Top Banner
STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) WAMENA DI KABUPATEN JAYAWIJAYA PROVINSI PAPUA Nan Ady Wibowo 1) , Very Dermawan 2) , dan Donny Harisuseno 2) 1) Mahasiswa Program Sarjana Jurusan Teknik Pengairan, Universitas Brawijaya 2) Dosen Teknik Pengairan, Universitas Brawijaya e-mail : [email protected] ABSTRAK Air merupakan sumber energi yang penting karena dapat dijadikan sumber energi pembangkit listrik yang murah dan tidak menimbulkan polusi. Indonesia kaya sumber daya air sehingga sangat berpotensi untuk memproduksi energi listrik yang banyak. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan alternatif sumber listrik bagi masyarakat, yang akan memberikan banyak keuntungan terutama bagi masyarakat pedalaman di seluruh Indonesia. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi Sungai Uwe apabila digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga mikro hidro. Potensi tersebut meliputi, besar debit andalan, tinggi jatuh efektif yang dimiliki, potensi daya listrik yang dapat dihasilkan, serta mengetahui jumlah rumah yang akan mendapatkan suplai energi listrik dari PLTMH Wamena. Dari hasil analisa diperoleh debit andalan Sungai Uwe dengan menggunakan metode Tank Model (debit andalan Q 90 ) sebesar 1,06 m 3 /dt. Penentuan klasifikasi turbin berdasarkan tinggi jatuh, flow dan kecepatan spesifik (Ns), maka PLTMH Wamena menggunakan Turbin Banki/Crossflow. Dengan debit 1,06 m 3 /dt dan tinggi jatuh efektif setinggi 4,87 m, dihasilkan daya listrik sebesar 39,03 kW dan energi listrik sebesar 31,22 kW. Banyaknya rumah yang mendapat suplai daya listrik baru dengan kebutuhan minimum listrik per rumah sebesar 170 W adalah 183 Rumah. Kata Kunci : PLTMH, Debit Andalan, Model Tank, Turbin, Daya Listrik. ABSTRACT Water is an important energy resource because it can be used as cheap power plant and not cause pollution. Indonesia is rich in water resource, so it has high potential to produce a lot of electrical energy. Micro Hydro Power Plant (PLTMH) is alternative electrical source for the community, which will provide many benefits for rural community all over Indonesia. The aim of this study to determine the potential of Uwe river when used as micro hydro power plant. The potential include dependable water discharge, effective fall height, potential of electrical power that can be generated, and how many houses will get a supply of power from Wamena PLTMH. The result of analysis use Tank Model method (dependable discharge Q 90 ) show dependable discharge of Uwe river is 1,06 m 3 /dt. Determination of turbine classification base on fall heigth, flow and spesific velocity (Ns), based on result of the study Wamena PLTMH use Banki/Crossflow Turbine. With discharge of 1,06 m 3 /dt and fall heigth of 4,87 m, electrical power that generated is 39,03 kW and electrical energy of 31,22kW. The number of house that recieve the new supply of electrical power with minimun requiremen per house of 170W is 183 houses. Key Word : PLTMH, Dependable Discharge, Tank Model, Turbine, Electrical Power. PENDAHULUAN Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan alternatif sumber energi listrik bagi masyarakat, PLTMH memberikan banyak keuntungan terutama bagi masyarakat pedalaman di seluruh Indonesia. Disaat sumber energi lain mulai menipis dan memberikan dampak negatif, maka air menjadi sumber energi yang sangat penting karena dapat dijadikan sumber energi pembangkit listrik yang murah dan tidak me- nimbulkan polusi. Selain itu, Indonesia
14

Nan Ady Wibowo

Dec 31, 2016

Download

Documents

phamdiep
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Nan Ady Wibowo

STUDI PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK

TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) WAMENA

DI KABUPATEN JAYAWIJAYA PROVINSI PAPUA

Nan Ady Wibowo1)

, Very Dermawan2)

, dan Donny Harisuseno2)

1)

Mahasiswa Program Sarjana Jurusan Teknik Pengairan, Universitas Brawijaya 2)

Dosen Teknik Pengairan, Universitas Brawijaya

e-mail : [email protected]

ABSTRAK

Air merupakan sumber energi yang penting karena dapat dijadikan sumber energi pembangkit

listrik yang murah dan tidak menimbulkan polusi. Indonesia kaya sumber daya air sehingga sangat

berpotensi untuk memproduksi energi listrik yang banyak. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

(PLTMH) merupakan alternatif sumber listrik bagi masyarakat, yang akan memberikan banyak

keuntungan terutama bagi masyarakat pedalaman di seluruh Indonesia.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi Sungai Uwe apabila digunakan sebagai

pembangkit listrik tenaga mikro hidro. Potensi tersebut meliputi, besar debit andalan, tinggi jatuh

efektif yang dimiliki, potensi daya listrik yang dapat dihasilkan, serta mengetahui jumlah rumah yang

akan mendapatkan suplai energi listrik dari PLTMH Wamena.

Dari hasil analisa diperoleh debit andalan Sungai Uwe dengan menggunakan metode Tank

Model (debit andalan Q90) sebesar 1,06 m3/dt. Penentuan klasifikasi turbin berdasarkan tinggi jatuh,

flow dan kecepatan spesifik (Ns), maka PLTMH Wamena menggunakan Turbin Banki/Crossflow.

Dengan debit 1,06 m3/dt dan tinggi jatuh efektif setinggi 4,87 m, dihasilkan daya listrik sebesar 39,03

kW dan energi listrik sebesar 31,22 kW. Banyaknya rumah yang mendapat suplai daya listrik baru

dengan kebutuhan minimum listrik per rumah sebesar 170 W adalah 183 Rumah.

