MAKALAH

POTENSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) DI

DAERAH WAMENA KABUPATEN JAYAWIJAYA PROVINSI PAPUA

Diajukan untuk memenuhi Tugas Mata Kuliah Pembangkit Energi Listrik

Disusun Oleh :

Fahrudin Suhadak 2213038010

Vergusta Chandra 2213038015

Diana Gita Andriana Putri 2213038017

D3 TEKNIK ELEKTRO - PLN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan Rahmat,

Inayah, Taufik dan Hidayahnya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan

makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Semoga makalah ini

dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca

dalam perancangan untuk membangun PLTMH.

Harapan kami semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan

pengalaman bagi para pembaca, sehingga kami dapat memperbaiki bentuk maupun isi

makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik.

Makalah ini kami akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang kami

miliki sangat kurang. Oleh kerena itu kami harapkan kepada para pembaca untuk

memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan

makalah ini.

Surabaya, 09 April 2015

Penulis

Page | ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR.................................................................................................. ii

DAFTAR ISI................................................................................................................ iii

ABSTRAK.................................................................................................................... vi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah............................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah....................................................................................... 2

1.3 Tujuan......................................................................................................... 2

1.4 Manfaat....................................................................................................... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian PLTMH..................................................................................... 3

2.2 Potensi Wilayah.......................................................................................... 5

2.3 Prinsip Kerja PLTMH................................................................................. 6

2.4 Perhitungan Teknis..................................................................................... 6

BAB III PEMBAHASAN

3.1 Potensi PLTMH Wamena........................................................................... 7

3.2 Kriteria Pemilihan Komponen PLTMH Wamena...................................... 8

3.3 Kebutuhan Listrik Masyarakat Wamena.................................................... 8

BAB IV PENUTUP

4.1 Kesimpulan................................................................................................. 9

4.2 Saran........................................................................................................... 9

DAFTAR PUSTAKA................................................................................................... 10

Page | iii

ABSTRAK

Dengan semakin menipisnya persediaan energi tak terbarukan sebagai bahan bakar listrik, menyebabkan kurangnya pasokan listrik terutama di daerah terpencil. Untuk mengatasi masalah ini, maka PLTMH dapat menjadi solusinya. PLTMH merupakan pembangkit listrik tenaga mikro hidro yang memanfaatkan aliran sungai untuk menghasilkan listrik. Di Daerah Wamena telah dibangun sebuah PLTMH yang memanfaatkan aliran sungai dari Sungai Uwe. Walaupun PLTMH hanya menghasilkan daya listrik yang kecil, namun dengan dibangunnya sebuah PLTMH misalnya di Daerah Wamena ini, ternyata PLTMH ini memiliki potensi daya yang dapat dihasilkan, yaitu 43.001 W. Sedangkan untuk daya turbin dan daya generator yang dihasilkan dengan debit air 1,06 m3/s dan ketinggian 4,87 m masing-masing yaitu 39.030 W dan 31.220 W. Dengan daya keluaran ini maka dapat memenuhi kebutuhan suplai listrik untuk sekitar 183 rumah di wilayah tersebut.

Kata Kunci: Pengertian PLTMH, Potensi Wilayah, Prinsip Kerja PLTMH, Perhitungan Teknis

Page | iv

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan alternatif sumber

energi listrik bagi masyarakat. PLTMH memberikan banyak keuntungan terutama bagi

masyarakat pedalaman di seluruh Indonesia. Disaat sumber energi lain mulai menipis

dan memberikan dampak negatif, maka air menjadi sumber energi yang sangat penting

karena dapat dijadikan sumber energi pembangkit listrik yang murah dan tidak

menimbulkan polusi. Selain itu, Indonesia kaya akan sumber daya air sehingga sangat

potensial untuk memproduksi energi listrik yang banyak.

Kabupaten Jayawijaya telah memiliki pembangkit listrik PLN dengan kapasitas

terpasang 3.040 kW (BPS Kabupaten Jayawijaya, 2008). Kondisi saat ini Perusahaan

Listrik Negara (PLN) masih belum dapat melayani kebutuhan listrik kepada masyarakat

selama 24 jam. Di wilayah ini PLN menerapkan ksistem penggunaan listrik bergilir

karena kekurangan daya listrik. Padahal masyarakat sangat mendambakan penerangan

listrik tersebut. Selama ini masyarakat di sana hanya menggunakan genset yang dibeli

melalui swadaya masyarakat. Namun karena keterbatasan sarana dan mahalnya biaya

transportasi menyebabkan mahalnya bahan bakar minyak di wilayah ini.

