i

PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA

MIKRO HIDRO (PLTMH) DI SUNGAI MARIMPA

KECAMATAN PINEMBANI

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuh syarat menyelesaikan studi pada

Program Studi Strata Satu (S1) Teknik Sipil

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Tadulako

Disusun Oleh:

RAMLI KADIR

F 111 05 090

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS TADULAKO

PALU

2010

ii

LEMBAR PENGESAHAN

Berdasarkan persetujuan dari Majelis Penguji Skripsi, Dosen Pembimbing dan

Ketua Program Studi S1 Teknik Sipil Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Tadulako, maka judul skripsi :

“PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO

(PLTMH) DI SUNGAI MARIMPA KECAMATAN PINEMBANI”

Disusun Oleh :

RAMLI KADIR

STB : F 111 05 090

Disahkan Oleh :

Dekan Fakultas Teknik, Ketua Jurusan Teknik Sipil,

Ir. H. A. Hasanuddin Azikin, M.Si Nur Hidayat, ST. MT

NIP. 19560911 198601 1 001 NIP. 19680618 199903 1 002

iii

LEMBAR PERSETUJUAN

Pada hari Rabu tanggal Dua Puluh Tujuh Oktober 2010, Panitia Ujian Tugas

Akhir Program Studi Strata Satu (S1) Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Tadulako Berdasarkan SK Dekan Fakultas Teknik. No. 1497/H28.1.31/PP/2010

tanggal Tiga Puluh Oktober 2010, menyatakan menerima/menyetujui Tugas Akhir

yang telah dipertanggungjawabkan dihadapan Panitia Ujian Tugas Akhir oleh :

Nama : Ramli Kadir

No. Stambuk : F 111 05 090

Judul : “Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

(PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamataan Pinembani”

Majelis Penguji :

No. Nama / NIP Jabatan Tanda tangan

1. Ir. H. Andi Hasanuddin Azikin, M.Si

NIP. 19560911 198601 1 001 Ketua

2. DR. Andi Rusdin, ST. MT. M.Sc

NIP. 19661216 19993 1 002 Sekretaris

3. DR. Sance Lipu, ST. M.Eng

NIP. 19690926 199702 1 001 Anggota

4. Yassir Arafat, ST. MT

NIP. 19701231 200003 1 002 Anggota

5. Ir. Arody Tanga, MT

NIP. 19660811 199403 1 003 Anggota

Dosen Pembimbing :

No. Nama / NIP Jabatan Tanda tangan

1. Alifi Yunar, ST, MT

NIP. 19661216 19993 1 002 Pembimbing I

2. Totok Haricahyono, ST, MT

NIP. 19720303 200003 1 002 Pembimbing II

Palu, November 2010

Ketua Program Studi S1 Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Tadulako

Kusnindar A Chauf, ST, MT

Nip. 19740120 200003 1 003

iv

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, Segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberi

karunia kesehatan dan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas

Akhir ini. Shalawat dan salam ke atas Baginda Rasulullah Muhammad SAW yang

telah memberi keteladanan tauhid, ikhtiar dan kerja keras sehinggga menjadi

panutan dalam menjalankan setiap aktifitas kami sehari-hari, karena sungguh

suatu hal yang sangat sulit yang menguji ketekunan dan kesabaran untuk tidak

pantang menyerah dalam menyelesaikan penulisan ini.

Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan

studi pada Program Studi Stara Satu (S1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Tadulako. Adapun judul skripsi yang diambil adalah:

“PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO

(PLTMH) DI SUNGAI MARIMPA KECAMATAN PINEMBANI”

Beban sebagai mahasiswa untuk menuntun ilmu sebanyak-banyaknya

tidak hanya di bangku kuliah tapi juga di luar lingkungan kampus merupakan

tanggung jawab edukasi yang harus dimanfaatkan sebaik-baiknya. Untuk itu

penulis sadar lamanya waktu studi yang di butuhkan untuk menempuh jenjang S1

ini bukan merupakan pencapaian yang sempurna, tapi ini adalah yang terbaik

yang bisa penulis capai. Jenjang pendidikan yang sekarang di tempuh sungguh

merupakan jembatan untuk menggapai cita-cita. Untuk itu terima kasih yang tak

terhingga kepada ayahandaku tercinta Abdul Kadir dan ibundaku Milla, atas

segala doa, nasehat, kasih sayang, bimbingan, dorongan, pengertian,

kesabarannya, dan kerja kerasnya setiap waktu agar putra-putrinya bisa terus

sekolah setinggi-tingginya. Saudara-saudaraku ; Rusmin Kadir, Resti Kadir,

Ria Kadir, Siti Hardianti Kadir, Amma, Arman, terima kasih atas doanya,

pengertiannya, dukungan moril dan materialnya, kalian adalah panutan bagiku.

Terima kasih yang tak terhingga kepada Kakek Kasing, BBA, Nenek Hasbiah,

v

Nenek Kariati sebagai orangtua kedua selama penulis menuntut ilmu di Fakultas

Teknik Universitas Tadulako yang selalu memberi kasih saying, dukungan doa

dan moril serta nasehat-nasehat yang sangat berharga.

Pada kesempatan ini pula, penulis menyampaikan rasa hormat serta terima

kasih yang sedalam-dalamnya Kepada Bapak Alifi Yunar, ST.MT selaku

pembimbing I dan Bapak Totok Haricahyono, ST.MT selaku pembimbing II

yang senantiasa meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan, koreksi,

dan arahan selama penyusunan Skripsi ini.

Terima kasih juga penulis ucapkan kepada:

1. Bapak Drs. Sahabuddin Mustafa, M.Si, Selaku Rektor Universitas

Tadulako.

2. Bapak Ir. H. Andi Hasanuddin Azikin M.Si selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Tadulako.

3. Bapak Ir. Burhan Tatong selaku Pembantu Dekan I Fakultas Teknik

Universitas Tadulako.

4. Ibu Ir. Shyama Maricar, M.Si selaku Pembantu Dekan II Fakultas Teknik

Universitas Tadulako

5. Ibu Ir. Pudji Astutiek, M.Si selaku Pembantu Dekan III Fakultas Teknik

Universitas Tadulako

6. Bapak Nurhidayat, ST. MT selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Tadulako.

7. Bapak Kusnindar Abd. Chauf, ST. MT selaku Ketua Program Studi S1

Fakultas Teknik Universitas Tadulako.

8. Bapak Ir. Arody Tanga, MT selaku Ketua Konsentrasi Bidang Keairan

Fakultas Teknik Universitas Tadulako

9. Bapak Yassir Arafat, ST.MT dan Bapak Ir. Burhan Tatong sebagai

Dosen Wali.

10. Tim Dosen Penguji, Bapak Ir. H. Andi Hasanuddin Azikin M.Si, Bapak

Ir. Arody Tanga, MT, Bapak Yassir Arafat, ST.MT, Bapak DR. Andi

Rusdin, ST.MT.M.Sc, dan Bapak DR. Sance Lipu, ST.M Eng, yang telah

memberikan masukan berarti selama ujian.

vi

11. Seluruh Dosen Fakultas Teknik Universitas Tadulako.

12. Seluruh Staf Pegawai Fakultas Teknik Universitas Tadulako

13. Bapak Kepala Balai Wilayah Sungai Sulawesi III Sulawesi Tengah.

14. Sahabatku Naftali Pali, Yoel Pasang, Amd, Suardi Sada, Amd, terima

kasih doa dan pengertiannya selama ini.

15. Teristimewa buat Ade Aby dan Ade Anzy, terima kasih doa dan dukungan

morilnya selama ini, Tetap sayang sama orang tua na….!!!!

16. Sahabat - sahabat Smile ’05 : Indrawan, Ikbal, Acal, Zul, Adit, Edi,

Febri, Hendra, Amin, Opan, Windra, Amd, Memet, Acang, Imam,

Iman, Mukti, Awin, Odet (Alm), Jefri, Rifki, Ucang, Sigit, Ipul, Ijal,

Fikal, Adri, Ikhy, Sahab, Wawan, Ready, Josua, Randi terima kasih atas

semua bantuanya, suka dukanya, selalu menemani dari awal kuliah hingga

sekarang ini, dan makasih untuk kebersamaannya. Smangat...Frenn...!!!!

17. Sahabat - sahabat seperjuanganku Civil 05; Yuyun, Aci, Intan,ST, Alfi,

Mida,ST, Anti, Degus,ST, Dita,ST, Vivi, dan teman-teman yang lain yang

tidak sempat di tulis satu persatu…. Thanx tuk semuanya guys….!!

18. Teman-teman seperjuangan lainnya, senior dan juniorku yang tidak sempat

disebut satu persatu. Terima kasih atas kebersamaan yang menyenangkan

selama ini.

Atas jerih payah, bimbingan, bantuan serta dorongan yang berharga itu,

penulis tidak dapat memberikan balas jasa apapun, kecuali memohon kepada

Allah SWT agar melimpahkan rahmat-Nya kepada mereka semua.

Penulis menyadari bahwa penulisan ini masih jauh dari sempurna, dan

segala kritikan serta saran-saran yang menuju ke arah perbaikan tulisan ini sangat

diharapkan. Semoga tulisan ini berguna bagi ilmu pengetahuan dan bermanfaat

bagi kita semua serta mendapatkan Ridho Allah SWT. Amien….

Palu, November 2010

Penulis,

Ramli Kadir

vii

ABSTRACT

RAMLI KADIR, F 111 05 090. Micro Hydro Power Plant Design at Marimpa

River at Pinembani Subdistrict (guided by Alifi Yunar and Totok Haricahyono).

The research is done due to the lacle of electricity in pinembani area, thus

this is the main reasor to explore the potency of Marimpa riveo for the Micro

Hydro Power Development.

The objective of this study is to calculate the rate of dependable flow, that

the electricity could be produced and to design the Micro Hydro Power Scheme.

The study begin with the collection of secondary data, such as the data of

rain fall, climatic data, catchment area, population, that gained from Balai

Wilayah Sungai Sulawesi III and Badan Pusat Statistik Sulawesi Tengah. The

Method that apply for evapotranspiration calculation is Penman Modification.

Dependable flow analyzed by using F. J. Mock method. The research result shows

that the dependable flow according to F.J. Mock method is 0,064 m3/s and the

energy produced is 3,696 kW.

Key Words : Rate of flow, energy, design.

viii

ABSTRAK

RAMLI KADIR, F 111 05 090. Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro

Hidro (PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamatan Pinembani (Dibimbing oleh Alifi

Yunar dan Totok Haricahyono).

Penelitian ini dilatar belakangi oleh kondisi daerah Pinembani yang belum

terjangkau jaringan listrik, merupakan alasan mendasar untuk memberdayakan

potensi air sungai Marimpa menjadi sumber Pembangkit Listrik Tenaga Mikro

Hidro (PLTMH).

Studi ini bertujuan untuk menghitung debit andalan, daya yang dapat

dihasilkan dan membuat desain dasar Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

(PLTMH).

Dalam memulai studi ini dilakukan pengumpulan data sekunder, seperti

data curah hujan, data klimatologi, Catchment area, data penduduk, yang

diperoleh dari Balai Wilayah Sungai Sulawesi III dan Badan Pusat Statistik

Sulawesi Tengah. Metode yang digunakan dalam perhitungan Evapotranspirasi

yaitu Metode Penman Modifikasi. Perhitungan Debit Andalan menggunakan

Metode F.J.Mock. Hasil penilitian menunjukan bahwa Metode F.J.Mock

menghasilkan debit andalan sebesar 0,064 m3/detik dan daya yang dihasilkan

sebesar 3,696 kW.

Kata Kunci : Debit Andalan, Daya, Desain.

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……………………………………..….….……….… i

LEMBAR PENGESAHAN ……………………………………………….. ii

LEMBAR PERSETUJUAN ……………………………………………….. iii

KATA PENGANTAR …………………………………………………….. iv

ABSTRACT ……………………………………………………………… vii

ABSTRAK ………………………………………………………………. viii

DAFTAR ISI ……………………………………………..….….…….…... ix

DAFTAR TABEL ………………………………………..……….…….… xii

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………... xiv

DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………… xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ……………………………...….……… 1

1.2 Rumusan Masalah ……………………………………. 2

1.3 Maksud dan Tujuan ………………………...………… 2

1.4 Manfaat Penelitian …………….……………...……….. 2

1.5 Metode Penulisan …………………………...…………. 3

BAB II GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN

2.1 Letak Daerah Penelitian ……………….…..………….. 4

2.2 Kondisi Sosial Ekonomi……………….....…………… 4

2.2.1 Tata Guna lahan………………………………… 4

2.2.2 Pendidikan………………………...……………. 5

2.2.3 Populasi……………………………………….… 5

2.3 Kondisi Topografi …………………….…..…………... 5

2.3.1 Gambaran Umum Lokasi……….………………. 5

2.3.2 Peta Topografi……………………………….….. 6

2.4 Kondisi Hidrologis……………………………………. 6

x

2.4.1 Umum………………………………………….... 6

2.4.2 Iklim…………………………………………...... 6

2.4.3 Kualitas Air……………………………..………. 11

2.4.4 Curah Hujan………….…………………………. 11

BAB III TINJAUAN PUSTAKA

3.1 Umum ……………………………………...…….….... 16

3.2 Debit Andalan …….…………………..…………….... 16

3.2.1 Metode Penman Modifikas ……………………. 17

3.2.2 Metode F.J.Mock ………………………………. 19

3.3 Tinjauan Teknis …………..…………..………….…… 23

3.3.1 Pengertian dan Prinsip PLTA ………………….. 23

3.3.2 Penentuan Tinggi Jatuh Efekti ………………… 24

3.3.3 Penentuan Debit Turbin ………………………... 25

3.4 Klasifikasi PLTA .…………………...……………….. 26

3.4.1 Penggolongan Berdasarkan Tinggi Terjunan ..… 26

3.4.2 Penggolongan Menurut Aliran Air ……….……. 26

3.5 Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro …………….. 27

3.5.1 Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air ………. 27

3.5.2 Penerapan Teknologi Mikro Hidro ……………. 28

3.5.3 Rencana Konsep Rancang Bangun Mikrohidro ... 29

3.5.4 Komponen Pokok Mikro Hidro ……………….. 30

3.6 Pemilihan Turbin ……….………………………..…… 37

3.6.1 Kriteria Pemilihan Jenis Turbin …………...…… 38

3.7 Perencanaan Daya Listrik .…………..…...…………... 41

BAB IV METODELOGI PENELITIAN

4.1 Lokasi Penelitian …………………………….……….. 43

4.2 Alat dan Bahan Penelitian …………..………………... 43

4.3 Langkah-langkah Penelitian ………………….……….. 43

4.4 Pengumpulan Data …………………….…….…..……. 44

4.5 Bagan Alir Penelitian …………………………………. 46

xi

BAB V ANALISIS DAN PEMBAHASAN

5.1 Debit Andalan …………………………...…….…….... 47

5.1.1 Evaluasi Data …………………….….…………. 47

5.1.2 Perhitungan Evapotranspirasi Potensial …..……. 47

5.1.3 Perhitungan Debit Andalan Sungai…………….. 52

5.2 Debit Banjir.. ….…………..…………..………….…… 68

5.2.1 Analisis Frekuensi ………………………..……. 68

5.2.2 Debit Banjir Rancangan Metode Rasional …….. 73

5.3 Desain Dasar ….…………..…………..………….……75

5.4 Data Desain …………………………...………………. 75

5.5 Desain Dasar Pekerjan Sipil ……………...…………… 76

5.5.1 Bangunan Pengalih Aliran (Cofferdam) ..……… 76

5.5.2 Bendung …………………….. ………………… 77

5.5.3 Bangunan Pengambilan (Intake) ……...………...82

5.5.4 Saluran Pembawa …………………………….... 85

5.5.5 Bangunan Pengendap Sedimen …………………87

5.5.6 Pipa Pesat (Penstock) ……………….…………. 90

5.5.7 Kehilangan Tenaga (Head Loss) ……….……… 92

5.5.8 Rumah pembangkit ……………………………. 95

5.5.9 Saluran Pembuang Akhir (Tail Race) ………….. 95

5.6 Kapasitas Daya dan Produksi Energi ..……………….. 96

BAB VI PENUTUP

6.1 Kesimpulan ……….………………………………….. 98

6.2 Saran …………………………………………....…….. 98

DAFTAR PUSTAKA

GAMBAR DESAIN

LAMPIRAN

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kelembaban Relatif Stasiun Porame ..…………………….. 7

Tabel 2.2 Temperatur Rata-Rata Bulanan Stasuin Porame ..……….... 8

Tabel 2.3 Kecepatan Angin Bulanan Stasiun Porame ..…………….... 9

Tabel 2.4 Penyinaran Matahari Bulanan Stasiun Porame .………….. 10

Tabel 2.5 Curah Hujan Bulanan Stasiun Porame ..………….……….. 12

Tabel 3.1 Hubungan antara T dengan Ea, W dan f(t) ........................... 18

Tabel 3.2 Radiasi Ekstra Matahari (Ra) Dalam Evaporasi Ekivalen

(mm/hr) Dalam Hubungannya dengan Letak Lintang ..….. 18

Tabel 3.3 Maksimum Penyinaran Matahari ……………..………….. 19

Tabel 3.4 Daerah Operasi Turbin ……………………..……...……… 38

Tabel 3.5 Efisiensi Turbin ……………………………………………. 39

Tabel 5.1 Perhitungan Evapotranspirasi Bulanan dengan Metode

Penman Modifikasi …..…………………………………… 51

Tabel 5.2 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai

Marimpa Thn.2000 …………………………………..……. 56

Tabel 5.3 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai

Marimpa Thn.2001 …………………………………..……. 57

Tabel 5.4 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai

Marimpa Thn.2002 …………………………………..……. 58

Tabel 5.5 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai

Marimpa Thn.2003 …………………………………..……. 59

Tabel 5.6 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai

Marimpa Thn.2004 …………………………………..……. 60

xiii

Tabel 5.7 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai

Marimpa Thn.2005 …………………………………..……. 61

Tabel 5.8 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai

Marimpa Thn.2006 …………………………………..……. 62

Tabel 5.9 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai

Marimpa Thn.2007 …………………………………..……. 63

Tabel 5.10 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai

Marimpa Thn.2008 …………………………………..……. 64

Tabel 5.11 Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai

Marimpa Thn.2009 …………………………………..……. 65

Tabel 5.12 Debit Andalan Sungai Marimpa …………………………… 66

Tabel 5.13 Hasil Perhitungan Debit Andalan “Metode F.J.Moc” ……... 67

Tabel 5.14 Curah Hujan Rerata Bulanan Maksimum ………………… 68

Tabel 5.15 Uji Konsistensi C.H.Bulanan Maksimum Metode RAPS…. 70

Tabel 5.16 Analisis Frekuensi Metode Gumbel ……………………….. 73

Tabel 5.17 Analisis Banjir Metode Rational Berdasarkan Analisis

frekuensi Metode Gumbel …………………………………. 74

Tabel 5.18 Koefisien Kehilangan Tenaga pada Bengkokan Pipa ……. 93

Tabel 5.19 Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga pada Belokan Pipa …. 93

Tabel 5.20 Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga pada Tiap Belokan …. 94

Tabel 5.21 Kapasitas Bangkitan Energi PLTMH Marimpa …………… 97

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gambar Lokasi Penelitian ……………………..…….…. 13

