Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro.doc

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

A. LATAR BELAKANG MASALAH

Indonesia memiliki topografi pegunungan yang tersebar hampir di seluruh wilayah. Pada umumnya, pegunungan bertekstur terjal dengan jumlah penduduk yang relatif sedikit. Kondisi ini menghambat pembangunan infrastruktur oleh pemerintah atau swasta, karena biaya dan perawatan tidak berimbang dengan hasil yang didapat. Oleh karena itu,listrik masih menjadi sesuatu yang mahal bagi masyarakat pegunungan.

Daerah pegunungan memiliki energi listrik yang besar dalam bentuk air. Sebagian daerah pegunungan terdapat sumber mata air yang mengalir melalui sungai-sungai sepanjang tahun. Aliran sepanjang tahun dan mempunyai ketinggian dapat dimanfaatkan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro.

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan teknologi yang handal dan ramah lingkungan. Peralatan yang digunakan relatif sederhana dan mudah dicari. Lahan yang dibutuhkan tidak luas, sehingga tidak perlu membuka hutan untuk membangun instalasinya. Pemasangan peralatan dapat disesuaikan dengan kondisi alam yang ada dan desainnya dapat disesuaikan dengan ketersediaan debit air.

PEMBAHASAN

A. Pengertian PLTMH

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan pembangkit listrik tenaga air dengan peralatan yang sederhana dalam skala kecil dengan daya yang dihasilkan kurang dari 500 kW.

B. Pemanfaatan Sumber Daya Energi Setempat Sebagai PLTMH

• Air terjun kecil dengan ketinggian beberapa meter atau saluran-saluran irigasi yang ada dapat dimanfaatkan untuk satu atau beberapa pusat listrik tenaga mikro hidro, sehingga potensi tenaga air tersebut dapat dengan mudah diubah menjadi energi listrik.
• Aliran sungai bawah tanah juga dapat di jadikan alternatif untuk PLTMH.
• Aliran sungai bawah tanah dengan membendung lorong sungai sehingga diperoleh beda ketinggian guna memutar turbin mikro hidro.

C. Pengertian Energi dan Daya

• Energi merupakan salah satu konsep yang paling penting dalam sains.secara sederhana pengertian energi adalah ”kemampuan untuk melakukan kerja” (Giancoli,2001: 178).Menurut Young dan Freedman (2002: 164) energi merupakan sesuatu yang dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lain tetapi energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Jadi energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja yang mana energi dapat diubah dari satu bentuk kebentuk lain tetapi energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan.
• Menurut Halliday dan Resnick (1999: 189) dan senada dengan pernyataan Giancoli (2001:2002) bahwa daya adalah laju usaha yang dilakukan terhadap waktu. Atau pengertian lain daya adalah daya rata-rata yang dikeluarkan oleh suatu benda sama dengan usaha total yang dilakukannya dibagi selang waktu total yang dibutuhkan untuk melakukan usaha tersebut.daya adalah “energi tiap satuan waktu”(Young dan Freedman, 2002: 164).Jadi daya adalah energi atau usaha yang dilakukan tiap satu satuan waktu.persamaan dayanya adalah sebagai berikut:

  P=W/t……………….....................(2.1)

dimana P adalah daya (watt),W merupakan usaha (joule),dan t merupakan waktu(s).

Berikut ini adalah energi-energi yang berperan didalam sebuah pembangkit listrik tenaga air :

1. Energi Potensial

Energi potensial adalah kemampuan melakukan kerja karena posisi atau letak benda (furoidah, 1993: 81). Menurut Young dan Freedman (2002:183) “energi potensial grafitasi sebuah benda merupakan hasil kali beratnya (mg) dan ketinggian (h) diatas titik acuan tertentu (misalnya tanah)”. Air merupakan energi potensial berdasarkan perbedaan ketinggian atau kedudukannya. Untuk menentukan energi potensial dapat diperoleh dengan menyesuaikan kondisi air tersebut. Hal yang sangat penting untuk diperhatikan adalah jumlah air yang tersedia (Q) dan ketinggian hidrolik air (h). jadi pengertian dari energi potensial adalah kemampuan melakukan kerja karena posisinya. Dari hal hal-hal tersebut dapat ditentukan penempatan turbin air berdasarkan ketinggian air yaitu sebagai berikut :