Kata Kunci : PLTMH, Debit Andalan, Model Tank, Turbin, Daya Listrik.

ABSTRACT

Water is an important energy resource because it can be used as cheap power plant and not

cause pollution. Indonesia is rich in water resource, so it has high potential to produce a lot of

electrical energy. Micro Hydro Power Plant (PLTMH) is alternative electrical source for the

community, which will provide many benefits for rural community all over Indonesia.

The aim of this study to determine the potential of Uwe river when used as micro hydro power

plant. The potential include dependable water discharge, effective fall height, potential of electrical

power that can be generated, and how many houses will get a supply of power from Wamena PLTMH.

The result of analysis use Tank Model method (dependable discharge Q90) show dependable

discharge of Uwe river is 1,06 m3/dt. Determination of turbine classification base on fall heigth, flow

and spesific velocity (Ns), based on result of the study Wamena PLTMH use Banki/Crossflow Turbine.

With discharge of 1,06 m3/dt and fall heigth of 4,87 m, electrical power that generated is 39,03 kW and

electrical energy of 31,22kW. The number of house that recieve the new supply of electrical power with

minimun requiremen per house of 170W is 183 houses.

Key Word : PLTMH, Dependable Discharge, Tank Model, Turbine, Electrical Power.

PENDAHULUAN

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro

Hidro (PLTMH) merupakan alternatif

sumber energi listrik bagi masyarakat,

PLTMH memberikan banyak keuntungan

terutama bagi masyarakat pedalaman di

seluruh Indonesia. Disaat sumber energi

lain mulai menipis dan memberikan

dampak negatif, maka air menjadi sumber

energi yang sangat penting karena dapat

dijadikan sumber energi pembangkit

listrik yang murah dan tidak me-

nimbulkan polusi. Selain itu, Indonesia

Page 2: Nan Ady Wibowo

kaya akan sumber daya air sehingga

sangat potensial untuk mem-produksi

energi listrik yang banyak.

Kabupaten Jayawijaya telah

memiliki pembangkit listrik PLN dengan

dengan kapasitas terpasang 3.040 Kw

(BPS Kabupaten Jayawijaya, 2008).

Kondisi saat ini Perusahaan Listrik

Negara (PLN) masih belum dapat

melayani kebutuhan listrik kepada

masyarakat selama 24 jam, di wilayah ini

PLN menerapkan sistem penggunaan

listrik bergilir karena ke-kurangan daya

listrik. Padahal masyarakat sangat men-

dambakan pe-nerangan listrik tersebut.

Selama ini masyarakat di sana hanya

mengguna-kan genset yang dibeli melalui

swadaya masyarakat, namun karena ke-

terbatasan sarana dan mahalnya biaya

trasportasi menyebabkan mahalnya bahan

bakar minyak di wilayah ini.

Sumber tenaga air di Distrik

Wamena Kabupaten Jayawijaya cukup

tersedia untuk dibangun fasilitas

pembangkit listrik tenaga mikro hidro.

Pada distrik tersebut terdapat beberapa

sungai yang cukup potensial, diantaranya

Sungai Uwe dan Sungai Wesi, pada

sungai tersebut terdapat potensi ke-

tersediaan air yang cukup sepanjang

tahun, debit yang dapat diandalkan, dan

memiliki kontur yang sesuai dengan

teknis perencanaan untuk dibangun

PLTMH. Dengan kenyataan dan kondisi

yang demikian, terdapat kemungkinan air

yang belum termanfaatkan secara optimal

dapat digunakan untuk membangkitkan

listrik. Listrik yang dihasilkan dapat

menambah kebutuhan energi listrik bagi

masyarakat Kabupaten Jayawijaya,

sehingga masalah kekurangan listrik di

daerah-daerah terpencil di Kabupaten

Jayawijaya dapat teratasi.

Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui potensi Sungai Uwe apabila

digunakan sebagai pembangkit listrik

tenaga mikro hidro. Potensi tersebut

meliputi:

1. Mengetahui besar debit andalan yang

tersedia pada PLTMH Wamena.

2. Mengetahui tinggi jatuh efektif yang

terjadi pada PLTMH Wamena.

3. Mengetahui potensi daya listrik yang

dapat dihasilkan PLTMH Wamena.

4. Mengetahui jumlah rumah yang akan

mendapatkan suplai energi listrik

dari PLTMH Wamena

TINJAUAN PUSTAKA

Analisa Hidrologi

Analisa Banjir Rancangan

Hidrograf satuan suatu DAS adalah

suatu limpasan langsung yang diakibat-

kan oleh satu satuan hujan efektif yang

terbagi rata dalam waktu dan ruang.

Metode penentuan debit banjir rancangan

akan dilakukan dengan metode hidrograf

satuan sintetik Nakayasu.

Debit Andalan dengan Tank Model

Guna mendapatkan kapasitas

PLTMH, tidak terlepas dari per-hitungan

berapa banyak air yang dapat

diandalakan untuk membangkitkan

PLTMH. Debit andalan adalah debit

minimum (terkecil) yang masih

dimungkinkan untuk keamanan

operasional suatu bangunan air, dalam

hal ini adalah PLTMH.

Dasar Model Tangki adalah salah

satu cara menghitung debit air disuatu

tempat dengan cara untuk meng-

asumsikan daerah aliran sungai dengan

sejumlah tampungan yang digambar-kan

dengan sederet tangki. Model ini

dikembangkan oleh Sugawara. Sebagai

contoh kita tinjau model berikut ini:

Curah Hujan yang jatuh pada suatu

waktu R (t) akan mengisi tangki paling

atas V1. Air yang tertampung pada tangki

V1 mengalir lewat lubang di dinding

kanan atau merembes lewat lubang di

dasar tangki dan masuk mengisi tangki

V2 dalam tahap kedua.

