Pengelolaan Air sebagai Sumber Energi Listrik Mandiri melalui Teknologi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) di Desa Segorogunung.

Transkripsi

1 A. Judul Program Pengelolaan Air sebagai Sumber Energi Listrik Mandiri melalui Teknologi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) di Desa Segorogunung. B. LATAR BELAKANG MASALAH Segorogunung adalah sebuah desa yang terletak di Kecamatan Ngargoyoso, Kabupaten Karanganyar. Luas Desa Segorogunung adalah Ha. Wilayah Segorogunung berada di lereng barat Gunung Lawu yang dingin. Jumlah penduduk di Segorogunung lebih dari jiwa. Pada umumnya, sebagian besar mata pencarian masyarakat adalah petani, di antaranya petani sayuran, teh, dan strawberi. Adanya sumber daya melimpah dan kelestarian yang terjaga dapat menarik wisatawan untuk mengunjunginya. Terlebih, udara yang belum banyak tercemar oleh polusi dan melimpahnya air bersih menjadikan Desa Segorogunung menjadi tempat yang perlu diperhitungkan sebagai agrowisata. Namun, sampai saat ini sumber daya tersebut belum dimanfaatkan secara maksimal, terutama oleh masyarakat setempat. Kurangnya pemahaman warga mengenai teknologi, seperti pertanian, pengelolaan air, dan manajemen yang baik serta pola pikir masyarakat yang lebih mengutamakan budaya turun temurun menjadikan pemanfaatan sumber daya terkesan monoton. Sebagai contoh konkret adalah pemanfaatan air. Sumber daya air di Segorogunung sangat melimpah tetapi masyarakat sekitar hanya menggunakannya untuk kebutuhan seharihari dan kebutuhan ternak, selebihnya terbuang sia-sia. Dari contoh konkret tersebut akan menimbulkan suatu permasalahan, yaitu bagaimana cara memanfaatkan secara maksimal sumber daya yang tersedia, terutama sumber daya air di Segorogunung. Dengan sistem pengelolaan yang baik, selain digunakan untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari dan pengairan air dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif, yaitu sebagai pembangkit energi listrik yang dapat meningkatkan taraf kesejahteraan masyarakat di Segorogunung. Energi adalah suatu kebutuhan utama dalam kehidupan manusia. Pada saat ini, dunia sedang mengalami krisis energi dan khususnya Indonesia mengalami krisis energi listrik secara nasional sehingga PLN menyiasatinya melalui pemadaman secara bergilir. Listrik merupakan salah satu kebutuhan hidup manusia yang primer sehingga diperlukan suatu instansi pembangkit tenaga listrik yang efisien. Oleh karena itu, diperlukan adanya sumber energi alternatif untuk mengatasi kelangkaan energi tersebut. Salah satu

2 sumber daya listrik alternatif lain yang dapat dikembangkan dengan memanfaatkan potensi air adalah Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH). Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) ditujukan untuk daerah-daerah pedesaan. Selain itu Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) memiliki jaringan transmisi dan distribusi sendiri yang pengelolaannya dapat diserahkan langsung kepada pengurus desa setempat dalam hal ini adalah pengurus desa Segorogunung. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) tidak banyak mempengaruhi lingkungan atau mengurangi air untuk keperluan pertanian. Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) hanya dimanfaatkan energinya atau diambil energy potensialnya saja. Upaya membangun Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro adalah upaya konstruktif untuk mengajak masyarakat peduli dengan lingkungan hidup secara riil. Memanfaatkan air untuk memutar turbin pembangkit listrik, maka debit air harus tetap terjaga. Menjaga kualitas hutan adalah pilihan mutlak bagi masyarakat di sekitar yang memanfaatkan hutan untuk hidup dan mengharapkan listrik dari mikrohidro. Menjaga hutan berarti juga mempertahankan debit air dari mata air sebagai pembangkitnya. Ketersediaan air di Desa Segorogunung memungkinkan untuk dikembangkan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH). C. PERUMUSAN MASALAH Berdasarkan pada latar belakang masalah, maka permasalahannya adalah bagaimana cara memanfaatkan secara maksimal sumber daya air di Segorogunung sebagai sumber energi alternatif melalui Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH). D. TUJUAN PROGRAM Adapun maksud dan tujuan dilaksanakannya perancangan ini adalah: a. Memanfaatkan sumber daya air untuk meningkatkan kesejahteraan masyarakat desa Segorogunung. b. Memanfaatkan sumber daya air sebagai sumber energi listrik mandiri melalui Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro(PLTMH). E. LUARAN YANG DIHARAPKAN Hasil utama yang ingin dicapai dalam perancangan ini adalah: a. Sumber daya air dapat dimanfaatkan dengan maksimal.