• Untuk mendapatkan energi potensial dengan tekanan atau daya yang besar dengan air yang sedikit pada ketinggian >200 m, maka digunakan pipa pesat jenis pelton
• Untuk mendapatkan energi potensial dengan tekanan atau daya yang besar dengan air yang cukup banyak pada ketinggian 30 m – 200 m, maka digunakan pipa pesat dengan turbin jenis francis.
• Untuk mendapatkan energi potensial dengan tekanan atau daya yang besar dengan air yang banyak pada ketinggian < 30 m, maka digunakan pipa pesat dengan turbin jenis Kaplan.

2. Energi Kinetik

Energi kinetik (Young dan Freedman, 2002:183) adalah “energi yang disebabkan karena geraknya atau kerja total yang dilakukan sebuah benda sama dengan energi kinetiknya”.menurut Furoidah (1993:76) “energi kinetik adalah hasil kali setengah masa benda dengan kuadrat lajunya”. Apabila air dibiarkan jatuh melalui jarak h, maka energi potensial yang semula terkandung didalam air secara berangsur-angsur diubah menjadi energi kinetik sebesar   dan apabila air menyentuh turbin maka energi kinetik air tersebut akan menggerakkan roda air (turbin). Jadi energi kinetik merupakan energi yang disebabkan karena geraknya atau merupakan setengah kali massa benda dengan kuadrat lajunya.

3. Energi Mekanik

Menurut folwes (1986:430) ”Energi Mekanik adalah sebagai hasil dari penjumlahan energi potensial dan energi kinetik”.hal tersebut senada dengan pernyataan Young dan Freedman (2002: 188).sedangkan pengertian lain dari energi mekanik (anonim,2002) adalah energi yang menggerakkan poros dengan perantara sudu jalan dalam rumah turbin (dengan perantara air dalam nosel yang menyentuh turbin sehingga poros bergerak). Jadi pengertian Energi Mekanik merupakan penjumlahan dari Energi Potensial dan Energi Kinetik.

Berdasarkan hal tersebut diatas hasil putaran turbin per menit pada berbagai model turbin adalah sebagai berikut :

• Untuk ketinggian < dari 200 m dengan turbin jenis pelton akan mendapat putaran 600 sampai 3000 rpm.
• Untuk ketinggian 30 – 200 m dengan turbin jenis francis akan mendapat putaran 100 – 600 rpm.
• Untuk ketinggian sampai 30 m dengan turbin jenis Kaplan akan mendapat putaran 75 – 100 rpm.

D. Prinsip Kerja Pusat Listrik Tenaga Air

Ada 4 hal utama yang menjadi dasar dibangunnya sebuah PLTMH yaitu Curah hujan dan debit air, Daerah aliran sungai, Kemiringan air dan Tipe-Tipe Turbin.

1) Curah hujan dan debit air

Curah hujan yang jatuh ke permukaan bumi sebagian diserap ke tanah dan sebagian lagi mengalir di permukaan tanah menuju ke sungai-sungai.

2) Daerah aliran sungai (DAS) 

Adalah daerah yang mempunyai aliran anak-anak sungai dimana potensi anak sungai dapat digunakan untuk PLTMH. 

3) Kemiringan air

Kemiringan air untuk bisa menjalankan PLTMH minimal 25% terhadap horisontal,

4. Tipe – Tipe Turbin

Ada 3 macam  tipe turbin yang biasanya di manfaatkan sebagai pembangkit listrik yaitu turbin jenis pelton,turbin francis dan turbin jenis Kaplan. Tetapi yang digunakan untuk PLTMH adalah turbin jenis Kaplan.