Page 3: Nan Ady Wibowo

Gambar 1. Model Tangki

Sumber : Diktat Stroge Fungtion Method, 1984

Air yang tertampung pada tangki

V2 akan mengalir lewat lubang-lubang di

dinding ataupun merembes lewat dasar

tangki, dan masuk ke tangki ketiga pada

tahap ketiga. Proses ini berulang hingga

tahap selanjutnya. Air yang mengalir

lewat dinding tangki akan menghasilkan

limpasan, sedangkan yang merembes

melewati dasar tangki merupakan

infiltrasi.

Untuk mendapatkan koefisien

perkalian (c) dan ketinggian lubang aliran

(h) yang tepat dapat dilakukan dengan

metode trial and error (coba – coba).

Harga (c) dan (h) ini di dapatkan dengan

membandingkan hasil perhitungan debit

dari Tank model (Qtm) dengan debit yang

telah diobservasi (Qob) seperti terlihat

pada Gambar 2.

Nilai (c) dan (h) tepat apabila grafik

(Qtm) telah berhimpit dengan grafik (Qob)

(Anonim/Diktat Stroge Fungtion Method,

1984:40).

Gambar 2. Grafik Hubungan Debit Tank

Model Dengan Debit Observasi Sumber : Diktat Stroge Fungtion Method, 1984

Analisa Hidrolika

Bangunan Bendung

1. Lebar Efektif Bendung

Lebar efektif bendung di sini

adalah jarak antar pangkal-pangkal -nya (abutment), menurut kriteria lebar

bendung ini diambil sama dengan lebar

rata-rata sungai yang stabil atau lebar

rata-rata muka air banjir tahunan

sungai yang bersangkutan atau diambil

lebar maksimum bendung tidak lebih

dari 1,2 kali lebar rata-rata sungai

pada ruas yang stabil (Anonim/KP-02,

1986:49).

Berikut adalah persamaan lebar bendung:

Be = B – 2 (n . Kp + Ka) . H1 (1)

Dengan:

Be = lebar efektif bendung (m).

n = jumlah pilar.

Kp = koefisien kontraksi pilar.

Ka = koefisien kontraksi pangkal

bendung.

H1 = tinggi energi di atas mercu (m).

2. Tinggi Muka Air Banjir di Atas

Mercu Bendung

Persamaan tinggi energi di atas

mercu (H1) menggunakan rumus debit

bendung dengan mercu bulat, yaitu

(Anonim/KP-02, 1986:56):

Q = Cd . 2/3 . (2/3g)

0,5 . Be . H1

3/2 (2)

Dengan :

Q = debit (m3/det)

Cd = koefisien debit

g = percepatan gravitasi (m/det2)

Be = lebar efektif bendung (m)

H1 = tinggi energi di atas mercu (m)

evaporasiHujan

hI up

hI lw

hII up

hII lw

hIII

CI up

CI lw

Infiltrasi

Outflow

CI0

CII0

CIII 0

CII up

CII lw

Outflow

CIII Outflow

HI

HII

H III

Page 4: Nan Ady Wibowo

Bangunan Hantar

Bangunan hantar adalah sebuah

saluran pembawa yang menghantarkan

debit kebutuhan yang akan dibangkit-kan

oleh turbin. Dalam perencanaan PLTMH,

bangunan hantar dibagi menjadi:

Bangunan Pengambilan (intake),

Trashrack, Bak Penenang dan Pipa Pesat

(Penstock).

Kehilangan Tinggi Tekan

Kehilangan tinggi tekan merupa-

kan akumulasi dari beberapa kehilang-an

tinggi tekan yaitu:

a. Kehilangan tinggi tekan akibat

saringan (trashrack)

b. Kehilangan tinggi tekan akibat

pemasukan dan keluaran

c. Kehilangan tinggi tekan akibat

belokan

d. Kehilangan tinggi akibat gesekan

Saluran Pembuang Akhir (Tail Race)

Saluran bawah (Tile Water Level)

adalah sebuah saluran yang dilalui oleh

air yang keluar dari turbin air, terus ke

sungai. Tinggi TWL tergantung dari debit

air yang keluar dari turbin, jenis

penampang serta dimensi penampang

saluran pembuang.

Turbin Air

Turbin Air adalah turbin dengan air

sebagai fluida kerja. Air yang mengalir

dari tempat yang lebih tinggi menuju

tempat yang lebih rendah, hal ini air

memiliki energi potensial. Dalam proses

aliran didalam pipa, energi potensial

tersebut berangsur-angsur berubah

menjadi energi mekanis, dimana air

memutar roda turbin. Roda turbin

dihubungkan dengan generator yang

mengubah energi mekanis (gerak)

menjadi energi listrik (Arismunandar,

1991:64).

Karakteristik Turbin

Perbandingan karakteristik turbin

dapat kita lihat pada grafik head (m)

dengan flow (m3/s) berikut ini:

Gambar 3. Grafik Hubungan

Head dan Flow Sumber : Patty, O. Tenaga Air. 1995

Generator

Generator merupakan suatu alat

yang dapat merubah energi gerak

(mekanis) menjadi energi listrik. Suatu

generator dapat diuraikan lebih lanjut

mengenai: klasifikasi generator, daya

generator, dan berat generator.

