KUNJUNGAN STUDI PERENCANAAN DAN PEMBANGUNAN

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DAN

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)

DI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

LAPORAN KUNJUNGAN STUDI

UNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH

Teknik Tenaga Listrik

yang dibina oleh Bapak Drs. H. Wakidi

Oleh

Rizqiana Yogi Cahyaningtyas

(120511427455)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESIN

April 2014

KATA PENGANTAR

Puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

rahmat, taufiq, inayah, dan hidayah-Nya, karena hanya dengan karunia-Nya itulah

penyusunan laporan kunjungan studi ini dapat diselesaikan sesuai dengan rencana.

Tugas ini dikerjakan dalam rangka memenuhi tugas Matakuliah Teknik

Tenaga Listrik di program studi S-1 Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Teknik

Mesin FT UM yang dibina oleh Bapak Drs. H. Wakidi.

Terwujudnya tugas laporan kunjungan studi ini telah melibatkan berbagai

pihak. Untuk sumbang saran yang konstruktif yang telah diberikan penulis patut

menyampaikan ucapan terima kasih kepada yang terhormat :

1. Bapak Suwignyo dan Bapak Diding Suhardi dari Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Malang yang telah memberi pengetahuan

serta membimbing selama kunjungan studi berlangsung,

2. Bapak Wakidi selaku dosen matakuliah Teknik Tenaga Listrik yang telah

membimbing selama proses pembelajaran dan mendampingi selama

kunjungan studi,

3. Teman – teman offering A3 yang yang telah berpartisipasi dalam

pelaksanaan kunjungan studi,

4. Dan semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung

mendukung terselesaikannya laporan ini.

Semoga atas bantuan moril dan materiil tersebut, Allah SWT senantiasa

melimpahkan kekuatan dan petunjuk – Nya sebagai amal sholeh dan senantiasa

mendapat balasan karunia yang berlimpah dari – Nya.

Malang, April 2014

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ……………………………………………………..

DAFTAR ISI ………………………………………………………………

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2. Tujuan Penulisan ……………………………………………….

BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1. Pengertian PLTMH dan PLTS …………………………………

2.2. Kelebihan dan Kekurangan PLTMH dan PLTS ……………….

BAB III HASIL OBSERVASI

3.1. Waktu dan Tempat Pelaksanaan ……………………………….

3.2. Latar Belakang Pembangunan …………………………………

3.3. Kondisi Umum ………………………………………………...

3.4. Proses Perubahan Energi pada PLTMH dan PLTS ……………

3.5. Manfaat PLTMH dan PLTS …………………………………...

3.6. Konfigurasi antara PLTMH dan PLTS ………………………..

3.7. Kendala yang Terjadi ………………………………………….

BAB IV PENUTUP

4.1. Kesimpulan …………………………………………………….

4.2. Saran …………………………………………………………...

DAFTAR RUJUKAN ……………………………………………………..

LAMPIRAN ……………………………………………………………….

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Bertambahnya kebutuhan akan tenaga listrik setiap tahun sesuai dengan

berkembangnya teknologi menuntut agar manusia berusaha menyediakan tenaga

listrik yang handal. Secara umum pembangkit tenaga listrik di Indonesia terdiri

dari PLTA ( pembangkit listrik tenaga air ), PLTU ( pembangkit listrik tenaga

uap), PLTP ( pembangkit listrik tenaga panas bumi ), PLTG ( pembangkit listrik

tenaga gas ), PLTD ( pembangkit listrik tenaga diesel ), PLTN ( pembangkit

listrik tenaga nuklir ) rencana jangka panjang, PLTGU ( pembangkit listrik tenaga

gas dan uap ).

Oleh karena hal diatas kami dari Universitas Negeri Malang yang sedang

menempuh mata kuliah Teknik Tenaga Listrik (TTL), melakukan kajian tentang

pembangkit listrik tersebut. Tempat yang kami tuju untuk observasi yaitu kampus

Universitas Muhammadiah Malang yang sekarang sudah mempunyai PLTMH dan

PLTS yang dikelola sendiri.

1.2. Tujuan Penulisan

A. Untuk mengetahui konsep dasar Pembangkit Listrik Tenaga Mikro

Hidro (PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS).

B. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan Pembangkit Listrik

Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya

(PLTS).

C. Untuk mengetahui kondisi lingkungan dan komponen-komponen yang

diperlukan jika akan membangun Pembangkit Listrik Tenaga Mikro

Hidro (PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS).

D. Untuk mengetahui proses perubahan energi air dan dan energi surya

menjadi energi listrik pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

(PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Universitas

Muhammadiyah Malang.