E. Bagian –Bagian PLTMH

Bagian – bagian PLTMH pada dasarnya sama dengan bagian PLTA secara umum. Bagian – bagian dari PLTMH antara lain adalah :

1. Waduk (reservoir)

Waduk adalah danau yang dibuat dengan membendung sungai untuk memperoleh air sebanyak mungkin sehingga mencapai elevasi atau ketinggian muka air tertentu sesuai dengan yang dibutuhkan. Sungai – sungai kecil dialirkan menuju sungai utama yang akan dibendung dengan tujuan menambah debit air. Air waduk dimanfaatkan sebagai persediaan  bila curah hujan di daerah aliran sungai berkurang.

2. Bendungan (dam)

Dam berfungsi menutup aliran sungai – sungai sehingga terbentuk waduk.Tipe bendungan harus memenuhi syarat topografi, geologi dan syarat lain seperti bentuk serta model bendungan.

3. Saringan

Saringan ini dipasang didepan pintu pengambilan air, berguna untuk menyaring kotoran – kotoran atau sampah yang terbawa sehingga air menjadi bersih dan tidak mengganggu  operasi mesin PLTMH.

4. Pintu Pengambilan Air

Pintu Pengambilan Air adalah pintu yang dipasang diujung pipa dan hanya digunakan saat pipa pesat dikosongkan untuk melaksanakn  pembersihan pipa atau perbaikan.

5. Pipa Pesat (penstock)

Fungsinya untuk mengalirkan air dari saluran pnghantar atau kolam tando menuju turbin. Pipa pesat mempunyai posisi kemiringan yang tajam dengan maksud agar diperoleh kecepatan dan tekanan air yang tinggi untuk memutar turbin. Konstruksinya harus diperhitungkan agar dapat menerima tekanan besar yang timbul termasuk tekanan dari pukulan air. Pipa pesat merupakan bagian yang cukup mahal, untuk itu pemilihan pipa yang tepat sangat penting.

6. Katup Utama (main value atau inlet value)

Katub utama dipasang didepan turbin berfungsi untuk membuka aliran air, Menstart turbin atau menutup aliran (menghentikan turbin). Katup utama ditutup saat perbaikan turbin atau perbaikan mesin dalam rumah pembangkit. Pengaturan tekanan air pada katup utama digunakan pompa hidrolik.

7. Gedung Sentral Atau Rumah Pembangkit (power house)

Gedung Sentral merupakan tempat instalasi turbin air,generator, peralatan Bantu, ruang pemasangan, ruang pemeliharaan dan ruang control.

Beberapa instalasi PLTMH dalam rumah pembangkit adalah :

a. Turbin, merupakan salah satu bagian penting dalam PLTMH yang menerima energi potensial air dan mengubahnya menjadi putaran (energi mekanis). Putaran turbin dihubungkan dengan generator untuk menghasilkan listrik. 

b. Generator, generator yang digunakan adalah generator pembangkit listrik AC. Untuk memilih kemampuan generator dalam menghasilkan energi listrik disesuaikan dengan perhitungan daya dari data hasil survai.kemampuan generator dalam menghasilkan listrik biasanya dinyatakan dalam VoltAmpere(VA)atau dalam kiloVoltAmpere(kVA).

c. Penghubung turbin dengan generator, penghubung turbin dengan generator atau sistem transmisi energi mekanik ini dapat digunakan sabuk atau puli, roda gerigi atau dihubungkan langsung pada porosnya.

1) Sabuk atau puli digunakan jika putaran per menit (rpm) turbin belum memenuhi putaran rotor pada generator, jadi puli berfungsi untuk menurunkan atau menaikan rpm motor generator.

2) Roda gerigi mempunyai sifat yang sama dengan puli

3) Penghubung langsung pada poros turbin dan generator, jika putaran turbin sudah lama dengan putaran rotor pada generator.