Gambar 4. Turbin dan Generator

Sumber:

http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_air

Perhitungan Daya dan Energi

Keuntungan suatu proyek

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

ditentukan dari besar daya yang di-

bangkitkan dan jumlah energi yang

dibangkitkan tiap tahun. Jika tinggi jatuh

efektif maksimum adalah Heff (m),

Debit maksimum turbin adalah Q

(m3/dtk), efisiensi dari turbin dan

generator masing-masing adalah ηt dan ηg

maka daya atau tenaga yang di-

bangkitkan oleh suatu Pembangkit Listrik

Page 5: Nan Ady Wibowo

Tenaga Mikrohidro dapat dihitung

dengan rumus (Arismunandar, 1991:19).

Daya Teoritis

= 9,81 x P x Q x Heff (w) (3)

Daya Turbin

= 9,81 x ρ x ηt x Q x Heff (w) (4)

Daya Generator

= 9,81 x ρ x ηg x ηt x Q x Heff (w) (5)

Dengan:

P = daya yang dihasilkan (kW)

ηt = efisiensi turbin (ppm)

ηg = efisiensi generator (rpm)

ρ = massa jenis air = 1000 (kg/m3)

Q = debit pembangkit (m3/dtk)

Heff = tinggi jatuh efektif (m)

Kebutuhan Listrik Masyarakat

Kebutuhan listrik masyarakat,

khususnya pada program pelistrikan desa

sangat dibatasi. Hal ini didasarkan

ketersediaan potensi sumber daya air,

kemampuan memelihara dan mem-biayai

penggunaan listrik, serta besaran biaya

pembangunan.

Tabel 1. Penggunaan Listrik Pedesaan

Sumber :

http://bonkadhafadli.blogspot.com/2013/01/lapor

an-hasil-analisa-survey-pltmh-namo.html

Daya yang dapat digunakan untuk

setiap sambungan instalasi rumah rata-

rata sebesar 170 W. Peng-gunaan listrik

masyarakat perdesaan dengan PLTM ini,

khusus untuk penerangan digunakan pada

malam hari dengan pertimbangan pada

siang hari sebagian besar masyarakat

bekerja.

BAHAN DAN METODE

Lokasi Studi

Lokasi studi adalah wilayah DAS

Uwe terletak di Distrik Wamena

Kabupaten Jayawijaya Povinsi Papua,

dengan luas DAS Uwe adalah 257,56

km2 dan panjang sungai 50 km.

Gambar 5. Peta Kabupaten

Jayawijaya Sumber : Jayawijaya Dalam Angka 2011

Data-Data Yang Dibutuhkan

Data-data penunjang yang

digunakan dalam studi pembangkit listrik

tenaga mikrohidro ini meliputi:

1. Peta Topografi

2. Data luas DAS

3. Data Curah Hujan selama 10 tahun

dari tahun 2002 sampai dengan tahun

2011 yang diambil dari Stasiun

Hujan Megapura dan Kurulu.

4. Data Klimatologi selama 10 tahun

dari tahun 2002 sampai dengan tahun

2011 yang terdiri dari data

penguapan dan data suhu udara yang

diambil dari Stasiun Meteorologi

Wamena.

Tahapan Perencanaan

Tahapan dalam merencanakan

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

(PLTMH) di Distrik Wamena Kabupaten

Jayawijaya Provinsi Papua adalah sebagai

berikut:

Keterangan Jumlah Daya Jumlah

Penerangan Lampu 5 titik 25 W 125 W

Televisi Warna s/d 17 inci 1 unit 45 W 45 W

Kebutuhan Minimum Catu Daya per Rumah 170 W

Page 6: Nan Ady Wibowo

1. Analisa Peta Topografi

Peta topografi digunakan sebagai

dasar untuk perencanaan / desain

bangunan PLTMH pada lokasi yang

terpilih.

2. Analisa Hidrologi

A. Pendugaan Banjir Rancangan

Pendugaan banjir rancangan

berfungsi untuk menentukan desain

bangunan pengambilan. Perhitungan

debit banjir rancangan dalam pe-

rencanaan PLTMH ini dianalisis dengan

pendekatan Model Hidrograf Satuan

Sintetis (HSS) Nakayasu.

B. Debit Andalan

Pada perencanaan PLTMH, debit

andalan sangat berpengaruh pada daya

yang akan dikeluarkan. Debit andalan

untuk tujuan pusat listrik tenaga air

sebesar 90%. Untuk menentukan debit

dengan peluang keandalan tertentu (debit

andalan) dapat dilakukan dengan

pendekatan analisis peluang dengan

Metode Weilbull.

3. Perencanaan Konstruksi Hidro-

mekanikal

A. Pipa Pesat

1. Merencanakan panjang pipa yang

ditentukan dari bak penenang ke

rumah turbin.

2. Menghitung slope pipa dengan

cara membagi beda tinggi dengan

panjang pipa.

3. Menghitung diameter pipa pesat

(D)

B. Tinggi Jatuh Efektif

Daya yang mampu dihasilkan dari

sebuah pembangkit listrik mikro hidro

sangat bergantung dari beberapa variabel

salah satunya yaitu tinggi jatuh efektif.

Untuk menghitung tinggi jatuh efektif

(Heff)

C. Turbin

Menentukan jenis turbin yang akan

digunakan.

D. Generator

Menentukan generator yang akan

digunakan.

4. Daya yang dibangkitkan oleh

PLTMH

Menghitung daya yang di-

bangkitkan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Uji Konsistensi Data Hujan Data hujan yang diproleh perlu

diuji tingkat konsistensinya. Hasil

pengujian konsistensi data hujan

menggunakan lengkung masa ganda

dapat dilihat pada Gambar 6 – 8.