3 b. Terlaksananya pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) di Desa Segorogunung. c. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) tersebut dapat memenuhi kebutuhan listrik masyarakat Desa Segorogunung. F. KEGUNAAN PROGRAM Manfaat yang dapat diambil dalam perancangan ini adalah: a. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) tersebut dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik masyarakat di Desa Segorogunung. b. Pemanfaatan energi listrik tersebut diharapkan dapat menunjang sektor-sektor pembangunan lainnya terutama pendidikan, kesehatan dan ekonomi. G. TINJAUAN PUSTAKA Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) adalah pembangkit listrik berskala kecil (kurang dari 200 kw), yang memanfaatkan tenaga (aliran) air sebagai sumber penghasil energi. PLTMH termasuk sumber energi terbarukan dan layak disebut clean energi karena ramah lingkungan. Dari segi teknologi, PLTMH dipilih karena konstruksinya sederhana, mudah dioperasikan, serta mudah dalam perawatan dan penyediaan suku cadang. Secara ekonomi, biaya operasi dan perawatannya relatif murah, sedangkan biaya investasinya cukup bersaing dengan pembangkit listrik lainnya. Secara sosial, PLTMH mudah diterima masyarakat luas (bandingkan misalnya dengan Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir). PLTMH biasanya dibuat dalam skala desa di daerah-daerah terpencil yang belum mendapatkan listrik dari PLN. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya penghasil listrik adalah yang memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu serta instalasi. Pembangkit listrik kecil yang dapat menggunakan tenaga air pada saluran irigasi dan sungai atau air terjun alam, dengan memanfaatkan tinggi terjunan dan jumlah debit airnya (m 3 /detik). Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar energi yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Pada umumnya Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) mampu memasok listrik sebesar watt. Bertitik tolak dari keadaan tersebut maka perlunya diadakan penelitian dan pengembangan tentang pemasangan pembangkit listrik tenaga mikrohidro yang tentunya dengan bahan bakunya yang mudah didapat yaitu air, seperti saluran irigasi, sungai kecil yang ada didataran

4 rendah, atau kepulauan yang tidak memiliki bukit-bukit tetapi air yang melimpah. Dalam hal ini PLTMH dengan menggunakan sistem cetak miring adalah dimana air tidak tertahan pada sebuah bendungan. Pada sistem cetak miring, sebagian air sungai diarahkan ke saluran pembawa kemudian dialirkan melalui pipa pesat (penstock) menuju turbin. Selepas dari turbin, air dikembalikan lagi kealiran semula, sehingga hal ini tidak banyak mempengaruhi lingkungan atau mengurangi air yang keperluan pertanian. Air akan dialirkan kedalam turbin melalui sudu-sudu runner yang akan memutarkan poros turbin. Putaran inilah yang akan memutarkan generator untuk menghasilkan energi listrik. Tujuan dari penerapan pembangkit listrik tenaga mikrohidro di jaringan irigasi adalah untuk menunjang pembangunan pedesaan melalui peningkatan taraf sosial-ekonomi masyarakat desa. Jaringan irigasi yang banyak dibangun di daerah pedesaan untuk menunjang pembangunan pertanian menyimpan potensi tenaga air yang cukup besar untuk dimanfaatkan bagi PLTMH. Penerapan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) di jaringan irigasi adalah untuk mengembangkan potensi tenaga air yang terdapat pada jaringan irigasi menjadi potensi tenaga listrik, dengan membuat Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro(PLTMH) pada bagian-bagian dari jaringan irigasi yang mempunyai potensi, dan menyalurkan tenaga listrik yang dihasilkan kepada masyarakat pemakai untuk dimanfaatkan bagi pengembangan potensi sosial-ekonomi desa (pendidikan, kesehatan, keluarga berencana, keagamaan, pertanian, peternakan, industri kecil/rumah, kerajinan, ketrampilan, perdagangan dan lain-lain). Cara kerja PLTMH secara sederhana adalah : Air dalam jumlah tertentu yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu menggerakkan kincir yang ada pada Turbin PLTMH, kemudian putaran Turbin tersebut digunakan untuk menggerakkan Generator (dinamo penghasil listrik). Listrik yang dihasilkan akan dialirkan melalui kabel ke rumah-rumah. Cara kerja PLTMH hampir sama dengan cara kerja dinamo lampu sepeda. Putaran roda memutar dinamo dan dinamo menghasilkan listrik untuk menyalakan lampu sepeda, yaitu PLTMH mengubah tenaga gerak yang berasal dari air menjadi listrik. PLTMH mempunyai beberapa bagian penting yang mendukung kemampuan kerjanya, antara lain : 1. Saluran Pengambilan (Intake) dan Bendung/weir. Biasanya berada dibibir sungai kearah hulu sungai. Pada pintu air air biasanya terdapat perangkap sampah. 2. Saluran Pembawa/ headrace.