Gambar 2.2 Lokasi Penelitian ………………………...……..…….…. 14

Gambar 2.3 Daerah Cathment Area ……………..…………..……..…. 15

Gambar 3.1 Komponen Pokok Mikrohidro ……………………..….…. 31

Gambar 3.2 Diagram Aplikasi Berbagai Jenis Turbin ….............….…. 41

Gambar 4.1 Bagan Alir Penelitian ......................................................... 46

Gambar 5.1 Kurva Durasi Debit Aliran Sungai .................................... 66

Gambar 5.2 Grafik Debit Andalan Dengan Metode F.J.Mock ............... 67

Gambar 5.3 Grafik Curah Hujan Rerata Daerah Bulanan Maksimum .. 68

Gambar 5.4 Grafik Analisis Curah Hujan Rancangan Metode Gumbel. 73

Gambar 5.5 Grafik Banjir Rancangan Metode Rational Berdasarkan

Analisis Frekuensi Metode Gumbel ................................... 75

Gambar 5.6 Sketsa Penampang Rata-Rata Sungai Marimpa ............... 80

Gambar 5.7 Tinggi Muka Air di Atas Mercu Bendung ......................... 81

Gambar 5.8 Sketsa Bangunan Bendung dan Intake .............................. 82

Gambar 5.9 Type Pintu Intake .............................................................. 84

Gambar 5.10 Sketsa Potongan Memanjang Saluran Pembawa .............. 86

Gambar 5.11 Skema Potongan Memanjang Bangunan Pengendap

Sedimen ............................................................................. 87

Gambar 5.12 Sketsa Bangunan Kantong Sedimen .................................. 90

xv

Gambar 5.13 Koefisien Kehilangan Tinggi Energi Untuk Peralihan-

Peralihan Saluran Trapesium ke Pipa, dan Sebaliknya ..... 92

Gambar 5.14 Ketersediaan Daya & Produksi Energi .............................. 97

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A Tabel PN.1 Hubungan Suhu (T) dengan nilai ea (mbar),

W, (1-W) dan f (t) ………………………………………… 100

Lampiran B Tabel PN.2 Besaran Nilai Angot (Ra) dalam Evaporasi

Ekivalen (mm/hari) dalam hubungannya dengan

letak lintang (untuk daerah Indonesia, antara

5 LU sampai 10 LS)……………………………………….. 101

Lampiran C Tabel PN.3 Hubungan nilai (Rs) dengan (Ra) dan (n/N)

Rs = (0,25 + 0,54 n/N). Ra ………………………………… 102

Lampiran D Tabel PN.4 Hubungan antara (ea) dan (ed) untuk berbagai

keadaan (RH) guna penggunaan rumus Penman……………. 103

Lampiran E Tabel PN.5 Besaran f (ed), f (ed) = 0,34 – 0,044 √𝑒𝑑,

guna perhitungan rumus Penman………………………….. 104

Lampiran F Tabel PN.6 Besaran f (n/N), f (n/N) = 0,1 + 0,9 n/N,

guna perhitungan rumus Penman………………………… 105

Lampiran G Tabel PN.7 Besaran f (u), f (u) = 0,27 (1 + U x 0,864),

guna perhitungan rumus Penman…………………………. 105

Lampiran H Tabel PN.8 Besaran angka koreksi (c) bulanan untuk rumus

Penman (berdasarkan perkiraan perbandingan kecepatan

angin siang/malam di daerah Indonesia)…………………. 106

Lampiran I Tabel Nilai Q/n0,5

dan R/n0,5

……………………………… 106

Lampiran J Tabel Hubungan Reduksi Data Rata-rata (Yn) dengan

Jumlah Data (n) ………………………………………….... 107

Lampiran K Tabel Hubungan Antara Deviasi Standar (Sn) dan Reduksi

Data dengan Junmlah Data (n) ………………………………. 108

Lampiran L Data Curah Hujan Harian .…………………..………….……109

Lampiran M Dokumentasi Lokasi Penelitian …………………….……… 119

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Listrik merupakan salah satu utilitas utama perumahan yang harus

di penuhi di dalam pembangunan suatu perumahan baik perumahan

sederhana maupun di dalam pembanguan rumah susun. Permasalahan

yang ada saat ini adalah terbatasnya suplai tenaga listrik yang

mengakibatkan krisis energi tenaga listrik.

Daerah-daerah terpencil dan pedesaan umumnya tidak terjangkau

jaringan listrik. Dalam kondisi dinamika, solusi yang memadai adalah

dengan menyediakan pembangkit listrik setempat seperti generator

(genset) yang menggunakan bahan bakar minyak (BBM). Solusi lainnya

adalah menggunakan sumber energi lain yang berasal dari air, angin,

cahaya matahari, dan biomass. System ini lazim disebut dengan

pembangkit listrik skala kecil tersebar (PSK Tersebar) yang dianjurkan

untuk menggunakan energi terbarukan. Hal ini juga tidak memungkinkan

bagi perumahan di perkotaan mengingat krisisnya energy yang ada pada

saat ini.

Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi

pembangkit listrik yang menggunakan energy air. Kondisi air yang bisa

dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah

memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu dari instalasi. Semakin

besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakin

besar energy yang bias dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

Dengan melihat keadaan daerah Pinembani dan sekitarnya yang

belum terjangkau jaringan listrik, merupakan alasan mendasar untuk

memberdayakan potensi air sungai Marimpa menjadi sumber pembangkit

tenaga listrik yang diharapakan dapat membantu masyarakat Pinembani,

2

khusunya desa Dangaraa dalam meningkatkan keadaan ekonomi dan

memenuhi kebutuhan kelistrikan di daerah tersebut. Untuk itulah akan

direncanakan PLTMH yang system pengalirannya menggunakan saluran

terbuka dan tertutup (pipa).

Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis akan membahas tentang

“Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Di

Sungai Marimpa Kecamatan Pinembani”.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada penulisan ini adalah :

1. Debit yang dihasilkan dari aliran sungai Marimpa.

2. Daya yang bisa dihasilkan dari aliran sungai Marimpa.

3. Besarnya kebutuhan listrik yang akan digunakan masyarakat desa

Dangraa.

1.3 Maksud dan Tujuan

Maksud dari penulisan ini adalah untuk melakukan suatu survey

dan study kelayakan pemanfaatan sumber air sungai Marimpa dalam

Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) yang bisa

memenuhi kebutuhan listrik pada masyarakat Pinembani.

Tujuan penulisan ini yaitu untuk menghitung debit andalan, daya

yang bisa dihasilkan dan membuat desain dasar Pembangkit Listrik

Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dengan mengacu pada sistem sejenis yang

sudah terpasang di daerah lain.

1.4 Manfaat Penelitian

Secara khusus Perencanaan PLTMH di Sungai Marimpa

diperuntukkan bagi penulis mengaplikasikan ilmunya yang diperoleh dari

Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Tadulako pada Sungai

Marimpa Kecamatan Pinembani, secara umum Perencanaan PLTMH di

Sungai Marimpa dengan daya yang dihasilkan akan diperuntukkan sebagai

3

penerangan untuk masyarakat, pendidikan, industri kecil maupun lahan

penelitian yang mungkin dapat dilaksankan didaerah tersebut.

1.5 Metode Penulisan

Dalam penulisan ini, penulis menggunakan beberapa metode yaitu:

1. Studi Pustaka

Yaitu berupa studi literature serta mengutip bagian-bagian yang ada

relevansinya dengan judul tugas akhir ini.

2. Pengumpulan Data

Mencari data-data yang diperlukan dalam penulisan tugas akhir, data-

datanya berupa :

a. Data Primer, adalah data yang diperoleh langsung dari lapangan

oleh peneliti.

b. Data Sekunder, adalah data yang diperoleh atau dikumpulkan dari

berbagai sumber.

3. Pengolahan Data

Data-data yang telah diperoleh baik data primer maupun data

sekunder diolah untuk dianalisa.

4. Analisa dan Pembahasan

Melakukan analisa terhadap pokok permasalahan penulisan yang

didukung oleh data yang diperoleh serta variable-variabel lain yang

sesuai, dan memberikan pembahasan terhadap hasil yang diperoleh.

5. Kesimpulan dan Saran

Memberikan kesimpulan dan saran mengenai langkah apa yang bisa

dilakukan terhadap permasalahn yang diteliti.

4

BAB II

GAMBARAN UMUM LOKASI PENELITIAN

2.1 Letak Daerah Penelitian

Lokasi penelitian ini terletak di Desa Dangraa yaitu di Kecamatan

Pinembani Kabupaten Donggala.

Jarak antara Desa Dangraa kecamatan Pinembani dengan kota Palu

±48 km yang dapat ditempuh dengan menggunakan kendaraan roda 4 sejauh

30 km dan dilanjutkan dengan menggunakan kendaraan roda 2 sejauh 18

km. Rencana Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) ini berada

pada bagian hulu Bangkalang (Sungai) Marimpa. Jarak antara pusat desa

Dangraa Kec.Pinembani dengan lokasi rencana PLTMH adalah lebih kurang

4 km, dengan Pemukiman terdekat adalah 2 km.

2.2. Kondisi Sosial Ekonomi

2.2.1. Tata Guna Lahan

Desa Dangaraa dengan luas wilayah 7,24 Km2 terdiri dari :

- Lahan Kering

a. Bangunan Halaman 2,3 Ha.

b. Kebun 124 Ha.

c. Huma 25 Ha.

d. Rawa 1 Ha.

e. Hutan Negara 227 Ha.

f. Lahan Kosong 136 Ha.

g. Lainnya 183 Ha.

- Tanah Sawah Irigasi Sederhana 25,7 Ha.

Jumlah 724 Ha.

Bagian hulu sungai ini masih merupakan kawasan hutan.

Sedangkan disekitar rencana pembangunan PLTMH ini, sungai

5

mengalir melalui kawasan perkebunan coklat dan kelapa

masyarakat. Tata guna lahan pada lokasi rencana bangunan

pengambilan hingga rumah pembangkit adalah lahan perkebunan

masyarakat.

2.2.2. Pendidikan

Dengan asumsi anak usia sekolah terdapat 25% sehingga

jumlah penduduk usia sekolah pada desa ini adalah 53 anak. Sarana

pendidikan yang ada adalah I SD dengan ruang kelas sejumlah 3

buah dan ruang belajar 6 buah.

2.2.3. Populasi

Pada tahun 2008 (data statistik terakhir), jumlah penduduk

desa Dangaraa 315 jiwa dengan jumlah rumah tangga 67 KK.

Dengan luas wilayah Desa Dangaraa 7,24 km2, maka kepadatan

penduduk desa ini adalah hanya 14 jiwa/km2.

(Sumber : Badan

Pusat Statistik Sulawesi Tengah).

2.3 Kondisi Topografi

2.3.1. Gambaran Umum Lokasi

Kecamatan Pinembani merupakan sebagian besar wilayahnya

adalah pegunungan. Salah satu sungai pada kecamatan Pinembani

adalah sungai Marimpa yang terletak di desa Dangraa yang

menjadi wilayah penelitian untuk perencanaan PLTMH. Topografi

disekitar lokasi rencana PLTMH Sungai Marimpa adalah

perbukitan. tinggi tebing rata-rata 2 meter dengan kemiringan 450.

Dari rencana bendung/intake ke hilir, kemiringan dasar sungai

adalah 9,88 % dan tinggi tebing rata-rata 3 meter.

Skema PLTMH ini berada pada bagian kanan sungai dengan

pertimbangan topografi lebih datar dan rata dari pada bagian kiri

sehingga dalam perencanaannya lebih muda.

6

2.3.2. Peta Topografi

Dalam studi ini digunakan peta topografi yaitu peta rupa

bumi Indonesia skala 1 : 50.000 sumber BAPPEDA. Disamping

itu, juga digunakan peta topografi disekitar lokasi dengan skala

1:10.000 yang mencakup lokasi bendung, jalur pipa dan rumah

pembangkit dari hasil pengukuran langsung di lapangan.

2.4 Kondisi Hidrologis

2.4.1. Umum

Pada perencanaan pembangunan PLTMH ini, data hidrologi

digunakan untuk memperhitungkan daya dan dimensi struktur

bangunan sipil yang diperlukan. Data hidrologi yang diperlukan

guna merencanakan PLTMH antara lain : data curah hujan, data

klimatologi, perhitungan debit jangka panjang (longterm run off)

dan perhitungan tinggi banjir.

Sehubungan dengan pemanfaatan sumber daya air sungai

Marimpa ini, Data yang digunakan berupa data sekunder yang di

peroleh dari kantor Badan Pusat Statistik (BPS) Sulawesi Tengah,

kantor BAPEDA Sulawesi Tengah Kantor PU Direktorat Jenderal

Sumber Daya Air Balai Sulawesi III.

2.4.2. Iklim

Berdasarkan data klimatologi pada stasiun Lalundu, dengan

serial data dari tahun 2000 sampai dengan 2009, dibuatlah tabulasi

iklim seperti yang disajikan pada tabel 2.1 sampai dengan 2.4.

sebagai berikut :

7

Tabel 2.1. Kelembaban Relatif Stasiun Porame

7

8

Tabel 2.2. Temperatur Rata-rata Bulanan Stasiun Porame

8

9

Tabel 2.3. Kecepatan Angin Bulanan Stasiun Porame

9

10

Tabel 2.4. Penyinaran Matahari Bulanan Stasiun Porame

10

11

2.4.3 Kualitas Air

Saat dilakukan survey tidak tampak adanya tanda-tanda

kehawatiran tentang kualitas air. Hal ini juga ditunjukkan oleh

adanya ternak masyarakat yang memakai air sungai ini sebagai air

minum.

2.4.4 Curah Hujan

Berdasarkan data curah hujan harian pada stasiun Tanamea

dan Porame, dengan serial data dari tahun 2000 sampai dengan

2010, dibuatlah tabulasi curah hujan bulanan seperti yang disajikan

pada tabel 2.5. sebagai berikut:

12

Tabel 2.5.. Curah Hujan Bulanan Stasiun Porame (mm/bln.)

12

13

L

Gambar 2.1 Lokasi Penelitian 1

3

14

Gambar 2.2 Lokasi Penelitian 14

15

Gambar 2.3 Daerah Cathment Area 15

16

BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

3.1 Umum

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH), mempunyai

kelebihan dalam hal biaya operasi yang rendah jika dibandingkan dengan

Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), karena minihidro

memanfaatkan energi sumber daya alam yang dapat diperbarui, yaitu

sumber daya air (Endardjo, et, all 1998). Dengan ukurannya yang kecil

penerapan mikro hidro relative mudah dan tidak merusak lingkungan.

Rentang penggunaannya cukup luas, terutama untuk menggerakkan

peralatan atau mesin-mesin yang tidak memerlukan persyaratan stabilitas

tegangan yang akurat (Endardjo, et, all 1998).

Analisa hidrologi sangat diperlukan dalam merencanakan

pembangkit listrik mikrohidro, yaitu untuk menentukan debit andalan dan

debit pembangkit yang diperlukan untuk menentukan kapasitas dan energi

yang dihasilkan oleh PLTMH tersebut.

3.2 Debit Andalan

Guna mendapatkam kapasitas PLTM, tidak terlepas dari

perhitungan berapa banyak air yang dapat diandalakan untuk

membangkitkan PLTM. Debit anadalan adalah debit minimum (terkecil)

yang masih dimungkinkan untuk keamanan operasional suatu bangunan

air, dalam hal ini adalah PLTM.

Debit minimum sungai dianalisis atas dasar debit hujan sungai.

Dalam perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ini,

dikarenakan minimalnya data maka metode perhitungan debit andalan

menggunakan metode simulasi perimbangan air dari Dr. F.J.Mock

(KP.01,1936). Dengan data masukan dari curah hujan di Daerah Aliran

Sungai, evapotranspirasi, vegetasi dan karakteristik geologi daerah aliran.

17

Metode ini menganggap bahwa air hujan yang jatuh pada daerah

aliran (DAS) sebagian akan menjadi limpasan langsung dan sebagian akan

masuk tanah sebagai air infiltrasi, kemudian jika kapasitas menampung

lengas tanah sudah terlampaui, maka air akan mengalir ke bawah akibat

gaya gravitasi

3.2.1 Metode Penman Modifikasi

Data terukur yang dibutuhkan yaitu letak lintang (LL), suhu udara

(t), kecerahan matahari (n/M), kecepatan angin (u) dan kelembaban

relatif (RH) dengan rumus :

Eto = c x Eto*

Eto* = W(0,75 x Rs – Rn1) + (1 – W) x (f(u) x (ea –ed) … (3.1)

Dimana :

c = Factor koreksi penman

w = Factor penimbangan untuk suhu dan elevasi daerah

Rs = Jumlah radiasi gelombang pendek

Rs = (0,25 + 0,54 n/M) x Ra ………………………….. (3.2)

Ra = Radiasi gelombang pendek yang memenuhi batas luar

Atmosfer (mm/hr)

n =Rata-rata cahaya matahari sebenarnya dalam satu hari (jam)

N = Lama cahaya matahari maksimum yang mungkin dalam

satu hari

Rn = Radiasi bersih gelombang panjang (mm/hr)

Rn = f(t) x f(ed) x f(n/N)……………………………… (3.3)

f(t) = fungsi suhu

f(ed) = fungsi tekanan uap

f(n/N) = fungsi kecerahan matahari

f(u) = 0,27 (1 + u x 0,864) ............................................ (3.4)

f(u) = fungsi kecepatan angin

f(n/N) = 0,1 + 0,9 n/N ....................................................... (3.5)

18

ea-e = defisit tekanan uap yaitu selisih antara tekanan uap jenuh

(ea) pada T rata-rata dalam (mbar) dan tekanan uap

sebenarnya (ed) dalam (mbar)

ea=ed = ea x RH/100.......................................................... (3.6)

Tabel 3.1. Hubungan antara T dengan Ea, W dan f(T)

Tabel 3.2.Radiasi ekstra matahari (Ra) dalam evaporasi ekivalen

(mm/hari) dalam hubungan dengan letak lintang (untuk daerah

Indonesia, antara 5 LU - 10 LS)

Ea W (1 - W)

mbar

20 23,40 0,68 0,32 14,60

21 24,90 0,70 0,30 14,80

22 26,40 0,71 0,29 15,00

23 28,10 0,72 0,28 15,20

24 29,80 0,73 0,27 15,40

25 31,70 0,74 0,26 15,70

26 33,60 0,75 0,25 15,90

27 35,70 0,76 0,24 16,10

28 37,80 0,77 0,23 16,30

29 40,10 0,78 0,22 16,50

30 42,40 0,78 0,22 16,70

31 44,90 0,79 0,21 17,00

32 47,60 0,80 0,20 17,20

33 50,30 0,81 0,19 17,50

34 53,20 0,81 0,19 17,70

35 56,20 0,82 0,18 17,90

36 59,40 0,83 0,17 18,10

37 62,80 0,84 0,16 18,30

38 66,30 0,84 0,16 18,50

39 69,90 0,85 0,15 18,70

suhu (T) f (T)Elevasi 1 - 250 m

19

Tabel 3.3. Maksimum Penyinaran Matahari (N)