F. Kelebihan dan Kelemahan PLTMH

Setiap pembangkit pasti akan mengalami kelebihan dan kelemahan pada umumnya, pada observasi lapangan telah didapat beberapa kelebihan dan kelemahan pada kincir air tersebut.

Kelebihan dari PLTMH bahwa terutama pada rangkaian yang sederhana akan dapat menghasilkan energi listrik yang dapat dinikmati sebagai fasilitas kebutuhan sehari-hari dengan biaya yang tidak terlalu mahal, apalagi jika 1 rangkaian digunakan oleh 5 rumah atau lebih akan sangat terjangkau. Selain perawatannnya mudah juga tidak perlu mengeluarkan biaya banyak untuk melakukan perawatan tersebut, hanya perlu pelumasan pada gear jika sudah kasar suaranya dan pengecekan lainnya.

Kelemahannya yaitu pembangkit jenis ini dipengaruhi oleh tidak adanya penyimpan arus sehingga pada siang hari tidak diaktifkan. Selain itu dengan daya input sebesar 5000 watt hanya akan menghasilkan daya sebesar 3000 watt saja karena adanya beban putaran pada transmisi, generator dan pendistribusian, kerusakan biasanya pada gear dan rantai karena aus dan memuai.

Pada generator keluaran 3000 watt bisanya menggunakan magnet buatan jadi konsumsi listrik harus konstan, apabila pemakaiannya kecil maka daya generator ringan dan perputaran generator akan bertambah besar sehingga generator akan terbakar karena menggunakan magnet buatan, sebaliknya jika pemakaiannya lebih besar maka perputaran generator akan melambat dan lampu-lampu akan meredup. Generator jenis ini digunakan oleh 9 rumah.

Pada generator keluaran 500 watt digunakan oleh 2 rumah dan menggunakan magnet tetap, konsumsi listrik juga harus konstan, karena jika konsumsi listrik lebih sedikit maka generator akan berputar lebih cepat dan tidak akan terjadi kebakaran karena menggunakan megnet tetap tetapi bola lampu yang ada akan menyala sangat terang dan akhirnya akan putus atau meledak karena kelebihan daya.

KESIMPULAN

Penggunaan PLTMH sangat efektif dan efisien khususnya di daerah pegunungan yang belum terjangkau oleh PLN. Karena selain dapat menikmati listrik juga konsumsi biaya yang dikeluarkan  juga terjangkau.

Proses kerja dari PLTMH pada intinya apabila arus air dari waduk dialirkan maka akan mengenai turbin kemudian turbin akan bergerak. Untuk didesa Wagir Pandan perputaran turbin perlu dipancing secara manual. Setelah turbin berputar maka secara otomatis puli akan berputar sehingga generator pun ikut berputar. Didalam generator akan di ubah energi kinetik menjadi energi listrik yang kemudian disalurkan ke rumah-rumah

Ini adalah salah satu contoh pesawat sederhana yang ada di desa Wagir Pandan, dari 2 generator yang digunakan sama-sama mempunyai kelebihan dan kelemahan, tetapi lebih efisien generator magnet permanent karena hanya akan mengalami bola lampu yang pecah jika kelebihan daya, dibandingkan generator magnet buatan karena jika kelebihan daya dan terbakar harus mengganti atau memperbaiki generator. 

Dan belum ditemukannya alat penyimpan arus pada PLTMH agar lebih efektif semoga pada generasi yang akan datang dapat ditemukan yang lebih sempurna dari yang pernah ada dan bisa dinikmati bagi wilayah pegunungan .

Daftar Pustaka :

Amri, Khairul. 2008. Kajian Potens Pembangkit Lisrtrik Tenaga Mikro Hidro

Basuki,. Kurniawan. 2007. Mengapa Hidro-Mikro?

Arismunandar, A., S. Kuwahara. 2000. Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik I. Bandung: PT. Pradnya Paramita