Sumber tenaga air di Daerah Wamena Kabupaten Jayawijaya cukup tersedia

untuk dibangun fasilitas PLTMH. Pada daerah tersebut terdapat beberapa sungai yang

cukup potensial salah satunya Sungai Uwe. Pada sungai tersebut terdapat potensi

ketersediaan air yang cukup sepanjang tahun, debit yang diandalkan, dan memiliki

kontur yang sesuai dengan teknis perencanaan untuk dibangun PLTMH. Dengan

kenyataan dan kondisi yang demikian, terdapat kemungkinan air yang belum

termanfaatkan secara optimal dapat digunakan untuk membangkitkan listrik. Listrik

yang dihasilkan dapat menambah kebutuhan energi listrik bagi masyarakat Kabupaten

Jayawijaya, sehingga masalah kekurangan listrik di daerah-daerah terpencil di daerah

ini dapat teratasi.

Page | 1

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, kami mengambil beberapa rumusan masalah antara

lain :

1. Bagaimana potensi PLTMH di Daerah Wamena?

2. Bagaimana kriteria pemilihan komponen PLTMH untuk Daerah Wamena?

3. Berapa jumlah rumah yang dapat teraliri arus listrik dari PLTMH di Daerah

Wamena?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan pembuatan makalah ini adalah antara lain :

1. Mencari tahu potensi PLTMH di Daerah Wamena.

2. Mencari tahu kriteria pemilihan komponen PLTMH untuk Daerah Wamena.

3. Mencari tahu berapa jumlah rumah yang dapat teraliri arus listrik dari PLTMH

di Daerah Wamena.

1.4 Manfaat

Manfaat dari pembuatan makalah ini adalah antara lain :

1. Mengetahui potensi PLTMH di Daerah Wamena.

2. Mengetahui kriteria pemilihan komponen PLTMH untuk Daerah Wamena.

3. Mengetahui berapa jumlah rumah yang dapat teraliri arus listrik dari PLTMH di

Daerah Wamena.

Page | 2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian PLTMH

Pembangkitan listrik mikro hidro adalah pembangkitan listrik dihasilkan oleh

generator listrik DC atau AC. Mikro hidro berasal dari kata micro yang berarti kecil dan

hydro artinya air, arti keseluruhan adalah pembangkitan listrik daya kecil yang

digerakkan oleh tenaga air. Tenaga air berasal dari aliran sungai kecil atau danau yang

dibendung dan kemudian dari ketinggian tertentu dan memiliki debit yang sesuai yang

akan menggerakkan turbin yang dihubungkan dengan generator listrik.

Beberapa komponen yang digunakan untuk membuat sebuah PLTMH antara

lain :

1. Diversion Weir dan Intake: (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake) Dam

pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian

sisi sungai (‘Intake’ pembuka) ke dalam sebuah bak pengendap (Settling Basin)

atau perangkap pasir (Sand Trap).

Gambar 2.1 Intake

2. Settling Basin (Bak Pengendap): Bak pengendap digunakan untuk memindahkan

partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting

untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.

Page | 3

Gambar 2.2 Sand Trap

3. Headrace (Saluran Pembawa): Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit

untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.

Gambar 2.3 Headrace

4. Headtank (Bak Penenang) atau Forebay: Fungsi dari bak penenang adalah untuk

mengatur perbedaan keluaran air antara sebuah penstock dan headrace, dan

untuk pemisahan akhir kotoran dalam air seperti pasir, kayu-kayuan.

Gambar 2.4 Headtank

Page | 4

5. Penstock (Pipa Pesat/Penstock): Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi

yang lebih rendah ke sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah Turbin.

Gambar 2.5 Penstock

6. Turbine dan Generator: Perputaran gagang dari roda dapat digunakan untuk

memutar sebuah alat mekanikal (seperti sebuah penggilingan biji, pemeras

minyak, mesin bubut kayu dan sebagainya), atau untuk mengoperasikan sebuah

generator listrik. Mesin-mesin atau alat-alat, dimana diberi tenaga oleh skema

hidro, disebut dengan ‘Beban’ (Load).

Gambar 2.6 Turbin

2.2 Potensi Wilayah

Sungai di Papua cukup potensial untuk dikembangkan sebagai pembangkit

listrik tenaga mikro hidro karena secara teknis memenuhi syarat menjadi sumber energi.

Selain itu, syarat lain agar sungai dapat menghasilkan tenaga listrik adalah memiliki air

terjun yang posisinya tinggi untuk menggerakkan turbin. Sejauh ini sejumlah daerah

terpencil di Papua yang belum mendapatkan listrik dari PLN telah memanfaatkan aliran

sungai dan membangun Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) untuk

mencukupi kebutuhan akan listrik, misalnya, di wilayah Wamena yang terletak di

Kabupaten Jayawijaya dan di Mulia di Kabupaten Puncak Jaya.