3.2.2. Metode Meteorological Water Balance Dr. F.J. Mock

Metode ini ditemukan oleh Dr. F.J. Mock pada tahun 1973

dimana metode ini didasarkan atas fenomena alam dibeberapa

tempat di Indonesia. Dengan metode ini, besarnya aliran dari data

curah hujan , karakteristik hidrologi daerah pengaliran dan

evapotranspirasi dapat dihitung. Pada dasarnya metode ini adalah

hujan yang jatuh pada catchment area sebagian akan hilang sebagai

evapotranspirasi, sebagian akan langsung menjadi aliran

permukaan (direct run off) dan sebagian lagi akan masuk kedalam

tanah (infiltrasi), dimana infiltrasi pertama-tama akan menjenuhkan

top soil, kemudian menjadi perkolasi membentuk air bawah tanah

(ground water) yang nantinya akan keluar ke sungai sebagai aliran

dasar (base flow). Adapun ketentuan dari metode ini adalah sebagai

berikut :

1. Data meteorologi

Data meterologi yang digunakan mencakup :

a. Data presipitasi dalam hal ini adalah curah hujan bulanan dan

data curah hujan harian.

b. Data klimatologi berupa data kecepatan angin, kelembapan

udara, tempratur udara dan penyinaran matahari untuk

menentukan evapotranspirasi potensial (Eto) yang dihitung

berdasarkan metode “ Penman Modifikasi “

2. Evapotranspirasi Aktual ( Ea)

Penentuan harga evapotranspirasi actual ditentuakan

berdasarkan persamaan :

Lintang

Utara

Lintang

Selatan

10 11,60 11,80 12,00 12,30 12,60 12,70 12,60 12,40 12,10 11,80 11,60 11,50

5 11,80 11,90 12,00 12,00 12,30 12,30 12,40 12,30 12,10 12,00 11,90 11,80

0 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00

Jul AugJan Peb AprMar Mei Jun

Jul Aug Sep Okt Mei Jun

Sept Nop DesOkt

AprPeb MarNop Des Jan

20

E = Eto x d/30 x m …………..……………. (3.7)

E = Eto x (m / 20) x (18-n) ……….………………. (3.8)

Ea = Eto – E ………………………… (3.9)

Dimana :

Ea = Evapotranspirasi aktual (mm)

Eto = Evapotranspirasi potensial (mm)

d = 27 – (3/2) x n

n = jumlah hari hujan dalam sebulan

m = Perbandingan permukaan tanah tanah yang tidak

tertutup dengan tumbuh-tumbuhan penahan hujan koefisien

yang tergantung jenis areal dan musiman dalam % )

m = 0 untuk lahan dengan hutan lebat.

m = Untuk lahan dengan hutan sekunder pada akhir musim

dan bertambah 10 % setiap bulan berikutnya.

m = 10 – 40% untuk lahan yang erosi

m = 30 –50 % untuk lahan pertanian yang diolah ( sawah )

3. Keseimbangan air dipermukaan tanah (S)

a. Air hujan yang mencapai permukaan tanah dapat dirumuskan

sebagai berikut :

S = R – Ea ……………………….…… (3.10)

Dimana :

S = Keseimbangan air dipermukaan tanah

R = Hujan Bulanan

Ea = Evapotranspirasi Aktual

Bila harga positif (R > Ea) maka air akan masuk ke dalam

tanah bila kapasitas kelembapan tanah belum terpenuhi.

Sebaliknya bila kondisi kelembapan tanah sudah tercapai

maka akan terjadi limpasan permukaan (surface runoff).

Bila harga tanah S negatif ( R > Ea ) , air hujan tidak dapat

masuk kedalam tanah (infltrasi) tetapi air tanah akan keluar

dan tanah akan kekurangan air (defisit)

21

b. Perubahan kandungan air tanah (soil storage) tergantung dari

harga S. Bila S negatif maka kapasitas kelembapan tanah

akan kekurangan dan bila harga S positif akan menambah

kekurangan kapasitas kelembapan tanah bulan sebelumnya.

c. Kapasitas kelembapan tanah (soil moisture capacity). Didalam

memperkirakan kapasitas kelembapan tanah awal diperlukan

pada saat dimulainya perhitungan dan besarnya tergantung

dari kondisi porositas lapisan tanah atas dari daerah

pengaliran. Biasanya diambil 50 s/d 250 mm, yaitu kapasitas

kandungan air didalam tanah per m3. semakin besar porositas

tanah maka kelembapan tanah akan besar pula.

d. Kelebihan Air (water surplus)

Besarnya air lebih dapat mengikuti formula sbb :

WS = S - Tampungan tanah ...………… (3.11)

Dimana :

WS = water surplus

S = R- Ea

Tampungan Tanah = Perbedaan Kelembapan tanah.

4. Limpasan dan penyimpanan air tanah (Run off dan Ground

Water storage ).

a. Infiltrasi (i)

Infiltrasi ditaksir berdasarkan kondisi porositas

tanah dan kemiringan daerah pengaliran. Daya infiltrasi

ditentukan oleh permukaan lapisan atas dari tanah. Misalnya

kerikil mempuyai daya infiltrasi yang lebih tinggi

dibandingkan dengan tanah liat yang kedap air. Untuk lahan

yang terjal dimana air sangat cepat menikis diatas permukaan

tanah sehingga air tidak dapat sempat berinfltrasi yang

menyebabkan daya infiltrasi lebih kecil. Formula dari

infiltrasi ini adalah sebagai berikut :

22

i = Koefisien Infiltrasi x WS ……………...… (3.12)

Dimana :

i = Infiltrasi (Koefisien Infiltrasi (i) = 0 s/d 1,0 )

WS = kelebihan air

b. Penyimpanan air tanah (ground water storage)

Pada permulaan perhitungan yang telah ditentukan

penyimpanan air awal yang besarnya tergantung dari kondisi

geologi setempat dan waktu.Persamaan yang digunakan

adalah (sumber : PT. Tricon Jaya, Sistim Planing Irigasi

Ongka Persatuan Kab. Donggala Hal V-4)

Vn = k. (Vn – 1) + ½ (1 + k ) in …………….. (3.13)

Dimana :

Vn = Volume simpanan ait tanah periode n ( m3)

Vn – 1 = Volume simpanan air tanah periode n – 1 (m3)

K = qt/qo = Faktor resesi aliran air tanah (catchment

are recession factor ). Faktor resesi aliran tanah (k)

berkisar antara 0 s/d 1

qt = Aliran tanah pada waktu t (bulan ke t)

qo = Aliran tanah pada awal (bulan ke 0)

in = Infiltrasi bulan ke n (mm)

Untuk mendapatkan perubahan volume aliran air dalam tanah

mengikuti persamaan : Vn = Vn - Vn – 1 …. (3.14)

c. Limpasan (Run off )

Air hujan atau presipitasi akan menempuh tiga jalur menuju

kesungai. Satu bagian akan mengalir sebagai limpasan

permukaan dan masuk kedalam tanah lalu mengalir ke kiri

dan kananya membentuk aliran antara. Bagian ketiga akan

berperkolasi jauh kedalam tanah hingga mencapai lapisan air

tanah. Aliran permukaan tanah serta aliran antara sering

digabungkan sebagai limpasan langsung (direc runoff)

23

Untuk memperoleh limpasan, maka persamaan yang

digunakan adalah :

BF = I - ( Vn ) ………………....................... (3.15)

Dro = WS – I …………………………........ (3.16)

Ron = BF +Dro ……….…………………….. (3.17)

Dimana :

BF = Aliran dasar (M3/dtk/km)

I = Infltrasi (mm)

Vn = Perubahan volume aliran tanah (M3)

Dro = Limpasan Langsung (mm)

WS = Kelebihan air

Ron = Limpasan periode n (M3/dtk/km

2)

d. Banyaknya air yang tersedia dari sumbernya.

Persamaan yang digunakan adalah

Qn = Ron x A .…………………………. (3.18)

Dimana :

Qn = Banyaknya air yg tersedia dari sumbernya

periode n (m3/dtk)

A = Luas daerah tangkapan (catchment area) Km2

3.3 Tinjauan Teknis

3.3.1 Pengertian dan prinsip PLTA

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah suatu

bentuk perubahan tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu

menjadi tenaga listrik, dengan menggunakan turbin air dan

generator. Daya (power) yang dihasilkan dapat dihitung

berdasarkan rumus berikut (Arismunandar dan Kuwahara, 1991) :

P = 9,8 x Heff

x Q (kW) ................................................... (3.19)

24

Dimana :

P = Tenaga yang dikeluarkan secara teoritis

H = Tinggi air jatuh efektif (m)

Q = Debit Pembangkit (m3/det)

9,8 = Percepatan grafitasi = 9,81m/s2

Sebagaimana dapat dipahami dari rumus tersebut di atas,

daya yang dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi jatuh dan debit

air, oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung

dari pada usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang

besar secara efektif dan ekonomis. Pada umumnya debit yang besar

membutuhkan fasilitas dengan ukuran yang besar misalnya,

bangunan ambil air (intake), saluran air dan turbin (Arismunandar

dan Kuwahara, 1991).

3.3.2 Penentuan Tinggi jatuh Efektif

1. Jenis saluran air

Tinggi jatuh efektif dapat diperoleh dengan mengurangi

tinggi jatuh total (dari permukaan air pada pengambilan sampai

permukaan air saluran bawah) dengan kehilangan tinggi pada

saluran air (Arismunandar dan Kuwahara, 1991). Tinggi jatuh

penuh (Full head) adalah tinggi air yang bekerja efektif pada

turbin yang sedang berjalan. Untuk jenis saluran air, bila

diketahui permukaan air pada bangunan pengambilan dan

saluran bawah serta debit air, maka tinggi jatuh efektif

kemudian dapat ditentukan, dengan dasar pertimbangan

ekonomis. Misalnya, bila kehilangan tinggi jatuh air dapat

dikurangi dengan memperbesar penampang saluran air atau

memperkecil kemiringannya, maka tinggi jatuh dapat digunakan

dengan efektif (Arismunandar dan Kuwahara, 1991).

2. Jenis waduk atau waduk pengatur

Jika naik turunnya permukaan air waduk sudah dapat

ditentukan, maka tinggi jatuh efektif maksimum dan minimum

25

dapat ditentukan seperti diuraikan diatas, sesuai dengan

permukaan air waduk dalam keadaan maksimum dan minimum.

Namun apanila naik turunnya permukaan air yang ada sangat

besar, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut :

a) Tinggi jatuh normal

Ini adalah tinggi jatuh efektif yang dipakai sebagai dasar

untuk menentukan tenaga yang dihasilkan atau efisiensi dari

turbin. Pada umumnya turbin dapat bekerja dengan efisiensi

maksimal pada tinggi jatuh ini.

b) Perubahan tinggi jatuh

Kapasitas efektif waduk dan naik turunnya permukaan air

waduk ditentukan berdasarkan atas daya puncak yang

dihasilkan dan lamanya hal ini berlangsung ; hal ini

disesuaikan dengan hubungan antara penyediaan dan

kebutuhan tenaga, rencana penyediaan tenaga pada musim

kemarau, pemanfaatan air banjir, dan lain-lain.

3.3.3 Penentuan Debit Turbin

1. Debit maksimum

Debit maksimum turbin ditentukan sedemikian rupa

sehingga biaya konstruksinya menjadi minimum berdasarkan

lengkung debit sepuluh tahun terakhir atau lebih. Nilainya pada

umumnya dua kali debit dalam musim kemarau (Arismunandar

dan Kuwahara, 1991).

2. Jumlah air pasti

Jumlah air pasti (firm water quantity) adalah jumlah air

yang pasti dapat dimanfaatkan sepanjang tahun. Ini diperoleh

dari jumlah air dalam musim kering dikurangi dengan jumlah air

yang dialirkan dibagian hilir untuk keperluan pengairan,

perikanan, pariwisata, dan lain-lain (Arismunandar dan

Kuwahara, 1991).

26

3.4 Klasifikasi PLTA

3.4.1 Penggolongan Berdasarkan Tinggi Terjunan (Arismunandar

dan Kuwahara, 1997).

Pusat listrik jenis terusan air (water way) adalah pusat

listrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) dihulu sungai,

dan mengalirkan air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan

(gradient) yang agak kecil. Tenaga listrik dibangkitkan dengan

memanfaatkan tinggi terjun dengan kemiringan sungai tersebut.

Jenis bendungan (dam) adalah jenis pusat listrik dengan

bendungan yang melintang sungai guna menaikan permukaan air

dibagian hulu bendungan dan membangkitkan tenaga listrik

dengan memanfaatkan tinggi terjun yang diperoleh antara

disebelah hulu dan hilir sungai.

Pusat listrik jenis bendungan dan terusan air merupakan

jenis gabungan dari kedua jenis tersebut diatas. Jenis ini

membengkitkan tenaga listrik dengan menggunakan tinggi terjun

yang didapat dari bendung dan terusan.

3.4.2 Penggolongan Menurut Aliran Air

Pusat listrik jenis aliran sungai langsung (run of river)

kerap kali dipakai pada pusat listrik jenis saluran air. Jenis ini

membangkitkan tenaga listrik dengan memanfatkan aliran air

sungai itu sendiri secara alamiah.

Pusat listrik dengan kolam pengatur (regulating pond)

mengatur aliran sungai setiap hari atau setiap minggu dengan

menggunakan kolam pengatur yang dibangun melintang sungai dan

membangkitkan tenaga listrik sesuai dengan perubahan beban.

Pusat listrik jenis waduk (reservoir) mempunyai sebuah

bendungan besar yang dibangun melintang. Dengan demikian

terjadi sebuah danau buatan, kadang-kadang sebuah danau asli

dipakai sebagai waduk. Air yang dihimpun dalam musim hujan

27

dikeluarkan pada musim kemarau, jadi pusat listrik jenis ini sangat

berguna untuk pemakaian sepanjang tahun.

Pusat listrik jenis pompa (pumped storage) adalah jenis

PLTA yang memanfaatkan tenaga listrik yang berlebihan pada

musim hujan atau pada saat pemakaian tenaga listrik berkurang

pada tengah malam. Pada waktu itu air dipompa ke atas dan

disimpan dalam waduk. Jadi pusat listrik jenis ini memanfaatkan

kembali air yang didapat untuk membangkitkan tenaga listrik pada

beban puncak pada siang hari.

3.5 Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)

3.5.1 Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air

Akhir-akhir ini di dunia termasuk negara-negara maju,

memperhatikan pembangunan PLTA berkapasitas kecil. Pembagian

PLTA dengan kapasitas kecil pada umumnya adalah sebagai

berikut (Patty, 1995) :

1. PLTA mikro < 100 kW

2. PLTA mini 100 - 999 kW

3. PLTA kecil 1000 - 10000 kW

Dengan kemajuan teknis, tinggi = 1 – 1,5 m dapat

digunakan dan kapasitas turbin dapat dibuat 4 – 5 kW. Salah satu

sebab bagi negara-negara maju membangun PLTA berkapasitas

kecil ini adalah harga minyak OPEC yang terus meningkat

sekarang ini, di samping bertambahnya kebutuhan listrik (Patty,

1995).

Di Indonesia salah satu program pemerintah adalah listrik

masuk desa terpencil di daerah pegunungan, pembangunan PLTA

menghubungkan desa ini dengan hantaran tegangan tinggi tidaklah

ekonomis. Berdasarkan pertimbangan diambil langkah-langkah

berikut dalam perencanaan PLTA mikro hidro untuk suatu daerah

pedesaan (Patty, 1995) :

28

1. Mempelajari bangunan air irigasi (irigasi, drainase dan lain-

lain) yang sudah ada di desa tersebut.

2. Meneliti bahan bangunan yang terdapat di tempat serta

pendidikan masyarakat desa.

3. Meneliti mesin yang hendak dipakai, lebih baik digunakan

mesin yang lebih mahal tetapi memerlukan biaya yang lebih

sedikit dan waktu yang lebih singkat untuk reparasi.

3.5.2 Penerapan Teknologi Mikro Hidro

Sekarang ini masih menghadapi berbagai kendala,

sehingga baru sebagian kecil dari potensi tenaga air yang ada di

daerah irigasi dan sungai-sungai kecil diseluruh Indonesia yang

sudah dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga mikro hidro.

Kendala utama yang perlu diatasi dengan sebaik-baiknya adalah

bahwa sampai sekarang teknologi mikro hidro belum dapat

mencapai nilai komersial yang baik. Mikro hidro masih disebut

secara pesanan, sehingga mikro hidro dengan kehandalan tinggi

yang disebut dengan teknologi maju membutuhkan biaya investasi

awal yang besar. Sebaliknya, mikro hidro yang dibuat dengan

menggunakan teknologi sederhana, walaupun tidak membutuhkan

biaya investasi awal yang besar, pada umumnya mempunyai

kehandalan rendah dan masih memerlukan biaya pemeliharaan

yang tinggi untuk menjamin kelangsungan operasinya. Selain itu,

mikro hidro yang kehandalannya rendah sering mengalami

gangguan pengopersaian yang dapat merugikan konsumen

(Endardjo, et all, 1998).

Pengembangan rancang bangun mikro hidro standar PU

dimaksudkan sebagai upaya standarisasi untuk mengembangkan

mikro hidro standar yang mempunyai kehandalan tinggi dengan

biaya investasi awal yang layak (Endardjo, et all, 1998).

29

3.5.3 Rancangan Konsep Rancang Bangun Mikrohidro

Dari hasil studi awal telah dapat disiapkan rancangan

konsep rancang standar PU yang masih bersifat sementara dan

akan terus disempurnakan (Endardjo,et,all,1998).

1. Konstruksi bangunan sipil

Saluran kolam tandon dan bagian-bagiannya dibuat dari

komponen-komponen modular saluran terbuka (U-Ditch)

beton pracetak yang diproduksi secara pabrikasi.

Pipa pesat dan bagian-bagiannya dibuat dari komponen-

komponen modular pipa beton pracetak yang diproduksi

secara pabrikasi.

Bak penampung belakang, untuk menampung aliran air

dari turbin, dibuat dari komponen modular beton pracetak

yang diproduksi secara pabrikasi.

Rumah pembangkit merupakan rumah sederhana dengan

dinding dari pasangan bata/batako atau papan dan atap dari

seng gelombang yang secara keseluruhan dibangun

ditempat.

2. Konstruksi peralatan elektro-mekanik

a. Turbin cross flow berikut adaptor pipa pesat dan bagian-

bagian lainnya dibuat dari konstruksi besi plat, besi profil

dan besi cor secara pabrikasi.

b. Generator lengkap dengan pengatur tegangan otomatis

(AVR) menggunakan produk yang tersedia di pasar.

c. Penyelaras daya (kontrol beban) sedang dikaji apakah

akan menggunakan sistem pengontrol kecepatan turbin

atau sistem pembuang kelebihan daya.

d. Panel kontrol (panel daya) menggunakan produk yang

tersedia dipasar.

30

Berikut ini dikemukakam beberapa hal pokok yang menjadi

fokus perhatian dalam pengembangan rancang bangun mikrohidro

standar PU (Endardjo, et, all, 1998) :

1. Sistem Konstruksi

Pemilihan sistem konstruksi dengan komponen-

komponen modular yang dibuat secara pabrikasi didasarkan

pada pertimbangan bahwa biaya konstruksi akan dapat ditekan

serendah mungkin apabila sebagian besar elemen

bangunan/peralatan dibuat secara massal.