E. Untuk mengetahui manfaat Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

(PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Universitas

Muhammadiyah Malang bagi lingkungan internal kampus, bagi

masyarakat sekitar, dan pihak lain.

F. Untuk mengetahui penerapan konfigurasi sistem hybrid antara

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dan Pembangkit

Listrik Tenaga Surya (PLTS) di Universitas Muhammadiyah Malang.

G. Untuk mengetahui kendala dalam pembangunan Pembangkit Listrik

Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) dan Pembangkit Listrik Tenaga Surya

(PLTS) di Universitas Muhammadiyah Malang.

Teknis penulisan laporan praktikum ini berpedoman pada Buku Pedoman

Penulisan Karya Ilmiah Universitas Negeri Malang (UM, 2010).

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.3. Pengertian PLTMH dan PLTS

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) adalah suatu

pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga

penggeraknya seperti, saluran irigasi, sungai atau air terjun alam dengan cara

memanfaatkan tinggi terjun dan jumlah debit air. Mikro hidro merupakan sebuah

istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air.

Secara teknis, mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai

sumber energi), turbin, dan generator. Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran

air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya, mikrohidro

memanfaatkan energi potensial jatuhan air. Semakin tinggi jatuhan air maka

semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik.

Di samping faktor geografis (tata letak sungai), tinggi jatuhan air dapat pula

diperoleh dengan membendung aliran air sehingga permukaan air menjadi tinggi.

Air dialirkan melalui sebuah pipa pesat ke dalam rumah pembangkit yang pada

umumnya dibangun di bagian tepi sungai untuk menggerakkan turbin atau kincir

air mikro hidro. Energi mekanik yang berasal dari putaran poros turbin akan

diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator. Mikrohidro bisa

memanfaatkan ketinggian air yang tidak terlalu besar, misalnya dengan ketinggian

air 2.5 meter dapat dihasilkan listrik 400 watt. Relatif kecilnya energi yang

dihasilkan mikrohidro dibandingkan dengan PLTA skala besar, berimplikasi pada

relatif sederhananya peralatan serta kecilnya areal yang diperlukan guna instalasi

dan pengoperasian mikro hidro.

Sedangkan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) merupakan

pembangkit listrik yang sumber energinya didapat dari panas matahari. Sumber

energi matahari tersebut dikonversi menjadi menjadi energi listrik melalui sollar

cell. Konstrukusinya sangat sedernaha jika dibandingkan dengan PLTMH. Akan

tetapi biaya untuk membangun PLTS lebih mahal jika dibandingkan dengan

pembangunan PLTMH.

Kedua pembangkit di atas merupakan pembangkit yang ramah lingkungan

karena tidak mengeluarkan gas karbondioksida. Pemakaian listrik tenaga mikro

hidro dan tenaga surya akan mengurangi penggunaan pembangkit listrik dengan

tenaga fosil, sehingga akan mengurangi pula kadar karbondioksida, dan akan

mengurangi pemanasan global berdampak buruk pada lingkungan.

2.4. Kelebihan dan Kekurangan PLTMH dan PLTS

Beberapa kelebihan pada pembangkit listrik tenaga mikro hidro adalah

PLTMH ini cukup murah dibandingkan pembangkit listrik jenis yang lain karena

menggunakan energi alam, memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat

dioperasikan di daerah terpencil dengan tenaga terampil penduduk daerah

setempat dengan sedikit latihan, tidak menimbulkan pencemaran, dapat dipadukan

dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan, dapat mendorong

masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan sehingga ketersediaan air

terjamin, potensi energi air yang melimpah, merupakan teknologi yang handal dan

kokoh sehingga mampu beroperasi lebih dari 15 tahun, serta memiliki efisiensi

tinggi yaitu 70-85 persen.

Namun PLTMH tetap memiliki keterbatasan, seperti besarnya listrik yang

dihasilkan PLTMH tergantung pada tinggi jatuh air dan jumlah air. Pada musim

kemarau kemampuan PLTMH akan menurun karena jumlah air biasanya

berkurang. Selain faktor kondisi air, ukuran generator tidak menunjukkan

kemampuan produksi listriknya karena semuanya tergantung pada jumlah air dan

ketinggian jatuh air, sehingga ukuran generator bukan penentu utama kapasitas

PLTMH. Terakhir adalah faktor jarak. Semakin dekat jarak pengguna ke

pembangkit, maka kualitas listrik juga lebih baik. Dan sebaliknya, semakin jauh

jarak pengguna, maka listrik yang hilang juga semakin banyak. Jarak pelanggan

terjauh yang dianjurkan adalah antara 1-2 km dari PLTMH. Jika pelanggan

menggunakan listrik secara berlebih, maka kualitas listrik menurun dan

membahayakan peralatan. Satu pelanggan melanggar, maka yang rugi adalah

seluruh pelanggan.