Page | 5

2.3 Prinsip Kerja PLTMH

Pembangkit tenaga listrik mikrohidro pada prinsipnya memanfaatkan beda

ketinggian dan jumlah debit air per detik yang ada pada aliran air irigasi, sungai atau air

terjun. Aliran air ini akan memutar poros turbin sehingga menghasilkan energi mekanik.

Energi ini selanjutnya menggerakkan generator dan menghasilkan energi listrik.

Gambar 2.7 Skema PLTMH

2.4 Perhitungan Teknis

Potensi daya mikro hidro dapat dihitung dengan persamaan daya :

(P) = 9,8 x Q x Hn x ŋ;

di mana : P = Daya (kW)

Q = debit aliran (m/s)

Hn = Head net (m)

9.8 = konstanta gravitasi

ŋ = efisiensi keseluruhan

Potensi turbin mikro hidro dapat dihitung dengan persamaan :

(Pt) = 9,81 x Q x Heff x ηt;

di mana : Pt = Potensi Turbin (kW)

Page | 6

Q = debit aliran (m/s)

Heff = Head net (m)

ηt = Efisiensi Turbin

Potesnsi generator mikro hidro dapat dihitung dengan persamaan :

(Pg) = Pt x ηg;

di mana : Pg = Potensi Generator (W)

Q = debit aliran (m/s)

Heff = Head net (m)

ηg = Efisiensi Generator

ηt = Efisiensi Turbin

Page | 7

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Potensi PLTMH Wamena

Debit Air

Pada PLTMH, debit andalan sangat berpengaruh pada daya yang akan

dikeluarkan. Debit andalan untuk tujuan pusat listrik tenaga air sebesar Q90, atau

yang peluang keandalannya adalah 90%.

Tabel 3.1 Debit Andalan Q90 Sungai Uwe

Dari data di atas dapat dilihat bahwa debit kehandalan Q90 memiliki debit

maksimal 6,51 m3/det dan debit minimum 1,06 m3/det.

Tinggi Jatuh Efektif

Tinggi Jatuh Efektif diperoleh dari pengukuran perbedaan ketinggian dari ujung

penstock di bak penampung dengan ujung penstock di turbin, yaitu sebesar

4,87m.

Potensi Daya Terbangkit

Besarnya daya dan energi yang dibangkitkan oleh debit Q90 sebesar 1,06 m3/det

dan tinggi jatuh efektif 4,87 m.

Page | 8

Sumber: pengairan.ub.ac.id

ŋ = 0,85

(P) = 9,8 x Q x Hn x ŋ;

= 9,8 x 1,06 x 4,87 x 0,85

= 43,001 kW = 43.001 W

3.2 Kriteria Pemilihan Komponen PLTMH Wamena

Pemilihan Turbin Air

Sumber: google.com/images

Dari Gambar 3.1 diketahui bahwa dengan tinggi jatuh efektif pada debit Q90

adalah 4,87 meter dan debit desain sebesar 1,06 m3/dt, maka dipilih Turbin

Banki/Crossflow.

Page | 9

Gambar 3.1. Penentuan Tipe Turbin Berdasarkan Tinggi Jatuh dan Debit

Operasi rentang turbin CrossflowTinggi Terjunan (head): H = 5… 200 mDebit: Q = 0,03… 13 m³/sKapasitas: N = 10… 3 500 kW

Gambar 3.2 Turbin Banki/Crossflow

Sumber: cink-hydro-energy.com

Tabel 3.2 Penggunaan Listrik Pedesaan

Pemilihan Daya Output Generator

Besarnya daya dan energi yang dibangkitkan oleh debit Q90 sebesar 1,06 m3/det

dan tinggi jatuh efektif 4,87 m. Efisiensi turbin, ηt = 0,77. Efisiensi generator, ηg

= 0,85. Kriteria komponen PLTMH dengan memperhitungkan daya yang

dibangkitkan dihitung dengan memakai persamaan :

P Turbin = 9,81 x Q x Heff x ηt

= 9,81 x 1,06 x 4,87 x 0,77

= 39,03 kW = 39.030 W

P Generator = P Turbin x ηg

= 39,03 x 0,85

= 31,22 kW = 31.220 W

Dari hasil tersebut maka dapat dipilih Generator output 1 fasa, 35kW

3.3 Kebutuhan Listrik Masyarakat

Kebutuhan listrik masyarakat, khususnya pada program pelistrikan desa sangat

dibatasi. Hal ini didasarkan ketersediaan potensi sumber daya air, kemampuan

memelihara dan membiayai penggunaan listrik, serta besaran biaya pembangunan.