2. Kapasitas Daya Mikrohidro

Penetapan kapasitas daya maksimum mikrohidro

sebesar 50 kW didasarkan pada perkiraan sementara (belum

dilakukan studi) bahwa harga komersial mikrohidro yang dapat

diterima oleh pasar tidak lebih dari Rp 150.000.000,- dan harga

per kW mikrohidro untuk kapasitas daya 50 kW maksimum Rp

3.000.000,- perkiraan kasar harga per kW mikrohidro bersifat

sangat sementara karena dalam komponen mikrohidro masih

ada kandungan impor.

3. Kapasitas Tinggi Terjun dan Debit Mikrohidro

Kapasitas tinggi terjun mikrohidro ditetapkan

maksimum 50 m didasarkan pada kemampuan memikul beban

tekanan dari komponen-komponen mikrohidro yang sedang

dikembangkan. Sedangkan kapasitas tinggi terjun minimum

ditetapkan 4 m dimaksudkan untuk membatasi besar debit

mikrohidro agar pada kapasitas daya minimum 10 kW debit

mikrohidro tidak lebih dari 500 liter/det.

3.5.4 Komponen Pokok Mikro Hidro

Merupakan komponen yang paling dominan di dalam

pembanguan PLTM. Komponen ini mempengaruhi besarnya biaya

pembangunan dan perlu diketahui di setiap daerah Indonesia biaya

31

yang diperlukan sangatlah bervariasi. Skema dari sistem PLTMH

dapat dilihat pada gambar d bawah ini :

Dari gambar di atas, suatu rangkaian PLTMH memiliki

bagian-bagian utama sebagai berikut :

1. Dam/Bendungan Pengalih dan Intake (Diversion Weir and

Intake)

Bendung berfungsi untuk menaikkan/mengontrol tinggi air

dalam sungai secara signifikan sehingga memiliki jumlah air

yang cukup untuk dialihkan ke dalam intake pembangkit mikro

hidro di bagian sisi sungai ke dalam sebuah bak pengendap

(Settling Basin). Sebuah bendung dilengkapi dengan pintu air

untuk membuang kotoran/lumpur yang mengendap.

Perlengkapan lainnya adalah penjebak/saringan sampah.

PLTMH umumnya merupakan pembangklit tipe run off river

sehingga bangunan bendung dan intake dibangun berdekatan.

Dengan pertimbangan dasar stabilitas sungai dan aman

Gambar 3.1. Komponen Pokok Mikrohidro

(Sumber : Kristanto, 2007)

32

terhadap banjir, dapat dipilih lokasi untuk bendung (Weir) dan

intake.

Tujuan dari intake adalah untuk memisahkan air dari sungai

atau kolam untuk dialirkan ke dalam saluran, penstock atau bak

penampungan. Tantangan utama dari bangunan intake adalah

ketersediaan debit air yang penuh dari kondisi debit rendah

sampai banjir. Juga sering kali adanya lumpur, pasir dan kerikil

atau puing-puing dedaunan pohon sekitar sungai yang terbawa

aliran sungai.

Beberapa hal yang menjadi pertimbangan dalam memilih

lokasi Bendung (Weir) dan Intake, antara lain :

a. Jalur daerah aliran sungai

Lokasi bendung (Weir) dan intake dipilih pada daerah aliran

sungai dimana terjamin ketersediaan airnya, alirannya

stabil, terhindar banjir dan pengikisan air sungai.

b. Stabilitas lereng yang curam

Oleh karena pemilihan lokasi PLTMH sangat

mempertimbangkan head, sudah tentu pada lokasi lereng

atau bukit yang curam. Dalam mempertimbangkan lokasi

bangunan Bendung (Weir) dan Intake hendaknya

mempertimbangkan stabilitas sedimen atau struktur

tanahnya yang stabil.

c. Memanfaatkan fasilitas saluran irigasi yang ada di pedesaan

Pemanfaatan ini dapat dipertimbangkan untuk efisiensi

biaya konstruksi, karena sudah banyak sungai di pedesaan

telah dibangun konstruksi sipil untuk saluran irigasi.

d. Memanfaatkan topografi alami seperti kolam dan lain-lain

Penggunaan kealamian kolam untuk intake air dapat

memberikan keefektifan yang cukup tinggi untuk

mengurangi biaya, disamping itu juga membantu menjaga

kelestarian alam, tata ruang sungai dan ekosistem sungai.

33

Yang perlu diperhatikan adalah keberlanjutan kolam dan

pergerakan sedimen.

e. Level olume yang diambil (Tinggi Dam) dan level banjir

Karena pembangunan bendung/dam inatek pada bagian

yang sempit dekat sungai, maka level banjir pada daerah itu

lebih tinggi sehingga diperlukan daerah bagian melintang

dam yang diperbesar untuk kestabilan.

f. Perletakan Intake selalu pada posisi terluar dari lengkungan

sungai.

Pertimbangan ini dilakukan untuk memperkecil sedimen

didalam saluran pembawa. Dan sering kali dibuat pintu air

intake untuk melakukan pembilasan sedimen yang terendap

dari intake

g. Keberadaan penggunaan air sungai yang mempengaruhi

keluaran/debit air.

Jika intake untuk pertanian atau tujuan lain yang mengambil

air maka akan mempengaruhi debit sungai.

2. Bak Pengendap (Settling Basin)

Fungsi banguan ini adalah untuk :

a. Penyalur yang menghubungkan intake dengan bak

pengendap sehingga panjangnya harus dibatasi.

b. Mengatur aliran air dari saluran penyalur sehingga harus

mencegah terjadinya kolam pusaran dan aliran turbulen

serta mengurangi kecepatan aliran masuk ke bak pengendap

sehingga perlu bagian melebar.

c. Sbagai bak pengendap adalah untuk mengendapkan

sedimen dimana untuk detil desainnya perlu dihitung

dengan formulasi hubungan panjang bak, kedalaman bak,

antara kecepatan pengendap, dan kecepatan aliran.

d. Sebagai penimbunan sedimen, sehingga harus didesain

mudah dalam pembuangan sedimen.

34

e. Sebagai spillway yang mengalirkan aliran masuk ke bagian

bawah dimana mengalir dari intake.

3. Saluran Pembawa (Channel/headrace)

Saluran pembawa mengikuti kontur permukaan bukit untuk

menjaga energi dari aliran air yang disalurkan.

4. Bak Penenang (Headtank)

Fungsi dari bak penenang adalah sebagai penyaring terakhir

seperti settling basin untuk menyaring benda-benda yang

masih tersisa dalam aliran air, dan merupakan tempat

permulaan pipa pesat (penstock) yang mengendalikan aliran

menjadi minimum sebagai antisipasi aliran yang cepat pada

turbin tanpa menurunkan elevasi muka air yang berlebihan dan

menyebabkan arus baik pada saluran

Pemilihan lokasi bak penenang untuk pembangkit listrik

sakal kecil seringkali berada pada punggung yang lebih tinggi,

beberapa yang dapat dipertimbangkan antara lain :

a. Keadaan topografi dan geologi sungai

Sedapat mungkin dipilih lokasi dimana bagian tanahnya

relative stabil. Dan jika umumnya terdiri dari batuan keras

maka sedapat mungkin dapat mengurangi jumlah pekerjaan

penggalian.

b. Walaupun ditempatkan pada punggung gunung, dipilih

tempat yang relative datar.

c. Mengurangi hubungan dengan muka air tanah yamg lebih

tinggi.

5. Pipa Pesat (Penstock)

Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih

rendah ke sebuah turbin air. Kondisi topografi dan pemilihan

skema PLTMH mempengaruhi tipe pipa pesat (penstock).

Umumnya sebagai saluran ini harus didesain/dirancang secara

benar sesuai kemiringan (head) sistem PLTMH.

35

Pipa penstock merupakan salah satu komponen yang mahal

dalam pekerjaan PLTMH, oleh karena itu desainnya perlu

dipertimbangkan terhadap keseimbangan antara kehilangan

energi dan biaya yang diperlukan. Parameter yang penting

dalam desain pipa penstock terdiri dari material yang

digunakan, diameter dan ketebalan pipa serta jenis sambungan

yang digunakan.

Berdasarkan kondisi topografi yang ada pada lokasi skema

sistem PLTMH, beberapa pertimbangan pemilihan lokasi pipa

pesat (penstock) antara lain adalah :

a. Topografi yang dilewati memiliki tingkat kemiringan yang

memenuhi persyaratan dimana rute pipa pesat harus berada

di bawah minimum garis kemiringan hidraulik.

b. Stabilitas tanah dari daerah yang dilewati

c. Pemanfaatan jalan yang telah ada atau tersedia

6. Rumah Pembangkit (Power House)

Sesuai posisinya, rumah pembangkit ini dapat

diklasifikasikan kedalam tipe di atas tanah, semi di bawah

tanah, di bawah tanah. Sebagian besara rumah pembangkit

PLTMH adalah di atas tanah. Untuk pertimbangan desain

rumah pembangkit, perlu dipertimbangkan :

a. Lantai rumah pembangkit dimana peralatan PLTMH

ditempatkan, perlu memperhatikan kenyamanan selama

operasi, mengelola, melakukan perawatan dimana terjadi

pekerjaan pembongkaran dan pemasangan peralatan.

b. Memiliki cukup cahaya masuk untuk penerangan di siang

hari dan adanya ventilasi udara.

c. Kenyamanan jika operator berada didalamnya seperti untuk

melakukan pengendalian ataupun pencatatan secara manual

Konstruksi untuk desain rumah pembangkit PLTMH juga

tidak terlepas dari skema system PLTMH yang bergantung

36

pada jenis dan tipe turbin yang digunakan, dan sirkulasi air

yang dikeluarkan setelah menggerakkan turbin. Karena itu ada

beberapa pertimbangan tipe desain rumah pembangkit sesuai

jenis turbin yang digunakan, sebagai berikut :

a. Rumah pembangkit menggunakan turbin jenis “Turbin

Implus”

Desain konstruksi rumah pembangkit ini perlu

mempertimbangkan jarak bebas antara dasar rumah

pembangkit dengan permukaan air buangan turbin

(afterbay). Pada kasus turbin implus (turbin pelton, turgo

dan crossflow), air yang dilepas oleh runner turbin secara

langsung dikeluarkan kedalam udara di tailrace. Permukaan

air di bawah turbin akan bergelombang. Oleh karena itu

jarak bebas antara rumah pembangkit dengan permukaan air

afterbay harus dijaga paling tidak 30-50 cm. kedalaman air

di afterbay harus dihitung berdasarkan suatu formulasi

antara desain debit dan lebar saluran di tailrace. Kemudian

air di afterbay harus ditentukan lebih tinggi dari pada

estimasi air banjir. Juga head antarapusat turbin dan level

air pada outlet harus menjadi headloss.

b. Rumah turbin menggunakan turbin jenis “Turbin Reaction”

Hal yang sama dalam desain konstruksi rumah turbin

menggunakan jenis reaction (Francais, Propeller), adalah

prilaku air afterbay. Pada kasus menggunakan turbin tipe

reaction, air dikeluarkan kedalam afterbay melalui turbin.

Head antara turbin dan level air dapat digunakan untuk

membangkitkan tenaga. Dengan demikan desain

konstruksinya memperbolehkan posisi tempat pemasangan

turbin berada di bawah level air banjir, dan pada desain

konstruksinya perlu disediakan tempat untuk menempatkan

peralatan seperti pintu tailrace, dan pompa.

37

7. Saluran Pembuang Akhir (Tail Race)

Saluran pembuang akhir (tail race) direncanakan berbentuk

persegi empat dari pasangan batu.

A = b x h ……………………………………..……….. (3.20)

V = Q / A ……………………………………..………. (3.21)

P = b + 2h ……………………………………...……... (3.22)

R = A / P ……………………………………………… (3.23)

Rumus Manning : V = 1

𝑛 x S

1/2 x R

2/3 ………………… (3.24)

S = [ (n x V) / R2/3

]2 ………………………………… (3.25)

3.6 Pemilihan Turbin

Turbin air berperan untuk mengubah energi air (energi potensial,

tekanan dan energi kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran

poros. Putaran poros turbin ini akan diubah oleh generator menjadi tenaga

listrik. Berdasarkan prinsip kerjanya, turbin air dibagi menjadi dua

kelompok .

1. Turbin implus (cross-flow, pelton & turgo)

Untuk jenis ini, tekanan pada setiap sisi sudu gerak runnernya pada

bagian turbin yang berputar sama.

2. Turbin reaksi (francis, kaplanpropeller)

Untuk jenis ini, digunakan untuk berbagai keperluan (wide range)

dengan tinggi terjun menengah (medium head).

Daerah aplikasi berbagai jenis turbin air relative spesifik. Pada beberapa

daerah operasi memungkinkan digunakan beberapa jenis turbin. Pemilihan

jenis turbin pada daerah operasi yang overlapping ini memerlukan

perhitungan yang lebih mendalam. Pada dasarnya daerah kerja operasi

turbin menurut Keller 2 dikelompokkan menjadi :

1. Low head powerpalnt dengan tinggi jatuhan air (head)

2. Medium head powerplant dengan tinggi jatuhan antara low head dan

high head.

38

3. High head powerplant dengan tinggi jatuhan air yang memenuhi

persamaan

H > 100 (Q) ……………………………………....................... (3.26)

Dimana :

H = Tinggi terjunan (head)

Q = Debit desain (m3/det)

PLTMH dengan tinggi jatuhan (head) 6-60 m, yang dapat dokategorikan

pada head rendah dan medium.

Tabel 3.4 Daerah Operasi Turbin

Jenis Turbin Variasi Head (m)

Kaplan dan Propeller 2 < H < 20

Francis 10 < H < 350

Pelton 50 < H < 1000

Crossflow 6 < H < 100

Turgo 50 < H < 250

Sumber : www.HydroGeneration.co.uk

3.6.1 Kriteria Pemilihan Jenis Turbin

Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan

kelebihan dan kekurangan dari jenis-jenis turbin, khususnya untuk

suatu desain yang sangat spesifik. Pada tahap awal, pemilihan jenis

turbin dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameter-

parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin, yaitu :

1. Faktor tinggi jatuhan air efektif (Net Head) dan debit yang

akan dimanfaatkan untuk operasi turbin merupakan faktor

utama yang mempengaruhi pemilihan jenis turbin, sebagai

contoh : turbin pelton efektif untuk operasi pada head tinggi,

sementara turbin proppeller sangat efektif beroperasi pada

head rendah.

2. Faktor daya (Power) yang diinginkan berkaitan dengan head

dan debit yang tersedia.

39

3. Kecepatan (Putaran) turbin yang akan ditransmisikan ke

generator. Seabagi contoh untuk sistem transmisi direct couple

antara generator dengan turbin pada head rendah, sebuah

turbin reaksi (propeller) dapat mencapai putaran yang

diinginkan, sementara turbin pelton dan crossflow berputar

sangat lambat (low speed) yang akan menyebabkan sistem

tidak beroperasi.

Ketiga faktor di atas seringkali diekspresikan sebagai ”kecepatan

spesifik, Ns”, yang didefenisikan dengan formula :

Ns = N x P0,51 x H0,21 ........................................................ (3.27)

Dimana :

N = Kecepatan putaran turbin ( rpm)

P = Maksimum turbin output (kW)

H = Head efektif (m)

Output turbin dihitung dengan formula :

P = 9,81 x Q x H x qt ............................................................ (3.28)

Dimana :

Q = Debit air (m3/dtk)

H = Head efektif (m)

qt = Efisiensi turbin

Tabel 3.5 Efisiensi Turbin (Wiratman,1975, dlm Rustiati,1996)

Turbin ns (epm) µT (%) H (m)

Pelton

Francis

Kaplan

Propeler

10 – 40

40 – 50

60 – 660

350 – 1050

89 – 90

90 – 94

89 – 91

85 – 94

1800 – 300

350 – 25

100 – 15

50 – 5

Kecepatan spesifik setiap turbin memiliki kisaran (range) tertentu

berdasarkan data eksperimen. Kisaran kecepatan spesifik beberapa

turbin air adalah sebagai berikut :

40

Turin Pelton 12 ≤ Ns 25

Turbin Francis 60 ≤ Ns 300

Turbin Crossflow 40 ≤ Ns 200

Turbin Propeller 250 ≤ Ns 1000

Dengan mengetahui kecepatan spesifik turbin maka perencanaan

dan pemilihan jenis turbin akan menjadi lebih mudah. Beberapa

formula yang dikembangkan dari data eksperimental berbagai jenis

turbin dapat digunakan untuk melakukan estimasi perhitungan

kecepatan spesifik turbin, yaitu :

Turin Pelton Ns = 85.49 / H0.243

(Siervo & Lugaresi, 1978)

Turbin Francis Ns = 3763 / H0.854

(Schweiger & Gregory, 1989)

Turbin Kaplan Ns = 2283 / H0.486

(Schweiger & Gregory, 1989)

Turbin Crossflow Ns = 513.25 / H0.505

(Kpordze & Wamick, 1983)

Turbin Propeller Ns = 2702 / H0.5

(USBR, 1983)

Dengan mengetahui besaran kecepatan spesifik maka dimensi dasar

turbin dapat diestimasi (diperkirakan).

41

3.7 Perencanaan Daya Listrik

Pada prinsipnya pembangkit tenaga air adalah suatu bentuk

perubahan tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga

listrik dengan menggunakan turbin air dan generator. Daya (power) teoritis

yang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan persamaan empiris berikut

(Arismunandar dan Kuwahara, 1991) :

P = 9,8 x Q x H eff (kW) ....................................................... (3.29)

Dimana :

P = Tenaga yang dihasilkan secara teoritis (kW)

Q = Debit pembangkit (m³/det)

H eff = Tinggi jatuh efektif (m)

9,8 = Percepatan gravitasi (m/s2)

Seperti telah dijelaskan bahwa daya yang keluar merupakan hasil

perkalian dari tinggi jatuh dan debit, sehingga berhasilnya suatu usaha

pembangkitan tergantung dari usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air

Gambar 3.2. Diagram Aplikasi Berbagai Jenis Turbin (Head Vs Debit)

42

dan debit yang besar secara efektif dan ekonomis. Selain itu pembangkitan

tenaga air juga tergantung pada kondisi geografis, keadaan curah hujan

dan area pengaliran (catchment area) (Arismunandar dan Kuwahara,

1991).

Penentuan tinggi jatuh efektif dapat diperoleh dengan mengurangi

tinggi jatuh total (dari permukaan air sampai permukaan air saluran

bawah) dengan kehilangan tinggi pada saluran air. Tinggi jatuh penuh

adalah tinggi air yang kerja efektif saat turbin air berjalan (Arismunandar

dan Kuwahara, 1991).

Adapun debit yang digunakan dalam pembangkit adalah debit

andalan yang terletak tepat setinggi mercu yaitu debit minimum. Karena

pembangkit ini direncanakan beroperasi selama 24 jam sehari semalam

(Arismunandar dan Kuwahara, 1991).

43

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

Secara garis besar penulis memberikan gambaran tentang tahapan-tahapan

yang akan dilakukan pada penelitian tentang “Perencanaan Pembangkit Listrik

Tenaga Mikrohidro (PLTMH) Di Sungai Marimpa Kecamatan Pinembani”

4.1 Lokasi Penelitian

Yang menjadi lokasi penelitian ini adalah Sungai Marimpa yang

merupakan sungai yang paling dekat dengan daerah pemukiman. Secara

administrative terletak di Desa Dangraa, Kecamatan Pinembani, Kabupaten

Donggala. Jarak dari Kota Palu ke lokasi Penelitian kurang lebih 48 km.