Sedangkan energi surya yang digunakan dalam Pembangkit Listrik Tenaga

Surya memiliki kelebihan antara lain pertama, energi surya merupakan sumber

energi terbarukan. Kedua, energi surya merupakan energi yang ramah lingkungan

karena tidak memancarkan emisi karbon berbahaya yang berkontribusi terhadap

perubahan iklim seperti pada bahan bakar fosil. Setiap watt energi yang dihasilkan

dari matahari berarti kita telah mengurangi pemakaian bahan bakar fosil, dan

dengan demikian kita telah mengurangi dampak perubahan iklim. Lebih banyak

energi matahari yang kita gunakan maka semakin sedikit kita bergantung pada

bahan bakar fosil, sehingga dapat meningkatkan ketahanan dan keamanan energi

karena mengurangi kebutuhan impor minya pada pihak asing. Energi surya juga

tidak memancarkan oksida nitrogen atau sulfur dioksida yang berarti tidak

menyebabkan hujan asam atau kabut asap. Ketiga, matahari merupakan sumber

energi yang bebas digunakan setiap orang karena manusia tidak ada yang menjadi

pemilik matahari, sehingga setelah Anda menutupi biaya investasi awal,

pemakaian energi selanjutnya dikatakan gratis. Keempat, panel surya beroperasi

tanpa mengeluarkan suara tidak seperti turbin angin besar sehingga tidak

menyebabkan polusi suara. Panel surya biasanya memiliki umur yang lama,

minimal 30 tahun dan biaya pemeliharaannya rendah karena tidak ada bagian

yang bergerak, panel surya juga cukup mudah untuk diinstal. Kelima, energi surya

adalah salah satu pilihan energi terbaik untuk daerah-daerah terpencil, bilamana

jaringan distribusi listrik tidak praktis atau tidak memungkinkan untuk diinstal.

Kelemahan utama dari energi surya adalah biaya awal yang tinggi karena

panel surya terbuat dari bahan mahal bahkan dengan penurunan harga yang

terjadi hampir setiap tahun. Selain itu, panel surya juga perlu ditingkatkan

efisiensinya, untuk itu membutuhkan lokasi instalasi yang luas, dan panel surya

ini idealnya diarahkan ke matahari, tanpa hambatan seperti pohon dan gedung

tinggi. Selanjutnya, energi membutuhkan solusi penyimpanan energi murah dan

efisien karena matahari adalah sumber energi intermiten (tidak kontinyu) yang

terakhir, banyak daerah di dunia tidak memiliki sinar matahari yang cukup untuk

menjadikan energi surya bernilai ekonomis, sehingga solusi ilmiah yang lebih

maju diperlukan untuk membuat energi surya menjadi komersial di daerah

tersebut.

BAB III

HASIL OBSERVASI

3.8. Waktu dan Tempat Pelaksanaan

Observasi dilaksanakan oleh 34 mahasiswa S-1 Pendidikan Teknik Mesin

Universitas Negeri Malang offering A3 yang didampingi oleh Bapak Drs. H.

Wakidi selaku dosen pembimbing matakuliah Teknik Tenaga Listrik, dan

dibimbing oleh Bapak Suwignyo dan Bapak Diding Suhardi dari Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Malang, pada tanggal 22 Maret 2014 pukul 08.00-

12.00 WIB di Agrokompleks Kampus III Universitas Muhammadiyah Malang.

3.9. Latar Belakang Pembangunan

PLTMH Sengkaling 1 ini dirancang pada tahun 2006, berdasarkan hasil

studi kelayakan pada tahun 2001. Pembangunan PLTMH Sengkaling 1

dilaksanakan tahun pada tahun 2007 dan mulai dioperasikan mulai awal tahun

2008.

Latar belakang pembangunan PLTMH Sengkaling 1 ini pertama, terjadinya

krisis pasokan tenaga listrik di Indonesia terutama di Pulau Jawa dan Bali.

Kedua, mengembangkan sumber energi terbarukan. Potensi sumber energi

terbarukan di Indonesia, khususnya tenaga air hingga saat ini baru dimanfaatkan

sebesar 5,55 %, yaitu sebesar 4,2 GW dari jumlah total potensi yang ada sebesar

75,67 GW.

Gambar 3.1 : Tabel Pemanfaatan Sumber Energi di Indonesia

Ketiga, memanfaatkan saluran irigasi untuk PLMH. Di belakang kampus

dilintasi oleh saluran irigasi dari DAM Sengkaling. Setelah diteliti dan dihitung

ternyata aliran tersebut dari tahun 1990 sampai 2006 mempunyai debit 0,95 m3/dt.