Gambar 6. Hubungan Kumulatif Hujan

Tahunan Stasiun Megapura dan Stasiun

Kurulu, Stasiun Wamena

Sumber: Hasil Perhitungan

Gambar 7. Hubungan Kumulatif Hujan

Tahunan Stasiun Kurulu dan Stasiun

Megapura, Stasiun Wamena

Sumber: Hasil Perhitungan

Page 7: Nan Ady Wibowo

Gambar 8. Hubungan Kumulatif Hujan

Tahunan Stasiun Wamena dan Stasiun

Megapura, Stasiun Kurulu Sumber: Hasil Perhitungan

2. Analisa Banjir Rancangan

Metode penentuan debit banjir

rancangan akan dilakukan dengan

metode hidrograf satuan sintetik

Nakayasu. Persamaan umum hidrograf

satuan sintetik adalah sebagai berikut:

0.30p T0,30T

ReA

6,3

1pQ (2-6)

Tabel 2. Debit Banjir Rancangan Sungai

Uwe

Sumber: Hasil Perhitungan

Gambar 9. Hidrograf Banjir

Rancangan Sungai Uwe Sumber: Hasil Perhitungan

3. Analisa Debit Andalan

Dalam perencanaan Pembangkit

Listrik Tenaga Mikrohidro ini metode

perhitungan debit andalan mengguna-kan

metode Tank Model.

Perhitungan Debit Metode Tank Model

Perhitungan pendugaan debit aliran

Sungai Uwe menggunakan metode Tank

Model dengan langkah – langkah yang

telah dijelaskan, meng-gunakan trial and

error secara berulang hingga diperoleh

hasil yang mendekati debit pengukuran

observasi. Perhitungan debit Sungai Uwe

dengan mengunakan metode Tank Model

pada tahun 2002 adalah sebagai berikut :

Gambar 10. Model Tangki

Metode Tank Model (trial and error)

dengan parameter data berikut : Kedalaman Tangki 1 =

100

H1 = 70

H2 = 50

f1 = C1up = 0,4

f2 = C1lw = 0,5

C1 = 0,25

Kedalaman Tangki 2 =

80

H1 = 50

H2 = 16,52

f1 = C2up = 0,8

f2 = C2lw = 0,5

C2 = 0,01

Kedalaman Tangki 3 =

60

H1 = 35

H2 = 35

f1 = C3 outflow = 0,8

C3 = 0,11

Luas DAS

= 257,560 km2

= 257.560.000 m2

Hasil Rekapitulasi Debit Bangkitan

Sungai Uwe Tahun 2002 – 2011 dengan

metode Tank Model, dapat dilihat pada

TabelA3 berikut:.……………………....

Kala

Ulang

Q

Rencana

(Tahun) (m3/dt)

2 357.78

5 501.98

10 605.83

25 746.31

50 857.70

100 975.20

evaporasiHujan

hI up

hI lw

hII up

hII lw

hIII

CI up

CI lw

Infiltrasi

Outflow

CI0

CII0

CIII 0

CII up

CII lw

Outflow

CIII Outflow

HI

HII

H III

Page 8: Nan Ady Wibowo

Tabel 3. Rekapitulasi Debit Bangkitan Sungai Uwe Tahun 2002 – 2011

dengan metode Tank Model

Sumber : Hasil Perhitungan

Perhitungan Debit Observasi Sungai

Uwe

Perhitungan Debit Observasi

merupakan pengukuran debit secara

langsung pada sungai disekitar lokasi

tempat perencanaan PLTMH. Perhitung-

an Debit Observasi sangat diperlukan

untuk memberikan pertimbangan atau

sebagai data pembanding terhadap hasil

perhitungan pendugaan debit aliran

Sungai Uwe menggunakan metode Tank

Model. Selain itu, perhitungan debit

observasi merupakan kontrol terhadap

penentuan nilai C pada tangki yang

diasusmsikan pada pendugaan debit

metode Tank Model, semakin mendekati

nilai debit observasi dengan nilai debit

pendugaan metode Tank Model maka

menunjukan nilai C yang diasumsikan

untuk pendugaan metode Tank Model

adalah telah tepat. Pemaparan per-

hitungan Debit Observasi Sungai Uwe

pada Tanggal 17-18 April 2012 dapat

dilihat pada Tabel 4.

Dari hasil perhitungan debit

observasi pada tanggal 17 April 2012,

maka diperoleh nilai rerata dari debit

observasi sebesar 11,127 m3/dtk. Sedang-

kan pada Tabel 3. diperoleh nilai rerata

dari Debit Bangkitan Sungai Uwe Tahun

2002 – 2011 pada bulan April II (10 hari

ke 2), sebesar 10,829 m3/dtk. Dengan

membandingkan Debit Observasi dan

Debit Bangkitan Sungai Uwe Metode

Tank Model, maka pendugaan nilai C

pada perhitungan Debit Bangkitan Sungai

Uwe Metode Tank Model adalah telah

sesuai.