4.2 Alat dan Bahan Penelitian

Alat dan bahan yang digunakan sebagai berikut

1. GPS

2. Meteran

3. Stopwatch

4. Kamera

5. Ban

6. Dan lain-lain

4.3 Langkah-langkah Penelitian

1. Pengumpulan Data

Mengumpulkan data-data dari berbagai referensi yang terkait dengan

penelitian yang akan dilakukan.

a. Mengukur tinggi muka air, kecepatan dan luas penampang sungai.

b. Merencanakan Site Plan.

c. Menentukan letak/posisi Intake saluran pengambil air pada Sungai

Marimpa.

d. Menentukan bak pengendap.

e. Menentukan dimensi saluran pengarah dan bak penenang.

44

f. Menentukan bahan dan dimensi pipa yang akan digunakan.

g. Mengukur tinggi terjunan dan jarak lintasan pipa dari bak penenang

sampai ke power house.

2. Persamaaan

Menggunakan persamaan Daya dan Metode Geometrik yang akan

digunkan dalam perhitungan.

3. Perhitungan

Menghitung daya yang dihasilkan oleh PLTMH

4. Pembahasan

Data yang telah diolah kemudian dibahas untuk mendapatkan hasil dari

penulisan penelitian ini.

4.4 Pengumpulan Data

Untuk merencanakan PLTMH diperlukan data antara lain catatan

curah hujan yang dapat mewakili kondisi curah hujan pada daerah

tangkapan Sungai Marimpa, dimana PLTMH tersebut direncanakan untuk

perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Pinembani.

1. Survey Pendahuluan

Survey pendahuluan dimaksudkan untuk mengetahui sampai sejauh

mana survey dapat diterapkan dan untuk mengetahui gambaran awal

kondisi di lapangan.

2. Pengumpulan Data

Adapun data yang digunakan dalam penulisan ini adalah data primer,

dan data sekunder. Data-data yang dikumpulkan terdiri atas:

a. Data Primer, yaitu data yang diperoleh dengan melakukan

observasi langsung di lokasi perencanaan serta Tanya Jawab

dengan stekholder terkait. Data ini berupa :

- Data dimensi sungai

- Data kondisi sungai, seperti : Kedalaman sungai, tinggi

terjunan (head)

45

b. Data sekunder,

Data sekunder merupakan data yang diambil dari instansi terkait

seperti kantor Balai Wilayah Sungai 3 Sulawesi Tengah dan Badan

Pembangunan Daerah Sulawesi Tengah. Adapun data sekunder

meliputi :

- Peta Lokasi Perencanaan.

- Data Curah Hujan.

- Peta Cathment Area.

- Peta Topografi.

46

Gambar 4.1.. Bagan Alir Penelitian

Mulai

Data Primer Data Sekunder

Pengumpulan, Evaluas Pendahuluan

Data dan Peninjauan

Data Sungai (debit dan

Penampang)

Data Klimatologi dan Curah

Hujan, Peta (Topografi, DAS)

Perhitungan Debit Andalan

(metode Penman dan F.J.Mock)

Input Data (Primer

dan Sekunder

Perencanaan Cofferdam, Bendung, Intake,

Headrace, Sedimen trap, Pipa Pesat, Head

Loss, House Power dan Tail Race

Memenuhi

Perhitungan Daya

Penyusunan Laporan

(Menyimpulkan)

Mulai

YA

TIDAK

47

BAB V

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

5.1 Debit Andalan

5.1.1 Evaluasi Data

Data – data yang akan digunkan dalam menganalisis debit

andalan meliputi data curah hujan dan data klimatologi dimana data-

data tersebut akan dievaluasi terlebih dahulu. Data-data yang akan

dievaluasi harus lengkap dan tercatat. Untuk data-data yang akan

digunakan dalam menganalisis ketersediaan air (debit andalan)

secara keseluruhan mencakup antara lain :

a. Kelembaban relatif stasiun lalundu (Tabel 2.1)

b. Data temperatur udara rata-rata bulanan (Tabel 2.2)

c. Data kecepatan angin rata-rata bulanan (Tabel 2.3)

d. Data penyinaran matahari rata-rata bulanan (Tabel 2.4)

e. Data curah hujan bulanan dan jumlah hari hujan (Tabel 2.5)

5.1.2 Perhitungan Evapotranspirasi Potensial (ETo)

Untuk menghitung evapotranspirasi potensial (ETo) digunakan

metode “Penman Modifikasi” dengan persamaan :

EtocETo . )).(().1().75,0.(' 1 edeaufWRnRsWETo

Contoh perhitungan ETo, untuk bulan Januari pada stasiun lalundu,

adalah sebagai berikut :

Diketahui : Data rerata Klimatologi seperti pada tabel 3.4.

1. Temperatur rata-rata, T = 26,80o

C

2. Kelembaban udara relatif, RH = 92,4%

3. Kecepatan angin, u = 69.2 km/hr = 2.88 km/jam = 0.80 m/det

4. Penyinaran matahari, n/N = 50.4%

48

Langkah 1 :

Dengan data T = 27,52o

C (Tabel 2.2), didapat :

5. Tekanan uap jenuh (Ea), melalui interpolasi didapat :

70,3527 eaCT 80.3728 eaCT

)2752,27(2728

7,358,377,3552,27

xeaT

79,36ea m.bar

6. Faktor penimbang suhu dan elevasi daerah (W)

76.027 CT

77.028 CT

7. (1 – W) = 1 – 0,77 = 0,23

8. Fungsi suhu, f(T)

10,1627 CT

)2752,27(2728

10,1630,1610,1652,27

xeaT

30.1628 CT 20,16)( Tf m.bar

Langkah 2

Dengan data : RH = 72,09% (Tabel 2.1)

ea = 36.79 m.bar

9. Tekanan uap aktual

100RHeaed

%09.7279.36

52.26 m.bar

10. Perbedaan tekanan uap jenuh dengan tekanan uap sebenarnya :

52.2679.36 edea

27.10 m.bar

11. Fungsi tekanan uap, f(ed)

ededf 044.034.0

77.052.27 WCT

49

113.0

Langkah 3 :

Dengan data :

- Koordinat 0o

10’ 31”LU

- Rasio keawanan , n/N = Penyinaran matahari = 44.8 %

Didapat besaran :

12. Radiasi ekstra matahari, Ra didapat melalui interpolasi:

Januari, 70,142

00.150

RaLU

RaLU

)0"31'100(

02

00.1570,1400.150 ooRaLU

97.14Ra mm/hari

13. Radiasi yang diterima matahari, Rs diperoleh dari

RaNnRs )5.025.0(

97,14)45.05.025.0(

38.7 mm/hari

14. Fungsi Rasio keawanan f(n/N) didapat melalui persamaan :

NnNnf 9.01.0

45.09.01.0

51.0

Langkah 4 :

Dengan data : Kecepatan angin, u = 55.1 km/hari = 0.64 m/det

Didapat besaran :

15. Fungsi kecepatan angin pada ketinggian 2.00 m di atas

permukaan tanah (km/hari) = f(u) didapat melalui persamaan :

f(u) = 0.27 ( 1 + u . 0.864)

= 0.27 ( 1 + 0,64 x 0.864)

42.0 m/det

50

Langkah 5 :

16. Menghitung besaran radiasi bersih gelombang panjang (Rn1)

mm/hari dengan persamaan :

f(n/N)f(ed)f(T)Rn1

0.51 x 0,113 x 16.2

93.0 mm/hari

Langkah 6 :

17. Menghitung faktor koreksi c berdasarkan perkiraan

perbandingan kecepatan angin siang/malam di Indonesia.

Data : RH = 72.09 %

U = 55,1 km/hari = 0.64 m/det

Rs = 7.38 mm/hari

Asumsi U siang/U malam = 1

Melalui interpolasi tabel. Di peroleh c = 1,10

25.0)1( aRsaRns

53.538.7)25.01( mm/hari

1RnRnsRn

93.053.5 Rn

= 4.6 mm/hari

Langkah 7 :

18. Menghitung ETo dengan persamaan :

ETo = C [W . Rn + (1 – W) x (f(u) x (ea –ed)]

= 1.1 [ 0.77 (4.6) + (0.23)(0.42)(10.27)

= 4.98 mm/hari

ETo bulanan = 4.98 x 31 hr = 154.50 mm/bulan

Perhitungan evapotransrasi potensial langkah 1 sampai dengan

langkah 7 bulan Januari dan bulan selanjutnya disajikan pada tabel

5.1.

51

Tabel 5.1. Perhitungan Evapotranspirasi Bulanan dengan Metode Penmann Modifikasi

Sumber : Hasil Perhitungan

51

52

5.1.3 Perhitungan Metode Empiris Debit Andalan Sungai

Dalam menentukan ketersediaan air atau debit andalan pada DAS

Sungai Marimpa, digunakan Metode F.J. Mock untuk tiap tahunnya

selama 10 tahun. Data yang menjadi parameter dalam menentukan

debit andalan antara lain :

1. Data curah hujan bulanan rata-rata

2. Data evapotranspirasi potensial yang dihitung dengan metode

Penman Modifikasi

3. Data jumlah harian hujan

Adapun langkah perhitungan ketersediaan air atau debit anadalan

pada DAS Marimpa dengan metode F.J.Mock dapat dilihat pada

contoh perhitungan pada bulan januari tahun 2000 sebagao berikut :

1. Data Meteorologi

a. Curah hujan bulanan (R) = 363.0 mm/bln

b. Jumlah hari hujan (n) = 11 hari

2. Evapotranspirasi aktual (Ea) :

a. Evapotranspirasi potensial (ETo) = 154.50 mm/bln (tabel

5.11)

b. Permukaan lahan terbuka (m) = 10 %

c. )18()20/(/ nmEaETo

)1118()20/10(

5,3 %

d. Evapotranspirasi terbatas (Ee)

ETonmEe )18()20/(

50,154035,0

408.5 mm/bulan

53

e. Evapotrapirasi aktual (Ea)

EeEToEa

408.5500.154

093.149 mm/bulan

3. Keseimbangan air

a. EaRS

093,14900.363

907.213 mm/bulan

b. Limpasan Badai (PF = 5 %)

Jika : S 0, maka PF = 0

S 0, Hujan Bulanan (R) 0,05

PF = 0

c. Kandungan air tanah (SS)

Jika : R > Ea maka, SS = 0

R < Ea maka, SS = S - PF

SS = 0

d. Kapasitas kelembaban tanah akhir

Jika : SS = 0 maka Kapasitas kelembaban air tanah = 200

SS 0 maka Kapasitas kelembaban air tanah = kandungan

air tanah

e. Kelebihan air (WS)

SSSWS

00.0907.213

907.213 mm/bulan

Karena air hujan dapat masuk ke dalam tanah, sehingga

terjadi kelebihan air sebanyak 213.907 mm/bulan.

4. Limpasan dan Penyimpangan Air

a. Faktor infiltrasi (i) diambil 0,4

b. Faktor resesi air tanah (k) diambil 0,6

c. Infiltrasi (I)

54

WSiI

907.2134,0 x

563.85 mm/bulan

d. Volume air tanah (G)

IkG )1(50.0

563.85)60.01(50.0

45.68 mm/bulan

e. Penyimpanan volume air tanah awal terkoreksi (L)

100)( 11 nn VVkL

10060.0

00.60 mm/bulan

f. Total volume penyimpanan air tanah (Vn)

1150.0 nVkIkVn

00.6045.68

45.128 mm/bln

g. Perubahan volume aliran dalam tanah (∆Vn)

1 nVVnVn

10045.128

45.28 mm/bln

h. Aliran dasar (BF)

VnIBF

450.28563.85

113.57 mm/bln

i. Limpasan langsung (DR)

PFIWSDR

0563.85907.213

344.128 mm/hari

55

j. Total limpasan (TRo)

DRBFTRo

344.128113.57

457.185 mm/hari

k. Debit Sungai (Q)

Diketahui data-data sebagai berikut :

- Luasan Cathmen area, A = 7.76 km2 = 7.76 x 10

6 m

2

- Jumlah hari dalam bulan januari = 31 hari

Maka untuk debit tersedia dapat dihitung sabagai berikut :

Debit tersedia bulan n (Qn)

ATRoQn

31

6.1176,710457.185 3

539,0 m3/det

Perhitungan debit bulan Januari 2000 diatas dan bulan selanjutnya

dari tahun 2000 – 2009 disajikan dalam bentuk tabel (lihat tabel 3.7 -

3.8). Hasil selengkapnya dapat dilihat dalam tebel 3.6. berikut.

Debit andalan yang ekonomis ditentukan menurut pedoman

”Technical Participation Manual for Small Hydroelectric Power

Develovement” yang dikeluarkan oleh New Energy Foundation,

MITI Japan. Memperhatiakn kurva durasi debit aliran, maka dapat

dipilih debit disain yang efektif. Pada prosentase kejadian 70 %

diperoleh debit sebesar 0,064 m3/det. Dan pada prosentase kejadian

100 % diperoleh debit 0,009 m3/det. Sehingga debit desain

ditetapkan sebesar 0,064 m3/det.

Banjir Rencana pada studi ini dilakukan melalui

pengamatan karakteristik sungai. tanda-tanda kejadian banjir yang

ada serta hasil wawancara dengan masyarakat disekitar lokasi studi.

Hasil analisis menunjukkan bahwa kejadian banjir mengakibatkan

permukaan air sungai naik sampai 1,00 meter di lokasi PLTMH.

56

Tabel 5.2.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2000

Sumber : Hasil Perhitungan

56

57

Tabel 5.3.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2001

Sumber : Hasil Perhitungan

57

58

Tabel 5.4.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2002

Sumber : Hasil Perhitungan

58

59

Tabel 5.5.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2003

Sumber : Hasil Perhitungan

59

60

Tabel 5.6.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2004

Sumber : Hasil Perhitungan

60

61

Tabel 5.7.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2005

Sumber : Hasil Perhitungan

61

62

Tabel 5.8.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2006

Sumber : Hasil Perhitungan

62

63

Tabel 5.9.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2007

Sumber : Hasil Perhitungan

63

64

Tabel 5.10.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2008

Sumber : Hasil Perhitungan

64

65

Tabel 5.11.Analisa Debit Andalan dengan Metode F.J.Mock Sungai Marimpa Thn.2009

Sumber : Hasil Perhitungan

65

66

Tabel 5.12. Debit Andalan Sungai Marimpa (m3/det)

Berdasarkan debit pada tabel 5.12 diatas, disusunlah kurva durasi aliran (flow

duration curve) seperti pada gambar 5.1.

Gambar 5.1. Kurva Durasi Debit Aliran Sungai Marimpa

Sumber : Hasil Perhitungan

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0,800

0,900

Debit (m3/det)

Prosentae (%)

Kurva Prosentase Durasi DebitKejadia Debit

0% 0,856

5% 0,774

10% 0,616

15% 0,483

20% 0,349

25% 0,290

30% 0,256

35% 0,188

40% 0,155

45% 0,144

50% 0,126

55% 0,108

60% 0,095

65% 0,087

70% 0,064

75% 0,051

80% 0,039

85% 0,034

90% 0,026

95% 0,022

100% 0,009

67

Tabel 5.13 Hasil Perhitungan Debit Andalan “Metode F.J.Mock”

Gambar 5.2 Grafik Debit Andalan Dengan Metode F.J.Mock

Debit Anadalan

Metode F.J.Mock

m3/det

Jan 0,128

Feb 0,087

Mar 0,066

Apr 0,053

Mei 0,032

Jun 0,026

Jul 0,029

Agust 0,016

Sep 0,014

Okt 0,007

Nop 0,023

Des 0,017

Jumlah 0,50

Rata-rata 0.296

Bulan

Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agust Sep Okt Nop Des

Metode F.J.Mock (m3/det)

0,128 0,087 0,066 0,053 0,032 0,026 0,029 0,016 0,014 0,007 0,023 0,017

0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

De

bit

An

da

lan

(m

3/d

et)

Grafik Debit Andalan "Metode F.J.Mock" (m3/det)

Bulan

68

5.2 Debit Banjir

5.2.1 Analisis Frekuensi

Dari hasil uji konsistensi data curah hujan yang telah

dilakukan, diperoleh data curah hujan maksimum dengan

menggunakan metode rata-rata Aljabar.

Tabel 5.14 Curah Hujan Rerata Bulanan Maksimum

Tahun C.H. Max (mm)

2000 234,67 1 52,17

2001 197,58 2 55,09

2002 210,30 3 75,59

2003 75,59 4 89,24

2004 122,63 5 98,71

2005 89,24 6 112,31

2006 55,09 7 122,63

2007 98,71 8 197,58

2008 112,31 9 210,30

2009 52,17 10 234,67

Tahun

Curah

Hujan Max

(mm)

Rangking Data

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Curah Hujan Max (mm) 234,67 197,58 210,30 75,59 122,63 89,24 55,09 98,71 112,31 52,17

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

Cu

rah

Hu

jan

(m

m)

Tahun

Curah Hujan Bulanan Maksimumn (mm)

Gambar 5.3 Grafik Curah Hujan Rerata Daerah Bulanan Maksimum

69

1. Uji Konsistensi Data

Sebelum data hujan ini dipakai terlebih dahulu harus

melewati pengujian untuk kekonsistenan data tersebut. Metode yang

digunakan adalah metode RAPS (Rescaled Adjusted Partial Sums)

(Buishand,1982).

Pengujian konsistensi dengan menggunakan data dari stasiun

itu sendiri yaitu pengujian dengan komulatif penyimpangan terhadap

nilai rata-rata dibagi dengan akar komulatif rerata penyimpangan

kuadrat terhadap nilai reratanya, lebih jelas lagi bisa dilihat pada

rumus dengan contoh hitungan dibawah:

S*

0 = 0

[Sk*] = 109,84

= 234,67 – 124,83

= 109,84

Dy2 = (S

*k)

2 / n dimana n = 10

= (109,84)2/10

= 1206,45

Dy = Rerata Jumlah = 393,41

Sk**

= S*

k / Dy [Sk**

] = [Sk*] / Dy

= 109,84 / 393,41 = 109,84/ 393,41

= 0,28 = 0,28

Nilai statistik Q dan R

Q = maks untuk 0 k n

R = maks - min

Dengan melihat nilai statistik diatas maka dapat dicari nilai Q/n dan

R/n. Hasil yang di dapat dibandingkan dengan nilai Q/n syarat dan

Sk

Sk

Sk

S Y Yk ii 1

k

70

R/n syarat, jika lebih kecil maka data masih dalam batasan

konsisten.

Tabel 5.15 Uji Konsistensi C.H Bulanan Maksimum Metode RAPS

2. Perhitungan Distribusi

Untuk memperkirakan besarnya debit banjir dengan kala ulang

tertentu, terlebih dahulu data-data hujan didekatkan dengan suatu

sebaran distribusi, agar dalam memperkiraan besarnya debit banjir

tidak sampai jauh melenceng dari kenyataan banjir yang terjadi

(Soewarno, 1995 :98). Adapun rumus-rumus yang dipakai dalam

penentuan distribusi tersebut antara lain :

71

1- n

) X - X ( = S

2

1

X

S = Cv

3

n

1 = i

3

S2)-(n1)-(n

X - Xi n

= Cs

4

n

1 = i

42

S3)-(n2)-(n1)-(n

X - Xin

= Ck

dimana :

S1 = standar deviasi

Cv = koefisien keragaman

Cs = koefisien kepencengan

Ck = koefisien kurtosis

Pemilihan distribusi berdasarkan penyimpangan (cr*) yang

terkecil (Soewarno, 1995 : 106).

