untuk mengatur pembukaan katup pengatur jumlah debit air yang masuk ke dalam rumah turbin / volume air. Katup ini akan membuka penuh jika beban listrik yang dibutuhkan besar, sebaliknya akan membuka sesuai kebutuhan yang diakibatkan beban listrik. Gambar 3.15 : Governor Katup ini digerakkan oleh motor yang dikontrol secara digital yang berada di luar generator. Gambar 3.16 : Motor penggerak Katup 13. Jaringan Distribusi Panjang : 850,00 m Tegangan : 220 V Ukuran Kabel : 2 Unit, masing-masing 3 × 9 mm + 1 × 6 mm.
  • 20. Gambar 3.17 : Jaringan Distribusi 14. Produksi Energi Rata-rata Daya Dibangkitkan : 80 kWatt Produksi Energi Harian : 1.920 kWH per Hari Produksi Energi Tahunan : 576.000 kWH/ Tahun (300 Hari Operasional) D. Komponen – Komponen di PLTS No. Komponen Fungsi Pasir Silika
  • 21. Tanur khusus 3.11. Proses Perubahan Energi pada PLTMH dan PLTS A. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Diawali dengan pembangunan bendungan untuk mengatur aliran air yang akan dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak PLTMH. Bendungan ini dapat berupa bendungan beton atau bendungan beronjong. Bendungan perlu dilengkapi dengan pintu air dan saringan sampah untuk mencegah masuknya kotoran atau endapan lumpur. Bendungan sebaiknya dibangun pada dasar sungai yang stabil dan aman terhadap banjir. Di dekat bendungan dibangun bangunan pengambilan (intake). Kemudian dilanjutkan dengan pembuatan saluran penghantar yang berfungsi mengalirkan air dari intake. Saluran ini dilengkapi dengan saluran pelimpah pada setiap jarak tertentu untuk mengeluarkan air yang berlebih. Saluran ini dapat berupa saluran terbuka atau tertutup. Di ujung saluran pelimpah dibangun kolam pengendap. Kolam ini berfungsi untuk mengendapkan pasir dan menyaring kotoran sehingga air yang masuk ke turbin relatif bersih. Saluran ini dibuat dengan memperdalam dan memperlebar saluran penghantar dan menambahnya dengan saluran penguras. Kolam penenang (forebay) juga dibangun untuk menenangkan aliran air yang akan masuk ke turbin dan mengarahkannya masuk ke pipa pesat
  • 22. (penstok). Saluran ini dibuat dengan konstruksi beton dan berjarak sedekat mungkin ke rumah turbin untuk menghemat pipa pesat. Pipa pesat berfungsi mengalirkan air sebelum masuk ke turbin. Dalam pipa ini, energi potensial air di kolam penenang diubah menjadi energi kinetik yang akan memutar roda turbin. Biasanya terbuat dari pipa baja yang dirol, lalu dilas. Untuk sambungan antar pipa digunakan flens. Pipa ini harus didukung oleh pondasi yang mampu menahan beban statis dan dinamisnya. Pondasi dan dudukan ini diusahakan selurus mungkin, karena itu perlu dirancang sesuai dengan kondisi tanah. Turbin, generator dan sistem kontrol masing-masing diletakkan dalam sebuah rumah yang terpisah. Pondasi turbin-generator juga harus dipisahkan dari pondasi rumahnya. Tujuannya adalah untuk menghindari masalah akibat getaran. Rumah turbin harus dirancang sedemikian agar memudahkan perawatan dan pemeriksaan. Setelah keluar dari pipa pesat, air akan memasuki turbin pada bagian inlet. Di dalamnya terdapat guided vane untuk mengatur pembukaan dan penutupan turbin serta mengatur jumlah air yang masuk ke runner/blade (komponen utama turbin). Runner terbuat dari baja dengan kekuatan tarik tinggi yang dilas pada dua buah piringan sejajar. Aliran air akan memutar runner dan menghasilkan energi kinetik yang akan memutar poros turbin. Energi yang timbul akibat putaran poros kemudian ditransmisikan ke generator. Seluruh sistem ini harus balance. Turbin perlu dilengkapi casing yang berfungsi mengarahkan air ke runner. Pada bagian bawah casing terdapat pengunci turbin. Bantalan (bearing) terdapat pada sebelah kiri dan kanan poros dan berfungsi untuk menyangga poros agar dapat berputar dengan lancar. Daya poros dari turbin ini harus ditransmisikan ke generator agar dapat diubah menjadi energi listrik. Generator yang dapat digunakan pada mikro hidro adalah generator sinkron dan generator induksi. Sistem transmisi daya ini dapat berupa sistem transmisi langsung (daya poros langsung dihubungkan dengan poros generator dengan bantuan kopling), atau sistem transmisi daya tidak langsung, yaitu menggunakan sabuk atau belt untuk memindahkan daya antara dua poros sejajar. Keuntungan sistem transmisi langsung adalah lebih
  • 23. kompak, mudah dirawat, dan efisiensinya lebih tinggi. Tetapi sumbu poros harus benar-benar lurus dan putaran poros generator harus sama dengan kecepatan putar poros turbin. Masalah ketidaklurusan sumbu dapat diatasi dengan bantuan kopling fleksibel. Gearbox dapat digunakan untuk mengoreksi rasio kecepatan putaran. Sistem transmisi tidak langsung memungkinkan adanya variasi dalam penggunaan generator secara lebih luas karena kecepatan putar poros generator tidak perlu sama dengan kecepatan putar poros turbin. Jenis sabuk yang biasa digunakan untuk PLTMH skala besar adalah jenis flat belt, sedang V-belt digunakan untuk skala di bawah 20 kW. Komponen pendukung yang diperlukan pada sistem ini adalah pulley, bantalan dan kopling. Listrik yang dihasilkan oleh generator dapat langsung ditransmisikan lewat kabel pada tiang-tiang listrik menuju rumah konsumen. B. Pembangkit Listrik Tenaga Surya PLTS yaitu solar panel yang mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari/surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun). Gambar 3.18 : Diagram Pembangkit Listrik Tenaga Surya.