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

1 I 12.751 5.133 9.329 10.019 5.151 11.625 8.703 6.807 10.740 7.801

2 II 8.588 6.948 8.421 8.476 6.954 14.610 5.444 6.836 5.778 8.317

3 III 5.689 4.961 6.425 6.434 4.963 10.783 13.355 4.708 7.431 6.408

4 I 10.586 4.566 10.605 10.608 4.567 11.064 14.072 8.085 3.988 10.600

5 II 11.477 9.098 11.475 11.476 9.098 13.012 14.475 11.404 11.281 11.474

6 III 9.872 6.413 9.756 9.871 6.638 11.879 13.249 10.578 8.111 9.870

7 I 12.452 6.389 11.699 12.452 6.825 14.096 8.747 8.498 6.870 12.452

8 II 13.327 12.103 13.314 13.327 12.133 10.420 3.956 8.423 6.964 13.326

9 III 12.128 8.614 12.659 12.662 8.617 13.298 11.110 4.783 13.175 12.662

10 I 11.752 10.337 12.571 12.572 10.337 11.731 12.033 4.128 12.849 12.572

11 II 10.953 11.255 11.548 11.548 11.256 8.582 11.185 4.872 15.538 11.548

12 III 6.371 13.172 6.580 6.580 13.172 9.993 12.269 5.412 8.991 6.580

13 I 5.929 5.473 7.012 5.979 8.536 6.337 11.570 4.488 8.914 5.979

14 II 6.669 2.109 6.920 6.790 5.728 5.277 8.731 4.694 4.158 6.790

15 III 7.117 2.526 7.132 7.126 6.267 4.727 8.493 5.592 3.675 7.126

16 I 3.653 2.096 5.061 3.926 5.020 3.702 5.836 6.106 3.766 3.926

17 II 3.660 5.352 4.854 3.963 5.562 3.363 12.010 5.296 4.090 3.963

18 III 3.802 8.202 4.169 3.971 8.248 3.071 15.347 8.106 3.630 3.971

19 I 9.865 5.434 9.584 9.876 5.448 2.807 7.828 4.964 6.158 9.541

20 II 13.196 5.881 10.399 13.199 5.886 2.540 4.842 4.756 4.196 9.348

21 III 14.579 7.125 4.955 14.580 7.127 3.579 5.484 13.101 3.375 3.708

22 I 5.527 4.563 5.583 8.014 4.563 5.700 12.479 7.703 3.032 4.756

23 II 7.488 5.098 4.542 4.120 5.098 11.820 7.065 3.910 2.826 4.057

24 III 4.107 6.170 9.022 5.128 6.170 8.580 4.344 3.410 2.585 8.992

25 I 8.571 1.276 3.864 8.577 5.445 6.009 9.185 3.587 3.380 3.859

26 II 5.629 1.512 4.283 5.660 4.347 9.891 9.980 4.887 3.890 4.281

27 III 6.848 1.913 5.265 6.850 8.845 13.783 8.080 11.566 5.896 5.228

28 I 9.657 3.044 5.883 9.824 4.023 13.849 7.164 15.839 6.718 5.039

29 II 4.827 4.716 3.842 4.873 4.251 12.428 8.350 15.539 12.253 3.729

30 III 9.807 4.449 3.325 9.808 6.718 10.284 11.317 13.714 6.775 3.301

31 I 12.811 4.121 5.730 12.811 4.138 12.610 8.586 4.123 9.070 5.726

32 II 11.384 3.831 3.901 11.855 4.253 10.553 9.267 3.423 4.115 3.901

33 III 5.652 4.109 4.459 5.736 5.428 4.423 14.537 3.055 3.918 4.459

34 I 5.845 5.018 5.491 6.245 4.317 3.541 8.942 2.750 3.403 5.491

35 II 4.873 5.418 6.909 6.917 4.560 3.178 11.146 2.483 3.074 6.909

36 III 5.183 6.698 10.243 5.938 5.601 2.852 9.587 2.233 2.766 10.243

Oktober

Mei

Juni

Juli

Agustus

November

Desember

April

September

No BulanDebit

Januari

Februari

Maret

Page 9: Nan Ady Wibowo

Tabel 4. Debit Observasi Sungai Uwe

pada Tanggal 17-18 April 2012

Sumber : Hasil Perhitungan

Debit Andalan

Perhitungan debit andalan ini

dilakukan dengan persamaan Weibull,

untuk keperluan air baku debit andalan

yang dipergunakan adalah Q90, atau yang

peluang terjadinya adalah 90 %.

Tabel 5. Debit Andalan Q90 Sungai Uwe

Sumber : Hasil Perhitungan

Dari hasil diatas dapat dilihat debit

andalan Q 90 memiliki debit maksimal

sebesar 6,51 m3/detik dan debit

minimum sebesar 1,06 m3/det

4. Bangunan Bendung

Bangunan bendung direncanakan

dengan tinggi mercu 1.50 m dan lebar

sungai rencana 45 m, dengan lebar pintu

pembilas 3 m sebanyak satu buah dengan

tebal pilar 1 m.

Berikut adalah data-data yang diperlukan

untuk perhitungan bendung: nilai Ka = 0,1

(pangkal tembok bulat)

nilai Kp = 0,01

(pilar berujung bulat)

elevasi dasar = 1879 m

elevasi puncak bendung = 1880,5 m

∆z = 1,0 m

g = 9,81

Adapun langkah-langkah perhitungannya

adalah sebagai berikut:

- Penentuan lebar efektif bendung Be = B – 2 (n . Kp + Ka) . H1

= (45 – 1 – 3) – 2(2 x 0,01 + 0,1) H1

= 41 – 0,24H1

- Tinggi muka air di atas mercu

bendung Q = Cd . 2/3 . (2/3g)

0.5 . Be . H1

1.5

857,70 = 1,286 x 2/3 x (2/3 x 9,81)0.5

x

(41 – 0,24H1) x H11.5

Dengan cara coba-coba (trial and error)

didapat nilai H1 = 4,851 m, desain

bendung dapat dilihat pada Gambar 11.

5. Bangunan Pengambilan

Bangunan pengambilan terletak di

sisi kiri Sungai Uwe, direncanakan

dengan konstruksi bangunan dari pasang-

an batu dilengkapi dengan 1 (satu) buah

pintu baja tipe sluice gate, dan saringan

atau trashrack. Berikut adalah data yang

diperlukan untuk perhitungan intake:

debit desain : Q90 = 1,06 m3/dt

lebar intake : 1,40 m (desain)

tinggi ambang rencana : 1,00 m

koefisien manning (n) : 0,013

(pasangan beton)

slope (S) : 0,002 (desain)

Hasil desain bangunan pengambilan

dapat dilihat pada Gambar 12.