“Metode Gumbel”

Contoh Perhitungan :

Diketahui data sebagai berikut :

- Curah Hujan (Ri) = 234,667

- Jumlah data (n) = 10

- Periode Ulang (T) = 100 tahun

- Rata-rata (R) = 124,83

72

1. Menghitung (Ri - R)

(Ri - R) = 234,667 – 124,83

= 109,838

2. Menghitung (Ri - R)2

(Ri - R)2 = (109,838)

2

= 12064,459

3. Menghitung reduced variate (Yt)

Yt = -In (-In ((T - 1) / T))

= -In (-In ((100 - 1) / 100))

= 4,600

4. Menentukan nilai reduced mean (Yn)

Yn = 0,495 (Dari Tabel Lampiran J)

5. Menentukan nilai reduced standard deviation (Sn)

Sn = 0,950 (Dari Tabel Lampiran K)

6. Menghitung nilai faktor frekuensi (K)

K = (Yt - Yn) / Sn

= ( 4,600 - 0,495) / 0,950

= 4,323

7. Menghitung standar deviasi (S)

S = 𝑅𝑖−𝑅 2

𝑛−1

= 39340,595

10−1

= 66,115

8. Menghitung Hujan Rancangan (RT) untuk Kala Ulang 100 thn

RT = Rrata-rata + (S x K)

= 124,83 + (66,155 x 4,323)

= 410,631

73

Tabel 5.16 Analisis Frekuensi Metode Gumbel

5.2.2 Debit Banjir Rancangan Metode Rasional

Diketahui data sungai sebagai berikut :

- Luas DAS = 7,76 km2

- Panjang Sungai (L) = 125 m

- Beda Elevasi (head) H = 7,85 m

- Hujan Rancangan (R24) = 410,631 mm (100 thn)

2,000 5,000 10,000 25,000 50,000 100,000 200,000

Analisis Frekuensi Dengan Metode Gumbell 115,869 194,782 247,030 313,045 362,019 410,631 459,066

0,000

50,000

100,000

150,000

200,000

250,000

300,000

350,000

400,000

450,000

500,000

CH

.Ra

nca

ng

an

(m

m)

Kala ULang (Tahun)

Garfik Curah Hujan Rancangan

Gambar 5.4 Grafik Analisis Curah Hujan Rancangan Metode Gumbel

Sumber : Hasil Perhitungan

74

1. Menentukan harga C, misalnya C = 0,3

2. Menentukan waktu banjir (Pers. Bayem)

W = 72 (H/L)0,6

= 72. (7,85/125)0,6

= 13,681 m/jam

Tc = L/W

= 125/13,681

= 9,046

3. Menentukan intensitas hujan, Mononobe

I = R24/24 . (24/Tc)2/3

= 410,631/24 . (24/9,046)2/3

= 32,791 mm/jam

4. Menghitung debit banjir rancangan dengan kala ulang 100 tahun

Q = 0,278 . C . I . A

= 0,278 . 0,3 . 32,791 . 7,76

= 21,222 m3/det

Tabel 5.17 Analisis banjir Metode Rational berdasarkan analisis

frekuensi Metode Gumbel

Sumber : Hasil Perhitungan

75

5.3 Desain Dasar

Untuk menghitung/memperkirakan bentuk serta dimensi dari

bangunan-banguan utama PLTMH maka diperlukan desain dasar. Desain

dasar ini penting untuk memperoleh besaran volume pekerjaan, sehingga

evaluasi teknis maupun ekonomis terhadap PLTMH dapat dilakukan.

Banguan-banguan utama tersebut terdiri dari Pekerjaan Sipil dan

Pekerjaan Elektro Mekanik. Pekerjaan-pekerjaan sipil meliputi : Bangunan

Pengelak Aliran (Cofferdam), Bendung (Weir), Banguan Pengambilan

(Intake), Saluran Pembawa (Headrace) dari beton tumbuk, Kantong

Sedimen, Pipa Pesat (Penstock), Rumah Pembangkit (Power House), dan

Saluran Pembuang Akhir (Tail Race).

5.4 Data Desain

Data-data yang digunakan dalam penyusunan desain dasar bangunan-

bangunan utama PLTMH Marimpa ini antara lain seperti di bawah ini,

sedangkan data pendukung yang lain yang tidak ada, selalu dikemukakan

pada awal perhitungan setiap pekerjaan atau struktur yang ada.

2 5 10 25 50 100 200

DEBIT BANJIR RANCANGAN METODE RASIOAL

5,988 10,067 12,767 16,179 18,710 21,222 23,725

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

Ba

njir R

an

ca

ng

an

(m

³/d

tk)

Kala ULang (Tahun)

Garfik Banjir Rancangan Metode Rational Gumbel

Gambar 5.5 Grafik Banjir Rancangan Metode Rational Berdasarkan Analisis Frekuensi Metode Gumbel

76

1. Data Sungai

Sungai di sekitar bendung

- lebar normal sungai = 10 meter

- lebar rata-rata dasar sungai = 7 meter

- kemiringan talud = 1 : 1

- kemiringan rata-rata dasar sungai di sekitar lokasi bendung

16%

- Elevasi dasar sungai di sekitar rencana bendung +660,00 m

- Elevasi di sekitar bak penenang / pengendap +659,50 m

- Elevasi di sekitar rumah turbin (power house) +651,65 m

- H gross = 8,35 m

2. Hidrologi:

Debit rencana Qdesain = 0,064m3/s

Tinggi muka air pada saat banjir maksimum h= 1,1 0 m

Material sungai di hilir rencana lokasibendung berupa pasir, kerikil

hingga batu berukuran 10 – 50 cm sedangkan di sekitar lokasi

bendung berupa batu masif.

5.5 Desain Dasar Pekerjaan Sipil

5.5.1 Bangunan Pengalih Aliran (Cofferdam)

Pada fase pembangunan deperlukan lapangan pekerjaan yang

kering, sehingga di perlukan suatu bangunan pengalih aliran untuk

mengalihkan aliran air sungai. Pada area yang di keringkan tersebut

dapat di mulai pembangungan pondasi bendung utama.

Pengalihan aliran sungai Marimpa untuk pembangunan

konstruksi bendung PLTMH Pinembani dilakukan dengan dua

tahap dengan tanggul pengelak (cofferdam).

Tahap 1:

Pelaksanaan pembangunan konstruksi bendung dimulai dari bagian

hulu dari rencana bendung utama. Pada bagian hulu ini terdapat

77

bangunan pembilas dan intake. Bangunan cofferdam untuk

mengarahkan aliran sungai ke sisi lainnya. Setelah pekerjaan

konstruksi bendung dan pembilas selesai maka cofferdam

dibongkar.

Tahap 2:

Pembangunan konstruksi bendung dilaksanakan pada sisi lainnya.

Cofferdam dibangun untuk melindungi areal kerja pada sisi ini,

dimana aliran sungai diarahkan melalui bangunan bendung yang

sudah jadi. Elevasi/tinggi cofferdam disarankan seekonomis

mungkin dengan pertimbangan faktor resiko yang kemungkinan

muncul.

Berdasarkan pertimbangan di atas serta informasi masyarakat di

sekitar lokasi pembangunan PLTMH Marimpa dan pengamatan

langsung didapatkan data bahwa tinggi maksimum air dari dasar

sungai pada saat banjir tahunan setinggi 1,10 meter.

Selanjutnya elevasi cofferdam dapat ditentukan sebagai berikut:

- elevasi dasar sungai = + 660,00 m

- tinggi air pada banjir tahunan = 1,10 m

- jagaan / freeboard = 0,50 m +

elevasi cofferdam = + 661,60 m

Material yang digunakan untuk konstruksi cofferdam ini adalah

material batuan yang ada di sekitar lokasi rencana PLTMH

Marimpa.

5.5.2 Bendung

Bendung PLTMH Marimpa direncanakan sebagai bendung

sederhana dari pasangan batu kali dilapisi beton bertulang dengan

mutu K225 setebal 10 cm. Panjang bendung adalah 10,0 meter.

78

a. Lokasi Bendung

Bendung PLTMH Marimpa dibangun pada hulu sungai

Marimpa pada elevasi dasar sungai + 660,00 m, dengan

bangunan intake pada sebelah kiri aliran sungai. Lebar rata-

rata sungai di sekitar lokasi bendung sekitar 10 m, dengan

kemiringan talud adalah 1 : 1; dengan gradien rata-rata sungai

16 %.

b. Elevasi Mercu Bendung

Berdasarkan kondisi topografi dan fungsi dari bendung

PLMTH Marimpa yakni untuk memperoleh tinggi jatuh

rencana, maka direncanakan tinggi mercu bendung sebesar

1,50 m, sehingga elevasi mercu direncanakan pada elevasi

661,50 m.

c. Tinggi Muka Air Maksimum di Sungai

Tinggi muka air maksimum sungai Marimpa (tinggi

muka air sebelum ada bendung) dihitung menggunakan rumus

Chezy:

V = SRC .

Prosedur perhitungan adalah sebagai berikut:

1. Data

Tinggi muka air banjir maksimum : = 1,10 m

Lebar rata-rata sungai : b = 7,0 m

Kemiringan tebing talud : 1: m = 1 : 1

Gradien rata-rata sungai : S = 0,16

2. Luas Penampang Basah : A = (b + mh) h

= (7+1 x 1,1) 1,1

A = 8,91 m2

79

3. Keliling Basah : P = b + 2h 21 m

P = 7 + 2 x 1 211

= 10,1 m

4. Jari-jari hidrolis : R = A / P

R = 0,88 m

5. Koefisien Pengalira : Cd = )88,0/1001/(87

Cd = 0,81

6. Kecepatan aliran su ngai : V = SRCd .

V = 16,0*88,081,0

= 0.30 m/det

7. Debit sungai (Debit Banjir 100 thn) Q = 21,22 m3/det

Berdasarkan pengamatan di lapangan pada keadaan

normal, kedalaman air di sungai di bagian hilir lokasi bendung

adalah 0,50 meter. Selanjutnya perhitungan elevasi muka air

maksimum pada keadaan normal di sungai sebagai berikut:

- Kedalaman air di sungai (h) pada keadaan normal 0,50 m

- Elevasi dasar sungai di hulu lokasi bendung +660,0 m

- Elevasi muka air maksimum di hulu bendung +660,5 m

d. Lebar Bendung

Lebar bendung merupakan jarak antara tembok pangkal

(abutment) di satu sisi sungai dengan abutmen pada sisi lain

termasuk pilar-pilar dan pintu pembilas. Lebar bendung (B)

yang ideal adalah sama dengan lebar normal sungai (Bn) agar

aliran sungai tidak banyak mengalami gangguan setelah ada

bendung. Akan tetapi bilamana pengambilan lebar bendung

(B) sama dengan lebar normal sungai (Bn) mengakibatkan

muka air di atas mercu bendung tinggi sekali maka lebar

bendung dapat diperbesar hingga 1,20 kali lebar sungai normal

80

atau B = 1,2 Bn (Soenarno, Konstruksi Bendung Tetap,

Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik). Dengan

pertimbangan kodisi geologis lokasi sekitar bendung yang

merupakan tebing batu masif maka lebar bendung diambil

sama dengan lebar sungai.

Kedalaman air di sungai : h = 0,50 m

Jagaan/free board : w = 1,00 m +

htotal = 1,50 m

Dengan demikian lebar bendung B = 1.0

Bn = 1,0 (10,0) = 10,0 m

Lebar bendung PLTMH Marimpa ditetapkan 10,00 m

e. Mercu Bendung

Seperti telah dijelaskan sebelumnya, bahwa bendung

PLTMH Marimpa direncanakan tipe sederhana dari pasangan

batu kali dengan tinggi mercu 1,00 meter dari dasar sungai.

Bentuk mercu pelimpah direncanakan tipe bulat dengan jari-

jari tunggal R = 1,0 m. Kemiringan permukaan mercu bagian

hilir adalah 3 : 1 sedangkan bagian hulu bendung vertikal.

Untuk menjamin kekuatan tubuh bendung dilapisi beton

bertulang K225 dengan tebal 10 cm. Dengan demikian elevasi

mercu bendung adalah + 661,00 m.

Gambar 5. 6 . Sketsa Penampang Rata-Rata Sungai Marimpa

81

Dari uraian tersebut di atas dapat disimpulkan dimensi

bendung adalah sebagai berikut:

Panjang bendung L = 10,00 m

Tinggi bendung dari elevasi dasar sungai h = 1,00 m

Lebar mercu bendung b mercu = 1,00 m

Lebar dasar bendung b dasar = 1,50 m

Menghitung tinggi muka air di atas bendung (Kriteria

perencanaan bangunan utama, Dep. PU, 1986)

Persamaan tinggi energi – debit untuk bendung ambang

pendek dengan pengontrol segi empat adalah :

6/1

13/23/2 HbgCQ d

Dimana Q = Debit air sungai = 21,22 m3/det

Cd = di ambil 0,81

g = gravitasi, 9,81 m/det 2

Dihitung : 6/1

11081,93/23/281,022,21 H

6/1

1H = 0.621 ; H1 = 0,239 m

Gambar 5.7. Tinggi muka air di atas Mercu bendung

82

f. Kolam Olak (Peredam Energi)

Di sekitar lokasi pembangunan bendung PLTMH

Marimpa terdiri dari pasir halus dan kerikil serta terdapat

batuan masif seperti pada lokasi jatuhnya air terjun yang ada

sekarang, maka perlu dibuatkan konstruksi kolam olakan yang

baru. Akan tetapi karena diperkirakan banjir sungai Marimpa

akan mengangkut batu-batu bongkahan/boulder yang dapat

merusak tubuh bendung dan lantai/dasar sungai bagian hulu

bendung, maka pada bagian hilir bendung tersebut akan

dilapisi beton bertulang dengan mutu K225 setebal 20 cm

selebar 2 meter dari tubuh bendung sepanjang tubuh bendung

atau sepanjang 10,0 meter.

5.5.3 Bangunan Pengambilan (Intake)

Bangunan intake harus mensupali debit air dengan stabil ke

saluran pembawa, yang kemudian diteruskan ke bangunan kolam

Gambar 5.8. Sketsa Bangunan Bendung dan Intake

Elv. Tinggi Talud + 662,00 m

Elv. TMA + 661,24 m

Elv. Tinggi Dasar Sungai + 660,0 m

m

Pondasi bangunan intake Elv + 659,50

m Pondasi Kolam olak Elv + 658,70 m

Elv. Mercu Bendung + 661,00

m

83

penenang (forebay). Debit air tersebut kemudian diteruskan ke

rumah pembangkit melalui pipa pesat (penstock). Desain bangunan

intake dibuat dengan harus memperhatikan tingkat permukaan air

pada saat debit minimum. Berdasarkan kondisi topografi sungai

Marimpa, maka bangunan pengambilan ditempatkan di sebelah

kanan aliran sungai.

Perhitungan Dimensi Bangunan Intake:

Bangunan intake dilengkapi dengan pintu dan bagian depannya

terbuka menjaga jika terjadi muka air banjir

Dasar bangunan pengambilan (intake) terletak 0,75 m di atas lantai

bendung sehingga elevasi bangunan intake 660,25 m. Di bangun

dengan arah 900 terhadap as aliran sungai. Kapasitas bangunan

intake diambil,

Qd = 1,2 x Qdesain.

Qd = 1,2 . 0,064 = 0,077 m3/s

zg2hb0,077 1

Dimana:

Μ = koefisien pengaliran = 0,81

h1 = 0,4, tinggi muka air normal dari ambang pintu pengambilan

z = kehilangan energi pada pintu masuk = 0,05

b = lebar bangunan intake

g = percepatan gravitasi = 9,81 m/s2.

84

Lebar pintu intake yang diperlukan dapat dihitung sebagai berikut:

zg2b0,077 a

0,059,81228,0b0,810,077

b = 0,343 m

Dengan demikian pada intake diperlukan 1 pintu selebar 0,8 m.

Kemiringan rencana saluran sampai di ujung masuk bangunan kantong

sedimen adalah:

V = Q / A

A

QSR

n2

1

3

21

dimana:

R = jari-jari hidrolis penampang saluran

S = kemiringan saluran

4,0343,0

064,0

343,040,02

40,0343,0

018,0

12

13

2

xSx

x

xx

S = 0,001

a

Gambar 5.9. Type Pintu Intake

b

85

5.5.4 Saluran Pembawa (Headrace)

Saluran pembawa adalah salah satu bangunan yang sangat

vital didalam perancangan dan desain PLTMH. Elevasi dasar

saluran pembawa pada bangunan intake + 659,50 meter dan

kemiringan dasar saluran 0,001

Saluran pembawa pada PLTA Sungai Marimpa berfungsi

mennyalurkan air dari pintu Intake menuju pipa pesat (penstock).

Direncanakan penampang saluran pembawa berbentuk trapesium.

Berdasarkan pengalaman rasio optimum antara lebar dan tinggi

saluran adalah 3 : 2 – 4 : 2

Dengan pertimbangan ekonomi, Saluran dibuat dari susunan batu

kali dengan campuran Semen dan Pasir 1 : 4

Parameter desain:

Debit desain Q = 0,064 m3/s

Kemiringan dasar saluran diambil S = 0,001

Koefisien manning n = 0,018

Panjang saluran L = ± 9,50 m

Tampang saluran = Segi Empat

Hasil perhitungan penampang saluran adalah sebagai berikut:

b = 0,7 m h = 0,7 m R = 0,233 m

P = 2,10 m A = 0,49 m2;

Menghitung kecepatan rata rata aliran dalam saluran pembawa

Q = v A v = Q/A = 0,064/0,49 = 0,130 m/det

Tinggi jagaan hw = 0,3 m

86

Debit saluran dibuat lebih besar dari yang dibutuhkan untuk

mengantisipasi endapan yang mungkin terjadi lebih cepat

mengingat saluran ini berada di lahan perkebunan masyarakat.

Dengan demikian saluran pembawa ini direncanakan berdimensi

sebagai berikut:

Gambar 5.10. Sketsa Potongan Memanjang Saluran Pembawa

(Headrace)

b= 0,7 m

hw = 0,3 m

s = 0,001

H= 0,7 m

Tinggi Permukaan Tanah

di Sekitar bendung

Bendung PLTMH

Sungai Marimpa

Saluran pembawa

Pipa Pesat

Lebar Terjunan

87

5.5.5 Bangunan pengendap sedimen (sediment trap)

Bangunan pengendap sedimen direncanakan berbentuk segi

empat dari pasangan dan lantai beton bertulang dengan dinding di

sekitar jatuhnya air dari saluran pembawa berupa dinding beton

bertulang.

Butiran sedimen yang masuk dalam bangunan pengendap

sedimen, dengan kecepatan endap sedimen “w” dan kecepatan air

“v“ harus mencapai titik C. Sehingga butiran sedimen tersebut akan

berjalan selama waktu H/V , yang diperlukan untuk mencapai

dasar, untuk selanjutnya bergerak atau bergulir sepanjang L dalam

waktu L/v. Sehingga persamaan dapat disusun sebagai berikut :

HB

Qvdengan

v

L

v

H

dimana :

H = kedalaman aliran, m

w = kecepatan endap butiran sedimen, m/det

L = Panjang bangunan pengendap sedimen

v = kecepatan aliran air, m/det

Q = debit air di saluran, m3/det

B = Lebar kantong lumpur, m

A v

w v

w

Gambar 5.11. Skema Potongan Memanjang Bangunan Pengendap

Sedimen

88

Persamaan di atas dapat di sederhanakan LB = Q/w.