Dan setelah dihitung tinggi jatuhnnya ternyata memiliki tinggi jatuh bruto 17,05

m dan tinggi jatuh efektif 14,95 m. Oleh karena sawah penduduk yang makin

lama makin menyempit maka aliran air pada aliran irigasi ini banyak sisa yang

tidak digunakan. Oleh karena itu pada tempat ini sangat layak dan berpotensi

untuk dibangunnya PLTMH.

Keempat, mengurangi penggunakan bahan bakar fosil dengan diverivikasi

sumber energi untuk menurunkan emisi karbondioksida yang menjadi penyebab

pemanasan global, karena 53% emisi karbondioksida ini dihasilkan oleh sektor

industri energi (pembangkit listrik/kilang minyak) dan sektor transportasi. Untuk

mengurangi konsumsi bahan bakar fosil sebagai bahan bakar pembangkit tenaga

listrik, pemerintah melakukan kebijakan diverivikasikan energi nasional.

Gambar 3.2 : Diagram Optimalisasi Pengelolaan Energi

3.10. Kondisi Umum

A. Potensi yang dimiliki PLTMH

1. Debit Andalan

Berdasarkan data debit sungai Brantas di DAM Sengkaling tahun

1990 s/d 2006 di tetapkan debit andalan untuk PLTMH UMM sebesar

0.95 m3/dt.

Gambar 3.3 : Tabel Debit Sungai Brantas di DAM Sengkaling

2. Tinggi Jatuh

Pengukuran Topografi di lokasi PLTMH UMM menghasilkan data

sebagai berikut :

- Elevasi Bangunan Sadap (Hulu) = +570,00 m

- Elevasi Rumah Pembangkit (Hilir) = +556,26 m

- Elevasi Dasar Sungai = +550,20 m

- Tinggi Jatuh Brutto = 17,05 m

- Perhitungan kehilangan tinggi tekanan mayor dan minor sebesar

2,10 m.

- Tinggi Jatuh Efektif = 17,05 - 2,10 = 14,95

m.

3. Daya Terbangkit

- Daya terbangkit

P = η . ϱ . g . Q . H

= 0,65 x 1 x 9,81 x 0,95 x 14,85 = 100 k Watt

- Pemilihan Turbin

Type CROSS FLOW T15 – D500

Gambar 3.4 : Grafik Aplikasi Turbin Cross-Flow T-15 D500

- Produksi Energi Tahunan

E = 100 KW x 300 Hari/Thn x 24 Jam

= 720.000 kWH/Tahun

4. Dampak Positif terhadap Lingkungan

- Menghindari penambahan emisi karbondioksida 570 ton per

tahun. Persamaan untuk menentukan Produksi Karbon dioksida

= 0,85 x P x t x 0,00076 (ton/tahun)

Dimana:

P = Produksi listrik (kW)

T = 8760

- Atau setara dengan peniadaan 100 mobil.

- Atau penghijauan kembali ± 50 Ha hutan.

- Penghematan 200.000 liter bahan bakar fosil tiap tahun.

B. Potensi yang Dimiliki PLTMS

PLTS UMM dibangun pada tahun 2009 oleh P3TKEBT. Daya listrik

yang dihasilkan Oleh PLTS ini sebesar 2,5 kW. Untuk peletakannya sendiri

(Module PV) diletakkan tepat di atas rumah pembangkit PLTMH.

C. Komponen – Komponen di PLTMH

1. Informasi Sumber Air

Sungai yang digunakan untuk memutar turbin adalah sungai jaringan

irigasi sengkaling kiri yang melintasi area kampus Universitas

Muhammadiyah Malang.

Sumber Air : Sungai Kali Brantas

Debit Andalan : 0.95 m3/dt

Debit Banjir Sungai : 400,00 m3/dt

Gambar 3.5 : Aliran Sungai Brantas

2. Bangunan Pengambilan Air

Bendungan berfungsi untuk mengalihkan air dari jaringan irigasi

sengkaling kiri melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai ke dalam

sebuah kolam penampungan.

Bendungan/ Dam : Dam Sengkaling Kecamatan Dau

Kabupaten Malang

Pintu Air : Pintu Sorong Baja

Lebar Pintu : 2 × 1,00 m

Debit Pengambilan : 1000 l/dt atau 1,00 m3/dt

Gambar 3.6 : DAM Sengkaling

3. Saluran Penghantar

Tipe : Saluran Terbuka Pasangan Batu

Panjang : 800,00 m

Lebar : 3,00 m

Kedalaman Air : 0,60 m

Kapasitas Saluran : 2,00 m

Gambar 3.7 : Saluran Penghantar

4. Kolam Penampung Atas (Headpond)

Kolam ini digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari

air. Fungsi dari bak pengendap ini sangat penting untuk melindungi

komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir. Selain juga untuk

menjaga debit aliran yang masuk ke pipa relatif tetap.