Daya yang dapat digunakan untuk setiap sambungan instalasi rumah ratarata

sebesar 360 W. Penggunaan listrik masyarakat perdesaan dengan PLTM ini, khusus

untuk penerangan digunakan pada malam hari dengan pertimbangan pada siang hari

sebagian besar masyarakat bekerja. Berdasarkan ketersediaan daya yang dibangkitkan

melalui PLTMH Wamena ini maka dapat dihitung berapa rumah yang akan menerima

Page | 10

Keterangan Jumlah Daya Jumlah

Penerangan Lampu 5 titik 25W 125W

Alat elektronik - 235W 235W

Kebutuhan Minimum Catu Daya per Rumah 360W

suplai daya listrik baru, dengan estimasi jumlah kebutuhan minimum listrik per rumah

di wilayah pedesaan sebesar 360 watt, maka perhitungan jumlah rumah yang akan

menerima suplai daya listrik baru adalah sebagai berikut:

Jumlah Rumah = (Daya Hasil Pembangkitan / Kebutuhan Minimum Listrik)

Jumlah Rumah = 31.220 W / 360 W

= 78 Rumah

3.4. Perhitungan Daya Beli Masyarakat

Kemampuan konsumsi masyarakat akan energi listrik sangat menentukan seberapa

besar harga jual listrik nantinya yang mampu dibayar. Biaya pembangkitan total dengan

tingkat suku bunga (i) akan menjadi acuan untuk menentukan harga jual listrik.

Besarnya biaya pembangkit total akan dibandingkan dengan harga energi listrik yang

dapat dikonsumsi masyarakat. Untuk mengetahui seberapa besar daya beli energi

listrik masyarakat Wamena, digunakan data kelistrikan dan kependudukan Provinsi

Papua sebagai acuan dalam analisis.

Pengeluaran per kapita = Rp 624.790,00/kapita

Diasumsikan 1 rumah tangga ada 4 anggota keluarga sehingga didapat :

Pengeluaran Rumah Tangga = 4 x Rp 624.790,00/kapita

= Rp 2.499.160,00

Sedangkan pengeluaran rumah tangga untuk konsumsi energi listrik rata-

rata adalah 10%. Maka pengeluaran rumah tangga untuk energi listrik

adalah Rp. 249.916,00.

Dengan sambungan daya pelanggan pada 500 VA maka dengan asumsi power

faktor 0,8 didapat sambungan daya dalam watt adalah :

450 VA x 0,8 = 0,36 W

Page | 11

Dengan faktor beban 96,10 %, maka konsumsi listrik dalam 1 bulan

didapat:

kWh/bulan = 0,36 kWx30(hari)x24 (jam)xLoad Factor

= 0,36 kWx30(hari)x24(jam)x0,9610

= 249,09 kWh/bulan

Dengan biaya beban sebesar Rp. 20.000 (sesuai Peraturan Mentri ESDM

No: 07 tahun 2010 mengenai Tarif Dasar Listrik) dan tarif TDL rumah

tangga untuk Batas Daya 450 VA sebesar Rp.415,00/kWh Maka didapat biaya

sebesar = 249,09 kWh x Rp. 415,00 = Rp. 103.372,35.

Hasil tersebut menunjukkan harga jual listrik PLTMH Wamena menunjukkan

masih di bawah daya beli masyarakat. Artinya masyarakat dapat membeli

listrik tersebut.

Page | 12

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

1) Potensi PLTMH Wamena yaitu sebesar 43 kW

2) Kriteria komponen PLTMH untuk turbin yaitu sebesar 39.030 W dan untuk

generator yaitu sebesar 31.220 W

3) Jumlah rumah yang dapat teraliri arus listrik dari PLTMH Wamena yaitu sekitar

78 rumah

4) Masyarakat Wamena dapat membeli listrik karena harga jual listrik PLTMH

Wamena menunjukkan masih di bawah daya beli masyarakat

4.2 Saran

Dengan memperhitungkan potensi salah satu sungai di Provinsi Papua ini, maka

sebaiknya beberapa PLTMH dibangun untuk menyuplai kebutuhan listrik masyarakat di

daerah tersebut. Terutama di daerah terpencil yang tidak dapat dijangkau oleh PLN.

Page | 13

DAFTAR PUSTAKA

Marsudi, Djiteng. 2011. Pembangkitan Energi Listrik, Erlangga. Jakarta

https://hilmanhijriyansyah.wordpress.com/2012/12/10/merancang-pembangunan-micro-

hydro/

http://regional.kompas.com/read/2010/06/30/10071363/

Sungai.Papua.Potensial.untuk.PLTMH

https://dreamindonesia.wordpress.com/tag/komponen-pltmh/

http://bonkadhafadli.blogspot.com/2013/01/laporan-hasil-analisa-survey-pltmh-

namo.html

http://cink-hydro-energy.com/id/turbin-crossflow

Page | 14