Persamaan untuk bangunan pengendap sedimen tersebut sangat

sederhana, sehingga Velikanov, 1971, membuat faktor koreksi

dengan dasar pemikiran adanya perubahan aliran air akibat,

turbulensi air, pengendapan butiran sedimen yang terhalang,

banyaknya sedimen melayang. Persamaan untuk faktor koreksi

sebagai berikut :

H

2,0H

w

v

51.7w

QLB

25,0

Data lapangan adalah sebagai berikut :

L = di hitung Q = 0,064 m3/det H = 1,2 m

B = 1,5 m v = 0,036 m/det = 1,2

w = 2,8 cm/det = 0,028 m/det (U.S. Inter- Agency Committe on

water Resources Subcommitte on sedimentation)

2,1

2,02,1

028,0

036,0

51,7

2,1

028,0

064,05,1

25,0 L

jadi diperoleh faktor koreksi dari velikanov, L = 0,4 m

Untuk menghitung panjang bangunan pengendap sedimen di

gunakan persamaan sebagai berikut :

028,0

064,05,1 L

w

QLB

diperoleh panjang bangunan pengendap pasir, L = 2,3 + faktor

koreksi = 2,7 m

Perhitungan kapasitas bak pengendapan pasir:

Kedalaman bak pengendapan tergantung pada periode waktu untuk

setiap pengurasan. Diperkirakan pengurasan dilakukan 1 kali

89

dalam empat hari atau pada saat banjir besar. Dari tingkat

kejernihan air hulu Sungai Marimpa maka di perkirakan

konsentrasi sedimen pada air hulu Sungai Marimpa tersebut adalah

0,15 kg/m3 dan semuanya diendapkan dalam kantong pasir maka:

Jumlah endapan pasir = kandungan pasir x debit saluran pembawa

= 0,15 x 0,064

= 0,0096 kg/det

Endapan pasir dalam 2 hari = 4 x 24 x 3600 x 0,0096

= 3317,76 kg

Diambil berat jenis endapan sebesar 2650 kg/m3, dan diperkirakan

kepadatan endapan 85 % maka kedalaman bak pengendapan yang

diperlukan adalah:

Volume endapan = 3317,76/ (0,85 x 2650)

= 1,47 m3

Kedalaman bak pengendapan = Volume / area

= 1,47 / (2,7 x 1,5)

= 0,36 m

Diambil kedalam bak pengendapan = 0,5 m

Penampang transisi dihitung sebagai berikut:

Panjang transisi 1 = LBB

3

1

tan2

'

`

= m625,045tan2

25,05,10

1/3 (2,7) = 0,83 m

90

Elevasi muka air pada bangunan kantong sedimen adalah + 659,50

m, elevasi tersebut merupakan elevasi pengambilan hulu pipa pesat

(penstock).

5.5.6 Pipa Pesat (Penstock)

Pipa pesat adalah pipa bertekanan yang mengalirkan air dari

bak penenang (sandtrap) langsung ke intake turbin. Penempatan

pipa pesat dapat di atas permukaan tanah atau di dalam tanah,

untuk penempatan pipa di dalam tanah akan menjaga tekanan air

yang ada di dalam pipa dari perubahan suhu matahari dan hujan.

Bilamana pemasangan pipa dilakukan di atas permukaan

tanah maka diperlukan konstruksi blok angker dan struktur

pendukung sebagai dudukan pipa pesat untuk menahan beban pipa

dan air di dalamnya.

Pipa penstock merupakan salah satu komponen yang mahal

dalam pekerjaan PLTMH, oleh karena itu desainnya perlu

0,50 m

0,70 m

1,5m

2,7 m 2,0 m 0,60 m

0,7 m

0,7 m

Gambar 5.12. Sketsa Bangunan Kantong Sedimen

91

dipertimbangkan terhadap keseimbangan antara kehilangan energi

dan biaya yang diperlukan. Parameter yang penting dalam desain

pipa penstock terdiri dari material yang digunakan, diameter dan

ketebalan pipa serta jenis sambungan yang digunakan. Dengan

pertimbangan head yang relatif rendah, ketersediaan material, maka

digunakan pipa beton bertulang.

a. Perhitungan Dimensi Pipa Pesat

Data : Q = 0,064 m3/det

Panjang Pipa Pesat L = 22 85,735,56 L= 56,90 m

Kecepatan aliran dalam pipa V = hg..2

= 85,7.81,9.2

= 12,4 m/det

Penampang pipa A = Q/V = 0,064/12,4 = 0,005 m2 (minimum)

Diameter pipa 079,0]4

[ 5,0

AD m, dipakai D = 0,40 m.

Sehingga A = 0,005 m2 dan V = 12,4 m/det

Tinggi energi total (statis) = 7,85 m

Koefisien gesekan pada pipa rencana = 0,033

Kehilangan tenaga akibat gesekan pada pengaliran pipa pesat :

2

52f QDg

Lf8h

= 2

52064,0

2,014,381,9

90,56033,08

hf = 0,098 m

Catatan: Pipa pesat ini dapat diganti dengan saluran tertutup

berbentuk segi empat dengan ukuran 0,4 x 0,4 m dari beton

bertulang.

92

b. Perhitungan Tebal Pipa Penstock.

Tebal minimum pipa penstock dihitung dengan rumus berikut:

Dengan tinggi head 7,85 m maka tekanan pada dinding pipa

adalah sebesar 7850 kg/m2 atau 0,785 kg/ cm

2. Sehingga

dengan tekanan tersebut direncanakan menggunakan pipa

beton bertulang dengan ketebalan 8 cm

5.5.7 Kehilangan Tenaga (Head Loss)

Kehilangan tenaga pada pipa pesat adalah jumlah dari

kehilangan tenaga pada intake pipa pesat ditambah kehilangan

tenaga pada akibat gesekan dan kehilangan tenaga akibat

penyempitan pipa pada ujung pipa pesat, sedangkan kehilangan

tenaga akibat gesekan telah di hitung terlebih dahulu yaitu sebesar

0,06 m

Kehilangan energi pada Pintu Masuk

dimana: ΔH = 0,0096 dibulatkan 0,01

masuk = 0,1 ; Koef. kehilangan energi pada pintu masuk,

av = kecepatan dalam saluran pembawa, m/det

gH

vva

masuk 2

2)1(

det/50,1

det/13,0

1,0

m

m

v

v

a

a

masuk

93

1v = kecepatan aliran dalam penstock, m/det

g = percepatan gravitasi = 9,81 m/det2

Kehilangan energi akibat bengkokan pipa

Nilai koefisien kehilangan energi akibat bengkokan pipa seperti di

bawah ini

Tabel 5.18. Koefisien Kehilangan Tenaga Berdasarkan Bengkokan Pipa

5 10 15 30 45 50 90

0,02 0,04 0,05 0,15 0,28 0,55 1,2

Tabel 5.19. Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga pada Belokan Pipa

Kehilangan tenaga pada belokan pipa digunakan nilai pendekatan

dengan dasar pemikiran bahwa nilai terendah dari kehilangan

energi pada range Tabel 5.13.

Dimana: dan adalah sudut bengkokan dan koefisien kehilangan

energi. Untuk nilai yang berada diantaranya dilakukan interpolasi

linier.

= 5 0 , koefisien kehilangan tenaga , = 0,02

Untuk = 4 0, koefisien tenaga, = 0,02

Persamaan Energi :

Kehilangan tenaga sekunder :

Titik Join Sudut

M 4o

N 4o

O 13o

Koefisien Kehilangan Tenaga

0,04

0,02

0,02

Sumber : Buku utama Pedoman Studi Kelayakan PLTMH (Departeman Energi dan

Sumber Daya Mineral 2008)

Sumber : Buku utama Pedoman Studi Kelayakan PLTMH (Departeman Energi dan

Sumber Daya Mineral 2008)

94

1. Koefisien akibat perubahan bentuk tampang (titik L)

ΔH = 0,092

2. Koefisien kehilangan tenaga pada setiap belokan :

Tabel 5.20. Nilai Koefisien Kehilangan Tenaga Pada Setiap

Belokan

3. Koefesien akibat penyempitan pipa = 0,5

4. Kehilangan tenaga sekunder dapat ditulis dalam bentuk :

2

4242

22 88

2Q

D

K

gDg

QK

g

VKhe

Jumlah kehilangan tenaga bengkokan pipa :

2

2

2

4

1

4

1

4

1

2

2

4

1

O

4

1

N

4

1

M

2

ONM

Q57,0he

Q37,369,169,108,0he

Q33,0

04,0

33,0

02,0

33,0

02,0

g

8he

QD

k

D

k

D

k

g

8he

hehehehe

he = 0,01

Jadi total kehilangan tenaga adalah jumlah dari kehilangan

tenaga pada pipa masuk (he1)+ kehilangan energi akibat

gesekan pipa (he2) + kehilangan energi akibat bengkokan, atau

Titik Join Sudut

M 4o

N 4o

O 13o

Koefisien Kehilangan Tenaga

0,04

0,02

0,02

Sumber : Buku utama Pedoman Studi Kelayakan PLTMH (Departeman Energi dan

Sumber Daya Mineral 2008)

95

dalam bentuk persamaan total kehilangan tenaga sebagai

berikut :

he =he1+he2+he3 he = 0,60 + 0,01 + 0,01

he= 0,62 m

5.5.8 Rumah Pembangkit

Bangunan rumah pembangkit direncanakan berupa bangunan

permanen dengan ukuran panjang x lebar x tinggi = 3 m x 3 m x 3;

memakai atap seng gelombang, pondasi batu kali, dinding batu

bata, pintu tripleks, dan lantai beton rabat diaci.

5.5.9 Saluran Pembuang Akhir (Tail Race)

Saluran pembuang akhir (tail race) direncanakan berbentuk persegi

empat dari pasangan batu. Kapasitas saluran direncakan Qdesain =

0,064 m3 / s.

b = 0,50 m dan h = 0,50 m

A = b x h = 0,50 x 0,50 = 0,25 m2.

V = Q / A = 0,064 / 0,25 = 0,256 m/s

P = b + 2h = 0,50 + 2 x 0,5 = 1,50 m

R = A / P = 0,25 / 1,50 = 0,167 m

Rumus Manning : V = 1/n x S1/2

x R2/3

S = [ (n x V ) / R2/3

]2

S = [ ( 0,018 x 0,256 ) / (0,167)2/3

] 2

= 0,0023

96

5.6 Kapasitas Daya Dan Produksi Energi

Daya listrik yang dapat dibangkitkan dihitung dengan memakai persamaan:

P = 9,81 x Q x H x η

Dimana :

P = daya (KW),

Q = debit rencana (m3/det),

H = Head netto (m)

η = koefisien efisiensi turbin dan generator.

Setiap jenis turbin dan pabrik pembuat memiliki tingkat efisiensi yang

berbeda.

Debit rencana diambil pada kejadian 70 %, sehingga Q = 0,064

m3/det, H netto diperoleh sebesar 7,85 m. Pada kasus ini, efisiensi turbin

dan generator dipakai adalah 75 %, Dengan demikian, maka daya listrik

output adalah:

P = 9,81 x 0,064 x 7,85 x 0,75

= 3,708 kW

= 3708 W

Diperkirakan dalam 1 KK digunakan :

- 1 buah lampu 10 W = 10 W

- 2 buah lampu 5 W = 10 W

- 1 buah peralatan elektronik = 30 W

Jadi rata-rata penggunaan listrik dalam 1 KK adalah 50 W

Jumlah KK yang ada pada desa Dangaraa Kec.pinembani adalah 67 KK

Sehingga energi yang dibutuhkan yaitu :

67 x 50 = 3350 W = 3,35 kW

Berdasarkan besarnya debit dan persen kejadian maka kapasitas

bangkitan energi yang dapat dihasilkan adalah sebesar 2.799 kWH per

tahun, rincian perhitungan disajikan pada tabel berikut:

97

Tabel 5.21. Kapasitas Bangkitan Energi PLTMH Marimpa

0

50

100

150

200

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Produksi Energi Listrik

En

erg

i K

WH

Persen Kejadian

Gambar 5.14. Ketersediaan Daya & Produksi Energi

98

BAB VI

PENUTUP

6.1. Kesimpulan

Dari hasil tinjauan dan pembahasan yang telah diuraikan, maka penulis dapat

menyimpulkan hal-hal sebagai berikut :

1. Dari Analisis Data Curah Hujan dan Klimatologi, serta Topografi

mengindikasikan bahwa ada potensi debit sebesar 0,064 m3/det dengan

head 7,85 m.

2. Dengan asumsi efisiensi turbin dan generator sebesar 75%, maka Daya

listrik yang dapat dibangkitkan sebesar 3,708 kW.

3. Kebutuhan listrik untuk masyrakat Dangraa (67 KK) sebesar 3,350 kW

dengan perkiraan dalam 1 KK menggunakan 50 W.

4. Berdasarkan pengamatan lapangan, trase saluran pembawa yang paling

mungkin adalah melalui sisi kanan sungai. Kondisi topografi sedemikian

memungkinkan dibuat saluran terbuka sepanjang 64 m sebagai saluran

pembawa, saluran tertutup sepanjang 56,35 m sebagai saluran tekan

(penstock).

6.2 Saran

1. Untuk kemajuan masyarakt Dangaraa diharapkan kepada PEMDA dan

PLN setempat agar dapat memperhatikan masyarakat Dangaraa untuk

membantu pelaksanaan pembanguan Pembangit Listrik Tenaga Mikro

Hidro (PLTMH).

2. Kelebihan daya yang dihasikan PLTMH dapat digunakan untuk

keperluan rekreasi, pendidikan dan industri kecil seperti ; mesin

pemotong rotan, mesin penggiling padi.

99

DAFTAR PUSTAKA

Adyanto S. 2008.Analisis Aliran Air Dalam Pipa Untuk Pembangkit Listrik

Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) di Hulu Sungai Rawa, Tugas Akhir

Fakultas Teknik, Universitas Tadulako, Palu

Arismunandar A, Dan Kuwahara S, 1991. Teknik Tenaga Listrik Jilid I,

PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Chow, VT, 1985, Hidraulika Saluran Terbuka, Erlangga, Jakarta.

Dandekar M. M, Sharma K.N, 1991. Pembangkit Listrik Tenaga Air. Terjemahan,

Penerbit Erlangga, Jakarta.

Endardjo P,Warga Dalam J, Setiadi A, 1998, Pengmbangan Rancang Bangun

Mikrohidro Standar PU, Prosiding HATHI, Bandung.

Giles RV, 1996, Mekanika Fluida Jilid 2. Erlangga, Jakarta.

Hery S. 2009. Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLYMH) di

Sungai Paneki, Tugas Akhir Fakultas Teknik, Universitas Tadulako, Palu.

Kodoatie RJ, 1977. Hidrolika Terapan Aliran Pada Saluran Terbuka dan Pipa.

Andi, Jogjakarta.

Kristanto H, 2007 Pelatihan Pembangunan Mikrohidro Berbasis Masyarakat,

Mojokerto.

Patty F.,1995, Tenaga Air, Edisi Pertama, Erlangga, Jakarta.

Priyantoro D, 1991. Hidrolika Saluran Tertutup Edisi Pertama, Universitas

Brawijaya, Malang.

Raswari, 1987. Sistem Perpipaan. Universitas Indonesia, Jakarta.

Triadmodjo B, 2003. Hidraulika II Soal dan penyelesaian, Universitas Gajah

Mada, Jogjakarta.

Wayan, Abdul, Joy. 1999. Diktat Kuliah Rekayasa Hidrologi. Universitas

Tadulako. Palu.

WWW.HydroGeneration.co.id

Buku Utama Pedoman Studi Kelayakan PLTMH, 2008. Departemen Energi dan

Sumber Daya Mineral.

100

101

102

`

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS TADULAKO

KEGIATAN

PEKERJAAN

LOKASI

TUGAS AKHIR

PEKERJAAN MIKROHIDRO

SUNGAI MARIMPA

DESA DANGRAA

KECAMATAN PINEMBANI

KETERANGAN

DIPERIKSA

DOSEN PEMBIMBING I

ALIFI YUNAR, ST. MT

DOSEN PEMBIMBING II

TOTOK HARICAHYONO, ST. MT

T. TANGAN

DIGAMBAR

RAMLI KADIRF 111 05 090

GAMBAR

LAY OUT PLTMH

POT. BENDUNG

SKALA

1 : 150

1 : 100

NO. LEMBAR JML. GAMBAR TANGGAL

1 5

10 m

Intake

0.3m 2.7 m 0.3m

1.0m

0.3m

1.5m

0.3m1.2 m

1.2 m

64 m2 m56.35 m

Saluran Pembawa

Bak Penenang / Pengendapan

Pipa Pesat (Penstock) 16"

Rumah TurbinSaluran Pembuang

+660,50

Bendung

+669,50

+651,65

LAY OUT PLTMHSkala 1 : 150

Pot. BendungSkala 1 : 75

7 m

10 m

Saluran Pembawa

Pengambilan (Intake)

Penguras

Bendung

Kolam Olak

Riprap

Talud bendung

Jalan Inspeksi

+661,0

0

+659.0

0

+660.00

Talud Bendung

Elv

. D

asa

r S

ungai

+660,0

0

+662.00+662.00

+660.50

+662.00

Talud Bendung

Talud bendung

+660.00

+662.00

103

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS TADULAKO

KEGIATAN

PEKERJAAN

LOKASI

TUGAS AKHIR

PEKERJAAN MIKROHIDRO

SUNGAI MARIMPA

DESA DANGRAA

KECAMATAN PINEMBANI

KETERANGAN

DIPERIKSA

DOSEN PEMBIMBING I

ALIFI YUNAR, ST. MT

DOSEN PEMBIMBING II

TOTOK HARICAHYONO, ST. MT

T. TANGAN

DIGAMBAR

RAMLI KADIRF 111 05 090

GAMBAR

POTONGAN

MEMANJANG

SKALA

1 : 100

NO. LEMBAR JML. GAMBAR TANGGAL

2 5

300cm

56,35 m

Rumah Turbin

Panel

Saluran Pembuang

Generator

Turbin

Angker Blok

Penyangga Penstock

Angker Blok

Penstock 16"

Saringan Pas. Saluran Pas. Bronjong

Existing Bendung

64 m

Bak Penenang

Penyangga Penstock

POTONGAN MEMANJANGSkala 1 : 100

+659,5

+651,65

+660,0

30cm

50cm

50cm

50cm

50 cm

30cm

Pintu Penguras

+660,0

+659,0

50cm

50cm

104

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS TADULAKO

KEGIATAN

PEKERJAAN

LOKASI

TUGAS AKHIR

PEKERJAAN MIKROHIDRO

SUNGAI MARIMPA

DESA DANGRAA

KECAMATAN PINEMBANI

KETERANGAN

DIPERIKSA

DOSEN PEMBIMBING I

ALIFI YUNAR, ST. MT

DOSEN PEMBIMBING II

TOTOK HARICAHYONO, ST. MT

T. TANGAN

DIGAMBAR

RAMLI KADIRF 111 05 090

GAMBAR

1. BAK PENENANG

2. POT. BAK PENENANG

3. DET. SAL. PEMBAWA

4. DET. SAL. PEMBUANG

5. DET. SAL. PELIMPAH

SKALA

1 : 50

1 : 50

1 : 30

1 : 30

1 : 30

NO. LEMBAR JML. GAMBAR TANGGAL

3 5

25

25

70100

3027030

30

150

30

Penstock 16"