Pintu Air : Pintu Baja 1× 1,25 m

Lebar Kolam : 5,00 m

Kedalaman : 4,00 s/d 5,00 m

Gambar 3.8 : Kolam Penampung

5. Saringan Sampah (Trashrack)

Konstruksi : Baja

Lebar : 3,00 m

Tinggi : 4,00 m

Gambar 3.9 : Saringan Sampah

6. Pipa Pesat (Penstock)

Pipa ini berfungsi untuk menyalurkan air dari kolam menuju ke

turbin.

Tipe : Pipa Spiral Baja

Diameter : 700 mm

Tebal : 6 mm

Panjang : 57,00 m

Gambar 3.10 : Pipa Pesat

7. Rumah Pembangkit

Rumah pembangkit berfungsi sebagai tempat generator, turbin,

pengatur tegangan, dan sebagai tempat pengawasan terhadap beban

yang dihasilkan, Baik itu PLTMH maupun PLTS.

Rumah pembangkit dilengkapi dengan pengamanan terhadap petir

dan arus berlebih (lightning arrester). Rumah pembangkit berupa

pasangan bata dengan bangunan coran bertulang pada pondasi turbin

dan penampungan air di bawah turbin sebelum keluar ke tail race. Hal

utama yang menjadi perhatian dalam pembangunan rumah pembangkit

adalah aksasibilitas dan sirkulasi udara untuk melepas panas pada

ballast load. Sirkulasi udara yang baik akan menjaga temperatur kerja

sekitar rumah pembangkit tidak berlebih, sehingga temperatur kerja

mesin dapat dijaga dengan baik.

8. Katup Pengatur Debit Air

Kran ini berfungsi mengatur jumlah debit air yang akan masuk ke

dalam turbin dan berfungsi sebagai pengaman saat akan dilakukan

perbaikan pada turbin atau generator dan perangkatnya. Kran ini

dilengkapi dengan manometer yang berfungsi mengukur tekanan air

yang dialirkan oleh pipa penyalur yang akan masuk ke dalam turbin

Gambar 3.11 : Katup Pengatur Debit Air

9. Turbin

Turbin ini berfungsi untuk mengkonversi energi aliran air menjadi

energi putaran mekanis. Pemilihan turbin menggunakan perhitungan

dengan berdasarkan data, lalu dimasukkan ke dalam suatu grafik yang

telah ditetapkan.

Tipe : Crossflow T 15 – D 500

Tinggi Jatuh Total : 17,00 m

Tinggi Jatuh Efektif : 15,20 m

Efisiensi Turbin : 0,80

Debit Pembangkitan : 1000 l/dt atau 1,00 m3/dt

Daya Terbangkit : 100 kWatt

Gambar 3.12 : Turbin

10. Generator

Generator berfungsi untuk menghasilkan listrik dari putaran

mekanis.

Tipe : Generator Industri Shaft Horizontal – Stamfort

Kapasitas : 165 kVA

Kecepatan Putar : 1500 RPM

Tegangan : 380 Volt

Frekuensi : 50 Hz

Gambar 3.13 : Generator

11. Panel Kontrol

Tipe : Electric Load Control

Kapasitas : 175 kVA

Ballast Load : Ballast Load Basah (Tercelup Air)

Gambar 3.14 : Panel Kontrol

12. Governor

Fungsi governor adalah untuk mengatur pembukaan katup pengatur

jumlah debit air yang masuk ke dalam rumah turbin / volume air. Katup

ini akan membuka penuh jika beban listrik yang dibutuhkan besar,

sebaliknya akan membuka sesuai kebutuhan yang diakibatkan beban

listrik.

Gambar 3.15 : Governor

Katup ini digerakkan oleh motor yang dikontrol secara digital yang

berada di luar generator.

Gambar 3.16 : Motor penggerak Katup

13. Jaringan Distribusi

Panjang : 850,00 m

Tegangan : 220 V

Ukuran Kabel : 2 Unit, masing-masing 3 × 9 mm + 1 × 6 mm.