  • 24. Dalam prosesnya, panel surya menghasilkan listrik berupa listrik berarus DC dengan tegangan ± 12 volt, tegangan ini kemudian dialirkan menuju ke charge controller yang berfungsi sebagai pengaman agar arus listrik dari baterai penyimpan tidak kembali ke panel. Arus dari charge controller ini dibagi menjadi dua yaitu menuju ke baterai penyimpan dan power inverter untuk diubah menjadi arus listrik AC dengan tegangan 220 V. Gambar 3.19 : Proses Pembuatan Sel Surya Namun dari hasil kunjungan studi ini ditemukan bahwa di PLTS UMM terdapat 2 jenis pemasangan yaitu tanpa power inverter yang dilengkapi dengan baterai yang digunakan untuk lampu penerangan disepanjang jalan di kampus UMM tepatnya sekitar 13 titik lampu jalan bertenaga surya sedangkan PLTS yang lain memiliki power inverter yang tidak dilengkapi dengan baterai yang dipakai sebagai cadangan listrik saat beban penuh di siang hari khususnya jam perkuliahan.
  • 25. Gambar 3.20 : PLTS UMM 3.12. Manfaat PLTMH dan PLTS A. Pengembangan keilmuan 1. Sarana riset/ penelitian dosen dan mahasiswa. 2. Sarana pembelajaran sumber energi terbarukan bagi masyarakat. 3. Sarana wisata sains dan teknologi. B. Secara ekonomis (bagi UMM) Pembangunan PLTMH memerlukan investasi yang relatif besar. Nilai investasi per kW terpasangnya menurut perhitungan Yayasan Mandiri - berkisar antara Rp. 4 juta sampai Rp. 8 juta. Adapun, biaya (harga) listrik per kWH-nya dihitung berdasarkan biaya awal (initial cost) dan biaya operasional (operational cost). Komponen biaya awal terdiri dari: biaya bangunan sipil, biaya fasilitas elektrik dan mekanik serta biaya sistem pendukung lain. Komponen biaya operasional yaitu: biaya perawatan, biaya penggantian suku cadang, biaya tenaga kerja (operator) serta biaya lain yang digunakan selama pemakaian. Untuk pemanfaatan di wilayah kampus, pada siang hari energi listrik dimanfaatkan untuk kebutuhan listrik pada gedung kuliah, perkantoran, dan laboratorium pendidikan. Sedangkan pada malam hari, energi listrik untuk penerangan kampus.