WAKTUKECEPATAN

RERATA

KETINGGIAN

MUKA AIR

LUAS

PENAMPANG

DEBIT

OBSERVASI

(m/dtk) (m) (m2) (m

3/dtk)

07.00 0,563 0,900 18,725 10,534

08.00 0,630 0,900 18,725 11,794

09.00 0,626 0,900 18,725 11,713

10.00 0,615 0,900 18,725 11,510

11.00 0,658 0,900 18,725 12,323

12.00 0,671 0,900 18,725 12,567

13.00 0,636 0,900 18,725 11,916

14.00 0,591 0,900 18,725 11,063

15.00 0,639 0,900 18,725 11,957

16.00 0,597 0,900 18,725 11,184

17.00 0,636 0,900 18,725 11,916

18.00 0,610 0,900 18,725 11,428

19.00 0,621 0,900 18,725 11,632

20.00 0,589 0,900 18,725 11,022

21.00 0,623 0,900 18,725 11,672

22.00 0,487 0,900 18,725 9,111

23.00 0,543 0,900 18,725 10,168

00.00 0,573 0,900 18,725 10,737

01.00 0,567 0,900 18,725 10,615

02.00 0,550 0,900 18,725 10,290

03.00 0,584 0,900 18,725 10,941

04.00 0,547 0,900 18,725 10,250

05.00 0,578 0,900 18,725 10,819

06.00 0,493 0,900 18,725 9,233

07.00 0,623 0,900 18,725 11,672

08.00 0,599 0,900 18,725 11,225

11,127Rerata Debit Observasi

Q (m3/det) Q (m3/det)

1 3,68 1 2,16

2 3,92 2 1,94

3 3,39 3 2,43

1 2,90 1 2,28

2 6,51 2 2,10

3 4,75 3 1,91

1 4,61 1 1,06

2 3,05 2 1,25

3 3,70 3 1,61

1 3,40 1 2,25

2 3,75 2 2,68

3 3,94 3 2,37

1 3,28 1 2,95

2 1,66 2 2,48

3 1,89 3 2,25

1 1,61 1 2,02

2 2,43 2 1,82

3 2,24 3 1,64

Mei

BulanBulan

Januari

Februari

Maret

April

DesemberJuni

Juli

September

Agustus

Oktober

Nopember

Page 10: Nan Ady Wibowo

6. Saluran Pembawa

Bangunan ini (Saluran Pembawa)

direncanakan kurang lebih sepanjang

29,5 m dengan membawa debit sebesar

1,06 m3/dt.

Saluran pembawa direncanakan

dengan memakai saluran terbuka dengan

geometri saluran berbentuk persegi

empat.

Dari data-data dan pendekatan

yang digunakan maka didapatkan hasil

perhitungan sebagai berikut:

lebar saluran pembawa : 1,40 m

(desain)

koefisien Manning (n) : 0,017

(pasangan batu)

slope (S) : 0,0005

(desain)

Perhitungan dengan menggunakan Q90,

A. Mencari tinggi muka air

Penampang berbentuk segi empat

dengan rumus debit:

Q = V x A --------> V = Q / A

V = 1/n . (A/P)2/3

. S1/2

h1,4

1,06

= 2

132

0,00051,42h

h1,4

0,017

1

0,73 = h1,41,42h

h1,4 32

Dengan cara coba-coba (trial and

error) dapat diketahui kedalaman air,

h = 1,03 m.

Tinggi jagaan direncana dengan

tinggi 0,35 m. Jadi tinggi total saluran

intake adalah 1,03 + 0,35 ≈ 1,40 m

B. Mencari kecepatan air

V = Q / A = 03,11,40

1,06

= 0,735 m/dt

Hasil detail desain saluran pembawa

dapat dilihat pada Gambar 13.

7. Bak Penenang (Forebay)

Untuk perhitungan dimensi bak

penenang dibutuhkan data-data sebagai

berikut (perhitungan menggunakan debit

rencana Q90):

Q90 = 1,06 m3/dt

B = 4,00 m

α = 1,1

L = 6 m

Dimensi bak penenang:

hc =

31

2

2

d

Bg

=

31

2

2

481,9

06,11,1

hc = 0,20 m

Volume bak penenang = 90Q01 = 10,60

m3

Vsc = scsc dA

10,60 = scdLB

= scd64

dsc = 0,44 m

Hasil desain bak penenang (forebay)

dapat dilihat pada Gambar 14.

8. Pipa Pesat (Penstock)

Untuk mendapatkan diameter pipa

pesat dapat dihitung dengan persamaan

sebagai berikut:

d =

0,187522

H

LQn2,69

dengan:

n = 0,009

Q = 1,06 m3/dt

L = 30,50 m

H = 5,07 m d = 0,81 m

V = Q/A

= 281,014,3

41

06,1

= 2,06 m/dt Hasil desain pipa pesat (penstock) dapat

dilihat pada Gambar 15.