Gambar 3.17 : Jaringan Distribusi

14. Produksi Energi

Rata-rata Daya Dibangkitkan : 80 kWatt

Produksi Energi Harian : 1.920 kWH per Hari

Produksi Energi Tahunan : 576.000 kWH/ Tahun (300 Hari

Operasional)

D. Komponen – Komponen di PLTS

No. Komponen Fungsi

Pasir Silika

Tanur khusus

3.11. Proses Perubahan Energi pada PLTMH dan PLTS

A. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

Diawali dengan pembangunan bendungan untuk mengatur aliran air

yang akan dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak PLTMH. Bendungan ini

dapat berupa bendungan beton atau bendungan beronjong. Bendungan perlu

dilengkapi dengan pintu air dan saringan sampah untuk mencegah

masuknya kotoran atau endapan lumpur. Bendungan sebaiknya dibangun

pada dasar sungai yang stabil dan aman terhadap banjir.

Di dekat bendungan dibangun bangunan pengambilan (intake).

Kemudian dilanjutkan dengan pembuatan saluran penghantar yang

berfungsi mengalirkan air dari intake. Saluran ini dilengkapi dengan saluran

pelimpah pada setiap jarak tertentu untuk mengeluarkan air yang berlebih.

Saluran ini dapat berupa saluran terbuka atau tertutup.

Di ujung saluran pelimpah dibangun kolam pengendap. Kolam ini

berfungsi untuk mengendapkan pasir dan menyaring kotoran sehingga air

yang masuk ke turbin relatif bersih. Saluran ini dibuat dengan memperdalam

dan memperlebar saluran penghantar dan menambahnya dengan saluran

penguras.

Kolam penenang (forebay) juga dibangun untuk menenangkan aliran air

yang akan masuk ke turbin dan mengarahkannya masuk ke pipa pesat

(penstok). Saluran ini dibuat dengan konstruksi beton dan berjarak sedekat

mungkin ke rumah turbin untuk menghemat pipa pesat.

Pipa pesat berfungsi mengalirkan air sebelum masuk ke turbin. Dalam

pipa ini, energi potensial air di kolam penenang diubah menjadi energi

kinetik yang akan memutar roda turbin. Biasanya terbuat dari pipa baja yang

dirol, lalu dilas. Untuk sambungan antar pipa digunakan flens. Pipa ini harus

didukung oleh pondasi yang mampu menahan beban statis dan dinamisnya.

Pondasi dan dudukan ini diusahakan selurus mungkin, karena itu perlu

dirancang sesuai dengan kondisi tanah.

Turbin, generator dan sistem kontrol masing-masing diletakkan dalam

sebuah rumah yang terpisah. Pondasi turbin-generator juga harus dipisahkan

dari pondasi rumahnya. Tujuannya adalah untuk menghindari masalah

akibat getaran. Rumah turbin harus dirancang sedemikian agar memudahkan

perawatan dan pemeriksaan. Setelah keluar dari pipa pesat, air akan

memasuki turbin pada bagian inlet. Di dalamnya terdapat guided vane untuk

mengatur pembukaan dan penutupan turbin serta mengatur jumlah air yang

masuk ke runner/blade (komponen utama turbin). Runner terbuat dari baja

dengan kekuatan tarik tinggi yang dilas pada dua buah piringan sejajar.

Aliran air akan memutar runner dan menghasilkan energi kinetik yang akan

memutar poros turbin. Energi yang timbul akibat putaran poros kemudian

ditransmisikan ke generator. Seluruh sistem ini harus balance. Turbin perlu

dilengkapi casing yang berfungsi mengarahkan air ke runner. Pada bagian

bawah casing terdapat pengunci turbin. Bantalan (bearing) terdapat pada

sebelah kiri dan kanan poros dan berfungsi untuk menyangga poros agar

dapat berputar dengan lancar. Daya poros dari turbin ini harus

ditransmisikan ke generator agar dapat diubah menjadi energi listrik.

Generator yang dapat digunakan pada mikro hidro adalah generator

sinkron dan generator induksi. Sistem transmisi daya ini dapat berupa sistem

transmisi langsung (daya poros langsung dihubungkan dengan poros

generator dengan bantuan kopling), atau sistem transmisi daya tidak

langsung, yaitu menggunakan sabuk atau belt untuk memindahkan daya

antara dua poros sejajar. Keuntungan sistem transmisi langsung adalah lebih

kompak, mudah dirawat, dan efisiensinya lebih tinggi. Tetapi sumbu poros

harus benar-benar lurus dan putaran poros generator harus sama dengan

kecepatan putar poros turbin. Masalah ketidaklurusan sumbu dapat diatasi

dengan bantuan kopling fleksibel.

Gearbox dapat digunakan untuk mengoreksi rasio kecepatan putaran.