Pas. Saluran Pembawa

Bak Penenang

BAK PENENANGSkala 1 : 50

+659,5 +660,0

AA

BB

Saluran PelimpahSaluran Penguras

25

70

3030

120

30

Saluran Pelimpah

Saringan

Pas. Saluran Pembawa

POT. A - A (BAK PENENANG)Skala 1 : 50

Penstock 16"

+659,5

+660,0

Pintu Penguras

POT. B - B

(DETAIL SALURAN PEMBAWA)

Skala 1 : 30

DETAIL SALURAN PEMBUANG

Skala 1 : 30

DETAIL SALURAN PELIMBAH

Skala 1 : 30

257025

70

25

60

205020

40

50

20

3015 15

30

15

105

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS TADULAKO

KEGIATAN

PEKERJAAN

LOKASI

TUGAS AKHIR

PEKERJAAN MIKROHIDRO

SUNGAI MARIMPA

DESA DANGRAA

KECAMATAN PINEMBANI

KETERANGAN

DIPERIKSA

DOSEN PEMBIMBING I

ALIFI YUNAR, ST. MT

DOSEN PEMBIMBING II

TOTOK HARICAHYONO, ST. MT

T. TANGAN

DIGAMBAR

RAMLI KADIRF 111 05 090

GAMBAR

1. DENAH RUMAH TURBIN

2. TAMPAK DEPAN

SKALA

1 : 50

1 : 50

NO. LEMBAR JML. GAMBAR TANGGAL

4 570

208

45

258

80

153

300

300

- 0.100

Generator

Turbin

± 0.00

B

A

300

DENAH RUMAH TURBINSkala 1 : 50

TAMPAK DEPAN RUMAH TURBINSkala 1 : 50

106

FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS TADULAKO

KEGIATAN

PEKERJAAN

LOKASI

TUGAS AKHIR

PEKERJAAN MIKROHIDRO

SUNGAI MARIMPA

DESA DANGRAA

KECAMATAN PINEMBANI

KETERANGAN

DIPERIKSA

DOSEN PEMBIMBING I

ALIFI YUNAR, ST. MT

DOSEN PEMBIMBING II

TOTOK HARICAHYONO, ST. MT

T. TANGAN

DIGAMBAR

RAMLI KADIRF 111 05 090

GAMBAR

1. POTONGAN A-A

2. POTONGAN B-B

SKALA

1 : 50

1 : 50

NO. LEMBAR JML. GAMBAR TANGGAL

5 5

Urugan Pasir

Lantai Kerja

Campuran Beton

Angker Blok Penyangga Penstock

Penstock 16"

Kuda-Kuda 6/12 List Plank 2/30

Atap Seng BJLS 28

93

100

100

200,00

100,00

0,00

300,00

435,00

60,00

Generator

515

Campuran Beton

Pas. Batu Kali 1 : 2

MAN MAN

300

8050

15

POTONGAN A - ASkala 1 : 50

POTONGAN B - BSkala 1 : 50

99

100

Lampiran A Tabel PN.1 Hubungan Suhu (T) dengan nilai ea (mbar), W, (1-W)

dan f (t)

Suhu

(t)

ea

(mbar)

W (1-W) f (t)

Elevasi 1-250 m

24.0 29.845 0.735 0.265 15.400

24.2

24.4

24.6

24.8

25.0

30.213

30.581

30.950

31.319

31.588

0.737

0.739

0.741

0.743

0.745

0.263

0.261

0.259

0.257

0.255

15.445

15.491

15.536

15.581

15.627

25.2

25.4

25.6

25.8

26.0

32.073

32.458

32.844

32.230

33.617

0.747

0.749

0.751

0.753

0.755

0.253

0.251

0.249

0.247

0.245

15.672

15.717

15.763

15.808

15.853

26.2

26.4

26.6

26.8

27.0

34.024

34.431

34.839

35.247

35.666

0.757

0.759

0.761

0.763

0.765

0.243

0.241

0.239

0.237

0.235

15.898

15.944

15.989

16.034

16.079

27.2

27.4

27.6

27.8

28.0

36.085

36.515

36.945

37.376

37.807

0.767

0.769

0.771

0.773

0.775

0.233

0.231

0.229

0.227

0.225

16.124

16.170

16.215

16.260

16.305

28.2

28.4

28.6

28.8

29.0

38.259

38.711

39.163

39.616

40.070

0.777

0.779

0.781

0.783

0.785

0.223

0.221

0.219

0.217

0.215

16.350

16.395

16.440

16.485

16.530

29.2

29.4

29.6

29.8

30.0

40.544

41.019

41.494

41.969

42.445

0.787

0.789

0.791

0.793

0.795

0.213

0.211

0.209

0.207

0.205

16.575

16.620

16.665

16.711

16.756 Sumber : Suhardjono, 1994

101

Lampiran B. Tabel PN.2 Besaran Nilai Anggota (Ra) dalam Evaporasi Ekivalen

(mm/hari) dalam hubungannya dengan letak lintang (untuk daerah

Indonesia, antara 5 LU sampai 10 LS)

Bulan Letak Lintang

5 LU 4 LU 2 LU 0 LU 2 LS 4 LS 6 LS 8 LS 10LS

Januari

Februari

Maret

April

13.00

14.00

15.00

15.10

14.30

15.00

15.50

15.50

14.70

15.30

15.60

15.30

15.00

15.50

15.70

15.30

15.30

15.70

15.65

15.10

15.50

15.80

15.60

14.90

15.80

16.00

15.60

14.70

16.10

16.10

15.50

14.40

16.10

16.00

15.30

14.00

Mei

Juni

Juli

Agustus

15.30

15.00

15.10

15.30

14.90

14.40

14.60

15.10

14.60

14.20

14.30

14.90

14.40

13.90

14.10

14.80

14.10

13.50

13.70

14.50

13.80

13.20

13.40

14.30

13.40

12.80

13.10

14.00

13.10

12.40

12.70

13.70

12.60

12.60

11.80

12.20

September

Oktober

November

Desember

15.10

15.70

14.80

14.60

15.30

15.10

14.50

14.10

15.30

15.20

14.80

14.40

15.30

15.40

15.10

14.80

15.20

15.50

15.30

15.10

15.10

15.60

15.50

15.40

15.00

15.70

15.75

15.70

14.90

15.80

16.00

16.10

13.30

14.60

15.60

16.00

Min

Maks

Rerata

13.00

15.70

14.83

14.10

15.50

14.86

14.20

15.60

14.88

13.90

15.70

14.94

13.50

15.70

14.89

13.20

15.80

14.84

12.80

16.00

14.80

12.40

16.10

14.73

11.80

16.10

14.18 Sumber : Suhardjono, 1994

102

Lampiran C. Tabel PN.3 Hubungan nilai (Rs) dengan (Ra) dan (n/N) Rs = (0,25 +

0,54 n/N). Ra

Ra Persentase Kecerahan Matahari (n/N) dalam (%)

20 30 40 50 60 70 80 90

12.00

12.20

12.40

12.60

12,80

4.30

4.37

4.44

4.51

4.58

4.94

5.03

5.11

5.19

5.27

5.59

5.69

5.78

5.87

5.96

6.24

6.34

6.45

6.55

6.66

6.89

7.00

7.12

7.23

7.35

7.54

7.66

7.79

7.91

8.04

8.18

8.32

8.46

8.59

8.73

8.83

8.98

9.13

9.27

9.42

13.00

13.20

13.40

13.60

13.80

4.65

4.73

4.80

4.87

4.94

5.36

5.44

5.52

5.60

5.69

6.06

6.15

6.24

6.34

6.43

6.76

6.86

6.97

7.07

7.18

7.46

7.58

7.69

7.81

7.92

8.16

8.29

8.42

8.54

8.67

8.87

9.00

9.14

9.28

9.41

9.57

9.72

9.86

10.01

10.16

14.00

14.20

14.40

14.60

14.80

15.00

5.01

5.08

5.16

5.23

5.30

5.37

5.77

5.85

5.93

6.02

6.10

6.18

6.52

6.62

6.71

6.80

6.90

6.99

7.28

7.38

7.49

7.59

7.70

7.80

8.04

8.15

8.27

8.38

8.50

8.61

8.79

8.92

9.04

9.17

9.29

9.42

9.55

9.68

9.82

9.96

10.09

10.23

10.30

10.45

10.60

10.75

10.89

11.04

15.20

15.40

15.60

15.80

16.00

5.44

5.51

5.58

5.66

5.73

6.26

6.34

6.43

6.51

6.59

7.08

7.18

7.27

7.36

7.46

7.90

8.01

8.11

8.22

8.32

8.72

8.84

8.95

9.07

9.18

9.55

9.67

9.80

9.92

10.05

10.37

10.50

10.64

10.78

10.91

11.19

11.33

11.48

11.63

11.78

16.20 5.80 6.67 7.55 8.42 9.30 10.17 11.05 11.92

Min

Maks

Rerata

4.30

5.80

5.05

4.94

6.67

5.81

5.59

7.55

6.57

6.24

8.42

7.33

6.89

9.30

8.09

7.54

10.17

8.85

8.18

11.05

9.62

8.83

11.92

10.38 Sumber : Suhardjono, 1994

103

Lampiran D. Tabel PN.4 Hubungan antara (ea) dan (ed) untuk berbagai keadaan

(RH) guna penggunaan rumus Penman.

ea

(mbar)

Besaran ed = (ea x RH) adapun RH dalam (%)

50 55 60 65 70 75 80 85 90

29.00

29.25

29.50

29.75

30.00

14.50

14.63

14.75

14.88

15.00

15.95

16.09

16.23

16.36

16.50

17.40

17.56

17.70

17.85

18.00

18.85

19.01

19.18

19.34

19.50

20.30

20.48

20.65

20.83

21.00

21.75

21.94

22.13

22.31

22.50

23.20

23.40

23.60

23.80

24.00

24.65

24.86

25.08

25.29

25.50

26.10

26.33

26.56

26.78

27.00

30.25

30.50

30.75

31.00

15.13

15.25

15.36

15.50

16.64

16.78

16.91

17.05

18.15

18.30

18.45

18.60

19.66

19.83

19.99

20.15

21.18

21.35

21.53

21.70

22.69

22.88

23.06

23.25

24.20

24.40

24.60

24.80

25.71

25.93

26.14

26.35

27.23

27.45

27.68

27.90

31.25

31.50

31.75

32.00

15.63

15.75

15.88

16.00

17.19

17.33

17.46

17.60

18.75

18.90

19.05

19.20

20.31

20.48

20.64

20.80

21.88

22.05

22.23

22.40

23.44

23.63

23.81

24.00

25.00

25.20

25.40

25.60

26.56

26.78

26.99

27.20

28.13

28.35

28.58

28.80

32.25

32.50

32.75

33.00

16.13

16.25

16.38

16.50

17.74

17.88

18.01

18.15

19.35

19.50

19.65

19.80

20.96

21.13

21.29

21.45

22.58

22.75

22.93

23.10

24.19

24.38

24.56

24.75

25.80

26.00

26.20

26.40

27.41

27.63

27.84

28.05

29.03

29.25

29.48

29.70

33.25

33.50

33.75

34.00

16.63

16.75

16.88

17.00

18.29

18.43

18.56

18.70

19.95

20.10

20.25

20.40

21.61

21.78

21.94

22.10

23.28

23.45

23.63

23.80

24.94

25.13

25.31

25.50

26.60

26.80

27.00

27.20

28.26

28.48

28.69

28.90

29.93

30.15

30.38

30.60

34.25

34.50

34.75

35.00

17.13

17.25

17.38

17.50

18.84

18.98

19.11

19.25

20.55

20.70

20.85

21.00

22.26

22.43

22.59

22.75

23.98

24.15

24.33

24.50

25.69

25.88

26.06

26.25

27.40

27.60

27.80

28.00

29.11

29.33

29.54

29.75

30.83

31.05

31.28

31.50

35.25

35.50

35.75

36.00

17.63

17.75

17.88

18.00

19.39

19.53

19.66

19.80

21.15

21.30

21.45

21.60

22.91

23.08

23.24

23.40

24.68

24.85

25.03

25.20

26.44

26.63

26.81

27.00

28.20

28.40

28.60

28.80

29.96

30.18

30.39

30.60

31.73

31.95

32.18

32.40

36.25

36.50

36.75

37.00

18.13

18.25

18.38

18.50

19.94

20.08

20.21

20.35

21.75

21.90

22.05

22.20

23.56

23.73

23.89

24.05

25.38

25.55

25.73

25.90

27.19

27.38

27.56

27.75

29.00

29.20

29.40

29.60

30.81

31.03

31.24

31.45

32.63

32.85

33.08

33.30 Sumber : Suhardjono, 1994

104

Lampiran E. Tabel PN.5 Besaran f (ed), f (ed) = 0,34 – 0,044 √𝑒𝑑 , guna

perhitungan rumus Penman.

ed

(mbar) Besaran f (ed) = 0,34 – 0,044 √𝑒𝑑,

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

15.00

16.00

17.00

18.00

19.00

0.169

0.163

0.158

0.153

0.148

0.168

0.163

0.158

0.152

0.147

0.168

0.162

0.157

0.152

0.147

0.167

0.162

0.156

0.151

0.146

0.167

0.161

0.156

0.151

0.146

0.166

0.161

0.155

0.150

0.145

0.166

0.160

0.155

0.150

0.145

0.165

0.160

0.154

0.149

0.144

0.165

0.159

0.154

0.149

0.144

20.00

21.00

22.00

23.00

24.00

0.143

0.138

0.133

0.129

0.124

0.142

0.137

0.133

0.128

0.124

0.142

0.137

0.132

0.128

0.123

0.141

0.136

0.132

0.127

0.123

0.141

0.136

0.131

0.127

0.122

0.140

0.136

0.131

0.126

0.122

0.140

0.135

0.130

0.126

0.121

0.139

0.135

0.130

0.125

0.121

0.139

0.134

0.129

0.125

0.120

25.00

26.00

27.00

28.00

29.00

0.120

0.115

0.111

0.107

0.103

0.119

0.115

0.111

0.106

0.102

0.119

0.114

0.110

0.106

0.102

0.118

0.114

0.110

0.106

0.101

0.118

0.113

0.109

0.105

0.101

0.117

0.113

0.109

0.105

0.101

0.117

0.113

0.108

0.104

0.100

0.117

0.112

0.108

0.104

0.100

0.116

0.112

0.108

0.103

0.099

30.00

31.00

32.00

33.00

34.00

34.50

0.099

0.096

0.091

0.087

0.083

0.081

0.098

0.094

0.090

0.086

0.083

0.081

0.098

0.094

0.090

0.086

0.082

0.080

0.097

0.093

0.090

0.086

0.082

0.080

0.097

0.093

0.089

0.086

0.082

0.080

0.097

0.093

0.089

0.086

0.081

0.079

0.096

0.092

0.088

0.086

0.081

0.079

0.096

0.092

0.088

0.084

0.080

0.079

0.096

0.091

0.088

0.084

0.080

0.078

35.00 0.079 0.079 0.079 0.078 0.078 0.077 0.077 0.077 0.076 Sumber : Suhardjono, 1994

105

Lampiran F. Tabel PN.6 Besaran f (n/N)

f (n/N) = 0,1 + 0,9 n/N, guna perhitungan rumus Penman.

n/N

(%)

Besaran f (n/N) = 0,1 + 0,9 n/N

1 2 3 4 5 6 7 8 9

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

0.379

0.469

0.559

0.649

0.739

0.829

0.388

0.478

0.568

0.658

0.748

0.838

0.397

0.487

0.577

0.667

0.757

0.847

0.406

0.496

0.586

0.676

0.766

0.856

0.415

0.505

0.595

0.685

0.775

0.865

0.424

0.514

0.604

0.694

0.784

0.874

0.433

0.523

0.613

0.703

0.793

0.883

0.442

0.532

0.622

0.712

0.802

0.892

0.451

0.541

0.631

0.721

0.811

0.901 Sumber : Suhardjono, 1994

Lampiran G. Tabel PN.7 Besaran f (u)

f (u) = 0,27 (1 + U x 0,864), guna perhitungan rumus Penman.

U

m/det

Besaran f (u) = 0,27 (1 + U x 0,864)

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

0.293

0.527

0.760

0.993

1.226

1.460

0.317

0.550

0.783

1.016

1.250

1.483

0.340

0.573

0.807

1.040

1.273

1.506

0.363

0.597

0.630

1.063

1.296

1.530

0.387

0.620

0.853

1.086

1.320

1.553

0.410

0.643

0.877

1.110

1.343

1.576

0.433

0.667

0.900

1.133

1.366

1.600

0.457

0.690

0.923

1.156

1.390

1.623

0.490

0.713

0.947

1.180

1.413

1.646 Sumber : Suhardjono, 1994

106

Lampiran H. Tabel PN.8 Besaran angka koreksi (c) bulanan untuk rumus Penman

(berdasarkan perkiraan perbandingan kecepatan angin siang/malam

di daerah Indonesia).

Bulan Angka koreksi (c)

Blaney-Criddle Radiasi Penman

Januari

Februari

Maret

April

Mei

Juni

Juli

Agustus

September

Oktober

November

Desember

0.800

0.800

0.750

0.750

0.700

0.700

0.750

0.750

0.800

0.800

0.825

0.825

0.800

0.800

0.750

0.750

0.700

0.700

0.750

0.750

0.800

0.800

0.825

0.825

1.100

1.100

1.000

1.000

0.950

0.950

1.000

1.000

1.100

1.100

1.150

1.150 Sumber : Suhardjono, 1994

Lampiran I. Tabel Nilai Q/n0,5

dan R/n0,5

107

Lampiran J. Tabel Hubungan Reduksi Data Rata-rata (Yn) dengan Jumlah Data

(n)

108

Lampiran K. Tabel Hubungan antara Deviasi Standar (Sn) dan Reduksi Data

dengan Jumlah Data (n)

109

Lampiran L-1 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2000

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

110

Lampiran L-2 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2001

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

111

Lampiran L-3 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2002

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

112

Lampiran L-4 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2003

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

113

Lampiran L-5 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2004

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

114

Lampiran L-6 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2005

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

115

Lampiran L-7 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2006

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

116

Lampiran L-8 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2007

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

117

Lampiran L-9 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2008

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

118

Lampiran L-10 : Data Curah Hujan Harian Tahun 2009

Sumber : Balai Wilayah Sungai Sulawesi 3

119

Lampiran M : Dokumentasi Lokasi Penelitian

Gambar 1 : Lokasi PLTMH

Gambar 2 : Lokasi Penelitian

120

Gambar 3 : Lokasi Pengukuran Kecepatan Air

Gamabr 4 : Lokasi Pengukuran Kedalaman Air

121

Gambar 5 : Lokasi Penelitian

Gambar 6 : Lokasi Power House

122

Gambar 7 : Daerah Penelitian