9. Saluran Pembuang Akhir (Tail

Race)

Saluran pembuang akhir (tail race)

direncanakan berbentuk segi empat dari

pasangan batu. Kapasitas saluran di-

rencanakan Q90 = 1,06 m3/dt.

b = 1,00 m

n = 0,017 (pasangan batu)

s = 0,014

Page 11: Nan Ady Wibowo

Persamaan Manning:

V = 1/n . (A/P)2/3

. S1/2

= 213

2

0,0142hb

hb

0,017

1

V = 3

2

2h1

h103,7

=

32

2h1

h03,7

Q = V x A

1,06 = V x (b x h)

V = 1,06/(1+h)

1,06/(1+h) = 3

2

2h1

h03,7

Dengan cara coba-coba (trial and error) dapat diketahui kedalaman air, h = 0,408 m

Gambar 11. Desain Bendung

Sumber: Hasil Perhitungan

Gambar 12. Desain Letak Intake

Sumber: Hasil Perhitungan

Page 12: Nan Ady Wibowo

Gambar 13. Desain Saluran Pembawa

Sumber: Hasil Perhitungan

Gambar 14. Desain Bak Penenang

Sumber: Hasil Perhitungan

Gambar 15. Desain Pipa Pesat

Sumber: Hasil Perhitungan

Page 13: Nan Ady Wibowo

10. Perhitungan Kehilangan Tinggi

Tekan

a. Kehilangan Tinggi Tekan Akibat

Akibat Trashrack

2g

V

b

tsinαh

343

s

(9,81) 2

0,73

0,05

0,011,31 75h

343

s

h s = 0,010 b. Kehilangan Tinggi Tekan Akibat

Pemasukan

2g

VKh

2

p

108,0(9,81) 2

2,060,5h

2

p

hp = 0,108 c. Kehilangan Tinggi Tekan Akibat

Gesekan pada Pipa

2g

V

d

Lfh

2

g

31

2

D

n124.5f

31

2

0,81

0,009124,5

= 0,011

(9,81) 2

06,2

0,81

30,50,011h

2

g

hg = 0,088

d. Kehilangan Tinggi Tekan Akibat

Belokan pada Pipa

2g

VKh

2

bb

(9,81) 2

2,060,925h

2

b

hb = 0,020

Tabel 6. Total Kehilangan Tinggi Tekan

Sumber: Hasil Perhitungan

Dengan elevasi Muka Air Normal

(Normal Water Level) pada bak penenang

+1880,95 dan rencana elevasi turbin +

1875,85, maka terdapat beda tinggi

(Head Gross) = 5,096 m = 5,1 m. Maka

beda tinggi efektif adalah beda tinggi

(Head Gross) dikurangi dengan total

kehilangan tinggi tekan = 5,1 – 0,226 =

4,874 m.

11. Turbin Air

Gambar 16. Penentuan Tipe Turbin

Berdasarkan Tinggi Jatuh dan Debit

Desain

Sumber: Hasil Perhitungan

Dari Gambar 16 diketahui bahwa

dengan tinggi jatuh efektif pada debit Q90

adalah 4,87 meter dan debit desain

sebesar 1,06 m3/dt, maka dipilih Turbin

Banki/Crossflow.

12. Kapasitas Daya dan Energi

Besarnya daya dan energi yang

dibangkitkan oleh debit Q90 sebesar 1,06

m3/dt dan tinggi jatuh efektif 4,87 m.

Efisiensi turbin, ηt = 0,77

Efisiensi generator, ηg = 0,85

Daya listrik yang dibangkitkan dihitung

dengan memakai persamaan:

P Turbin = 9,81 x Q x Heff x ηt

= 9,81 x 1,06 x 4.87 x 0,77

= 39,03 kW

Pengaruh Q90

Akibat Trashrack (hs) 0,010

Akibat Pemasukan (hp) 0,108

Akibat Gesekan (hg) 0,088

Akibat Belokan (hb) 0,020

Total 0,226

Page 14: Nan Ady Wibowo

P Generator = P Turbin x ηg

= 39,03 x 0,85

= 31,22 kW = 31.220 W

13. Jumlah Rumah yang Dapat

Dilayani

Berdasarkan ketersediaan daya

yang dibangkitkan melalui PLTMH

Wamena ini maka dapat dihitung berapa

rumah yang akan menerima suplai daya

listrik baru, dengan estimasi jumlah

kebutuhan minimum listrik per rumah

diwilayah pedesaan sebesar 170 watt,

maka perhitungan jumlah rumah yang

akan menerima suplai daya listrik baru

adalah seebagai berikut:

Jumlah Rumah =

(Daya Hasil Pembangkitan / Kebutuhan

Minimum Listrik)

Jumlah Rumah = 31.220 W / 170 W

= 183 Rumah

KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisis dan

perhitungan yang telah dilakukan dengan

memperhatikan rumusan masalah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Dalam perhitungan debit andalan

Sungai Uwe menggunakan metode

Tank Model, perencanaan PLTMH

Wamena menggunakan debit andalan

Q90 sebesar 1,06 m3/dt.

2. Klasifikasi turbin berdasarkan tinggi

jatuh efektif setinggi 4,87 m dan

kecepatan spesifik (Ns), maka

PLTMH Wamena menggunakan

Turbin Banki/Crossflow.

3. Besarnya daya yang dihasilkan

dengan debit 1,06 m3/dt dan tinggi

jatuh efektif setinggi 4,87 m adalah

39,03 kW.

4. Besarnya energi listrik yang dihasil-

kan dengan debit 1,06 m3/dt, sebesar

31,22 kW.

5. Banyaknya rumah yang mendapat

suplay daya listrik baru dengan energi

listrik yang dihasilkan sebesar 31,22

kW dan kebutuhan minimum listrik

per rumah sebesar 170 W adalah 183

Rumah.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 1984. Diktat Stroge Fungtion

Method, Tidak Dipublikasikan

Anonim. 2011. Jayawijaya Dalam Angka

2011, Tidak Dipublikasikan Arismunandar, Artono. 1991. Buku

Pegangan Teknik Tenaga Listrik I,

PT. Pradnya Paramita. Jakarta

Direktorat Jendral Pengairan. 1986. Standar

Perencanaan Bagian Bangunan

Utama KP-02, Departemen Pekerjaan

Umum, Jakarta

Montarcih, Lily. 2010. Hidrologi Praktis.

CV. Lubuk Agung. Bandung

Patty, O. 1995. Tenaga Air. Erlangga.

Jakarta.

a