Sistem transmisi tidak langsung memungkinkan adanya variasi dalam

penggunaan generator secara lebih luas karena kecepatan putar poros

generator tidak perlu sama dengan kecepatan putar poros turbin. Jenis sabuk

yang biasa digunakan untuk PLTMH skala besar adalah jenis flat belt,

sedang V-belt digunakan untuk skala di bawah 20 kW. Komponen

pendukung yang diperlukan pada sistem ini adalah pulley, bantalan dan

kopling. Listrik yang dihasilkan oleh generator dapat langsung

ditransmisikan lewat kabel pada tiang-tiang listrik menuju rumah konsumen.

B. Pembangkit Listrik Tenaga Surya

PLTS yaitu solar panel yang mengkonversikan tenaga matahari menjadi

listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari/surya,

membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cells

menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12

Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan

maksimun).

Gambar 3.18 : Diagram Pembangkit Listrik Tenaga Surya.

Dalam prosesnya, panel surya menghasilkan listrik berupa listrik

berarus DC dengan tegangan ± 12 volt, tegangan ini kemudian dialirkan

menuju ke charge controller yang berfungsi sebagai pengaman agar arus

listrik dari baterai penyimpan tidak kembali ke panel.

Arus dari charge controller ini dibagi menjadi dua yaitu menuju ke

baterai penyimpan dan power inverter untuk diubah menjadi arus listrik AC

dengan tegangan 220 V.

Gambar 3.19 : Proses Pembuatan Sel Surya

Namun dari hasil kunjungan studi ini ditemukan bahwa di PLTS UMM

terdapat 2 jenis pemasangan yaitu tanpa power inverter yang dilengkapi

dengan baterai yang digunakan untuk lampu penerangan disepanjang jalan

di kampus UMM tepatnya sekitar 13 titik lampu jalan bertenaga surya

sedangkan PLTS yang lain memiliki power inverter yang tidak dilengkapi

dengan baterai yang dipakai sebagai cadangan listrik saat beban penuh di

siang hari khususnya jam perkuliahan.

Gambar 3.20 : PLTS UMM

3.12. Manfaat PLTMH dan PLTS

A. Pengembangan keilmuan

1. Sarana riset/ penelitian dosen dan mahasiswa.

2. Sarana pembelajaran sumber energi terbarukan bagi masyarakat.

3. Sarana wisata sains dan teknologi.

B. Secara ekonomis (bagi UMM)

Pembangunan PLTMH memerlukan investasi yang relatif besar. Nilai

investasi per kW terpasangnya menurut perhitungan Yayasan Mandiri -

berkisar antara Rp. 4 juta sampai Rp. 8 juta. Adapun, biaya (harga) listrik

per kWH-nya dihitung berdasarkan biaya awal (initial cost) dan biaya

operasional (operational cost). Komponen biaya awal terdiri dari: biaya

bangunan sipil, biaya fasilitas elektrik dan mekanik serta biaya sistem

pendukung lain. Komponen biaya operasional yaitu: biaya perawatan, biaya

penggantian suku cadang, biaya tenaga kerja (operator) serta biaya lain yang

digunakan selama pemakaian.

Untuk pemanfaatan di wilayah kampus, pada siang hari energi listrik

dimanfaatkan untuk kebutuhan listrik pada gedung kuliah, perkantoran, dan

laboratorium pendidikan. Sedangkan pada malam hari, energi listrik untuk

penerangan kampus.

3.13. Konfigurasi antara PLTMH dan PLTS

PLTMH UMM menghasilkan Daya 100 kW sedangkan untuk PLTS UMM

menghasilkan daya 2,5 kW. Lalu kedua daya ini digabungkan. Sistem

penggabungan ini disebut dengan sistem hibrid. Kombinasi ini memiliki

karakteristik apabila saat musim panas debit air berkurang sehingga menyebabkan

kapasitas daya yang disuplai oleh PLTMH menurun, kapasitas suplai daya akan

dapat diperbaiki oleh adanya PLTS, karena pada musim panas PLTS akan bekerja

maksimum.

Sebenarnya Konfigurasi Sistem Hybrid PLTS-PLTMH di UMM terdiri dari

empat jenis pembangkit dari sumber energi berbeda yang terhubung ke beban

(load). Keempat jenis pembangkit tersebut adalah PLTS, PLTMH, suplai dari

Jaringan PLN, dan Pembangkit GENSET. Adapun beban yang dimaksud adalah

beban daya dari kampus Universitas Muhammadiyah Malang.