  • 26. 3.13. Konfigurasi antara PLTMH dan PLTS PLTMH UMM menghasilkan Daya 100 kW sedangkan untuk PLTS UMM menghasilkan daya 2,5 kW. Lalu kedua daya ini digabungkan. Sistem penggabungan ini disebut dengan sistem hibrid. Kombinasi ini memiliki karakteristik apabila saat musim panas debit air berkurang sehingga menyebabkan kapasitas daya yang disuplai oleh PLTMH menurun, kapasitas suplai daya akan dapat diperbaiki oleh adanya PLTS, karena pada musim panas PLTS akan bekerja maksimum. Sebenarnya Konfigurasi Sistem Hybrid PLTS-PLTMH di UMM terdiri dari empat jenis pembangkit dari sumber energi berbeda yang terhubung ke beban (load). Keempat jenis pembangkit tersebut adalah PLTS, PLTMH, suplai dari Jaringan PLN, dan Pembangkit GENSET. Adapun beban yang dimaksud adalah beban daya dari kampus Universitas Muhammadiyah Malang. Sistem hibrid pada UMM ini dirancang tanpa baterai penyimpan karena sudah dinterkoneksi dengan grid PLN. Daya Listrik yang dihasilkan PLTS dapat lansung diintegrasikan dengan PLTMH dan selanjutnya digunakan untuk melayani sebagian kebutuhan beban daya UMM yang terdiri dari gedung perkuliahan serta laboratorium dengan total beban sebesar 300 kVA pada siang hari. Untuk memenuhi beban seluruhnya, diperlukan pasokan tambahan dari jaringan PLN. Selain itu juga disiapkan sebuah Genset dengan kapasitas 300 kVA sebagai back-up apabila terjadi gangguan suplai dari jaringan PLN. Sedangkan pada malam hari karena kebutuhan listrik pada UMM menurun maka listrik yang dihasilkan oleh PLTMH UMM sendiri sudah cukup untuk memenuhi beban sehingga tidak memerlukan lagi tambahan listrk dari PLN. 3.14. Kendala yang Terjadi Pada dasarnya kendala utama pada pembangunan PLTMH dan PLTS sama, yaitu biaya pembangunan awal yang tergolong mahal. Pembangunan PLTMH membutuhkan biaya investasi sebesar Rp. 1 Milyar diperoleh BPP sebesar Rp. 324,13/kWh untuk suku bunga 6%, Rp. 391,43/kWh untuk suku bunga 9% dan Rp. 464,75/kWh untuk suku bunga 12%. Dari hasil studi kelayakan dengan
  • 27. metode NPV dan ROR menunjukkan bahwa program ini layak dikembangkan dengan suku bunga pinjaman 6% dan 9% dengan harga jual energi listrik sebesar Rp. 450,00/kWh. Selain kendala berupa biaya, juga dampak lingkungan dan sosial yang timbul pasca pembangunan PLTMH. BAB IV PENUTUP 4.1. Kesimpulan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga
  • 28. penggeraknya, sedangkan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) merupakan pembangkit listrik yang sumber energinya didapat dari panas matahari. Kedua pembangkit di atas merupakan pembangkit yang ramah lingkungan karena tidak mengeluarkan gas karbondioksida. Dalam penggunaan dua pembangkit tenaga listrik tersebut, Universitas Muhammadiyah Malang menerapkan Sistem Hybrid. PLTMH UMM menghasilkan Daya 100 kW sedangkan untuk PLTS UMM menghasilkan daya 2,5 kW. Lalu kedua daya ini digabungkan. Kombinasi ini memiliki karakteristik apabila saat musim panas debit air berkurang sehingga menyebabkan kapasitas daya yang disuplai oleh PLTMH menurun, kapasitas suplai daya akan dapat diperbaiki oleh adanya PLTS, karena pada musim panas PLTS akan bekerja maksimum. Selain itu, penggunaannya juga disinkronkan dengan sistem PLN dan diperuntukkan bagi kebutuhan kampus serta studi bagi mahasiswanya. Dengan adanya PLTMH dan PLTS ini, UMM dapat menghemat tagihan rekening listrik hingga Rp. 60 juta/bulan. 4.2. Saran Terjadinya krisis pasokan tenaga listrik di Indonesia terutama di Pulau Jawa dan Bali, potensi sumber energi terbarukan di Indonesia khususnya tenaga air yang hingga saat ini baru dimanfaatkan sebesar 5,55 %, yaitu sebesar 4,2 GW dari jumlah total potensi yang ada sebesar 75,67 GW, serta penggunaan bahan bakar fosil yang dapat mencemari lingkungan sepatutnya dapat menjadi alasan yang cukup untuk mengembangkan penggunaan energi potensial air dan energi surya sebagai pembangkit tenaga listrik. Dengan lebih banyaknya energi potensial air dan energi matahari yang kita gunakan maka semakin sedikit kita bergantung pada bahan bakar fosil, sehingga dapat meningkatkan ketahanan dan keamanan energi karena mengurangi kebutuhan impor minya pada pihak asing. Selain itu, PLTMH dan PLTS juga dapat dijadikan alternatif bagi banyaknya daerah-daerah terpencil di Indonesia yang belum dapat merasakan distribusi listrik oleh PLN.
  • 29. DAFTAR RUJUKAN Suhardi, D. 2014. Penggunaan dan Pembuatan Sel Surya. Dipresentasikan pada Studi Perencanaan dan Pembangunan PLTMH di Universitas Muhammadiyah Malang pada 22 Maret 2014. Suwignyo & Suhardi, D. 2014. Mengembangkan Potensi Energi Terbarukan dengan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). Dipresentasikan pada Studi Perencanaan dan Pembangunan
  • 30. PLTMH di Universitas Muhammadiyah Malang pada 22 Maret 2014. Universitas Negeri Malang. 2010. Pedoman Penulisan Karya Ilmiah : Skripsi, Tesis, Disertasi, Artikel, Makalah, Tugas Akhir, Laporan Penelitian. Edisi Kelima. Malang : Universitas Negeri Malang.