Sistem hibrid pada UMM ini dirancang tanpa baterai penyimpan karena

sudah dinterkoneksi dengan grid PLN. Daya Listrik yang dihasilkan PLTS dapat

lansung diintegrasikan dengan PLTMH dan selanjutnya digunakan untuk

melayani sebagian kebutuhan beban daya UMM yang terdiri dari gedung

perkuliahan serta laboratorium dengan total beban sebesar 300 kVA pada siang

hari. Untuk memenuhi beban seluruhnya, diperlukan pasokan tambahan dari

jaringan PLN. Selain itu juga disiapkan sebuah Genset dengan kapasitas 300 kVA

sebagai back-up apabila terjadi gangguan suplai dari jaringan PLN. Sedangkan

pada malam hari karena kebutuhan listrik pada UMM menurun maka listrik yang

dihasilkan oleh PLTMH UMM sendiri sudah cukup untuk memenuhi beban

sehingga tidak memerlukan lagi tambahan listrk dari PLN.

3.14. Kendala yang Terjadi

Pada dasarnya kendala utama pada pembangunan PLTMH dan PLTS sama,

yaitu biaya pembangunan awal yang tergolong mahal. Pembangunan PLTMH

membutuhkan biaya investasi sebesar Rp. 1 Milyar diperoleh BPP sebesar Rp.

324,13/kWh untuk suku bunga 6%, Rp. 391,43/kWh untuk suku bunga 9% dan

Rp. 464,75/kWh untuk suku bunga 12%. Dari hasil studi kelayakan dengan

metode NPV dan ROR menunjukkan bahwa program ini layak dikembangkan

dengan suku bunga pinjaman 6% dan 9% dengan harga jual energi listrik sebesar

Rp. 450,00/kWh. Selain kendala berupa biaya, juga dampak lingkungan dan sosial

yang timbul pasca pembangunan PLTMH.

BAB IV

PENUTUP

4.1. Kesimpulan

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) adalah suatu

pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga

penggeraknya, sedangkan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) merupakan

pembangkit listrik yang sumber energinya didapat dari panas matahari. Kedua

pembangkit di atas merupakan pembangkit yang ramah lingkungan karena tidak

mengeluarkan gas karbondioksida.

Dalam penggunaan dua pembangkit tenaga listrik tersebut, Universitas

Muhammadiyah Malang menerapkan Sistem Hybrid. PLTMH UMM

menghasilkan Daya 100 kW sedangkan untuk PLTS UMM menghasilkan daya

2,5 kW. Lalu kedua daya ini digabungkan. Kombinasi ini memiliki karakteristik

apabila saat musim panas debit air berkurang sehingga menyebabkan kapasitas

daya yang disuplai oleh PLTMH menurun, kapasitas suplai daya akan dapat

diperbaiki oleh adanya PLTS, karena pada musim panas PLTS akan bekerja

maksimum. Selain itu, penggunaannya juga disinkronkan dengan sistem PLN dan

diperuntukkan bagi kebutuhan kampus serta studi bagi mahasiswanya. Dengan

adanya PLTMH dan PLTS ini, UMM dapat menghemat tagihan rekening listrik

hingga Rp. 60 juta/bulan.

4.2. Saran

Terjadinya krisis pasokan tenaga listrik di Indonesia terutama di Pulau Jawa

dan Bali, potensi sumber energi terbarukan di Indonesia khususnya tenaga air

yang hingga saat ini baru dimanfaatkan sebesar 5,55 %, yaitu sebesar 4,2 GW dari

jumlah total potensi yang ada sebesar 75,67 GW, serta penggunaan bahan bakar

fosil yang dapat mencemari lingkungan sepatutnya dapat menjadi alasan yang

cukup untuk mengembangkan penggunaan energi potensial air dan energi surya

sebagai pembangkit tenaga listrik. Dengan lebih banyaknya energi potensial air

dan energi matahari yang kita gunakan maka semakin sedikit kita bergantung pada

bahan bakar fosil, sehingga dapat meningkatkan ketahanan dan keamanan energi

karena mengurangi kebutuhan impor minya pada pihak asing.

Selain itu, PLTMH dan PLTS juga dapat dijadikan alternatif bagi

banyaknya daerah-daerah terpencil di Indonesia yang belum dapat merasakan

distribusi listrik oleh PLN.

DAFTAR RUJUKAN

Suhardi, D. 2014. Penggunaan dan Pembuatan Sel Surya. Dipresentasikan pada

Studi Perencanaan dan Pembangunan PLTMH di Universitas

Muhammadiyah Malang pada 22 Maret 2014.

Suwignyo & Suhardi, D. 2014. Mengembangkan Potensi Energi Terbarukan

dengan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH).

Dipresentasikan pada Studi Perencanaan dan Pembangunan

PLTMH di Universitas Muhammadiyah Malang pada 22 Maret

2014.

Universitas Negeri Malang. 2010. Pedoman Penulisan Karya Ilmiah : Skripsi,

Tesis, Disertasi, Artikel, Makalah, Tugas Akhir, Laporan

Penelitian. Edisi Kelima. Malang : Universitas Negeri Malang.