5 Membawa air dari saluran Pemasukan (Intake) ke`arah Bak Pengendap. 3. Bak Pengendap/ Bak Penenang (Forebay). Mengendapkan tanah yang terbawa dalam air sehingga tidak masuk ke pipa pesat Bak pengendap sama dengan Bak penenang pada PLTMH kecil. 4. Pipa pesat (Penstock). Adalah pipa yang membawa air jatuh kearah mesin Turbin. Di samping itu, pipa pesat juga mempertahankan tekanan air jatuh sehingga energi. Di dalam gerakan air tidak terbuang. Air di dalam pipa pesat tidak boleh bocor karena mengakibatkan hilangnya tekanan air. 5. Rumah Pembangkit/ Power House. Adalah rumah tempat semua peralatan mekanik dan elektrik PLTMH. Peralatan Mekanik seperti Turbin dan Generator berada dalam Rumah Pembangkit, demikian pula peralatan elektrik seperti kontroler. 6. Mesin PLTMH atau Turbin. Berada dalam rumah pembangkit. Mesin ini mengubah tenaga air menjadi Mekanik (tenaga putar/gerak). Turbin termasuk alat mekanik. Turbin dengan bantuan sabuk pemutar memutar Generator (dinamo besar penghasil listrik) untuk mengubah tenaga putar/ gerak menjadi listrik. Generator termasuk alat mekanik. 7. Panel atau Peralatan Pengontrol Listrik. Biasanya berbentuk kotak yang ditempel di dinding. Berisi peralatan elektronik untuk mengatur listrik yang dihasilkan Generator. Panel termasuk alat elektrik. 8. Jaringan Kabel Listrik. Biasanya kabel yang menyalurkan listrik dari rumah pembangkit ke pelanggan. Dengan peralatan-peralatan di atas, pengoperasian PLTMH dapat dilakukan. Namun, PLTMH tetap memiliki keterbatasan yang antara lain di sebabkan oleh : 1. Air Besarnya listrik yang dihasilkan PLTMH tergantung pada tinggi jatuh air dan jumlah air. Ketinggian sumber mata air mempengaruhi besarnya energi kinetik terbesar penggerak turbin. Untuk mengukur ketinggian sumber mata air tersebut pada titik optimal digunakan Global Positioning System (GPS) sehingga menghasilkan sumber energi listrik yang potensial. 2. Ukuran Generator

6 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. 3. Jumlah Pelanggan Jika pelanggan melebihi kemampuan PLTMH, maka kualitas listrik akan menurun. Jika pelanggan sudah berlebih, maka penggunaan listrik harus diatur. Aturan umum adalah 1 pelanggan paling sedikit mengkonsumsi 50 Watt listrik (3 buah lampu neon/ 3 buah lampu bohlam Watt). 4. Jarak Semakin dekat jarak Pelanggan ke Pembangkit, maka kualitas listrik juga lebih baik. Semakin jauh jarak pelanggan, maka listrik yang hilang juga semakin banyak. Jarak pelanggan terjauh yang dianjurkan adalah antara 1-2 km. dari PLTMH. 5. Penggunaan Listrik oleh Pelanggan Jika pelanggan menggunakan listrik secara berlebih, maka kualitas listrik menurun dan membahayakan peralatan. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) mempunyai lima komponen utama, yaitu: a. Bendungan atau dam yang berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar yang dapat menciptakan tinggi jatuh air karena turbin memerlukan pasokan air yang cukup dan stabil. Selain itu bendungan juga dapat digunakan untuk menyimpan energi. b. Turbin, berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. Air akan memukul sudu-sudu dari turbin sehingga turbin dapat berputar. Perputaran turbin ini dihubungkan ke generator.turbin terdiri dari berbagai jenis, contohnya turbin Francis, Kaplan, Pelton dan lain-lain. c. Generator dihubungkan dengan turbin melalui gigi-gigi putar sehingga ketika balingbaling turbin berputar maka generator juga ikut berputar. Generator selanjutnya mengubah energy mekanik dari turbin menjadi energi elektrik atau listrik. Generator di PLTMH bekerja seperti halnya generator pada pembangkit listrik lainnya. d. Travo digunakan untuk menaikkan tegangan arus bolak-balik (AC) agar listrik tidak banyak terbuang saat dialirkan melalui transmisi. Travo yang digunakan adalah travo step up. Namun sebelum listrik dipakai, tegangannya diturunkan lagi dengan travo step down. e. Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTMH menuju rumah-rumah penduduk. Besarnya listrik yang dihasilkan PLTMH tergantung dua faktor sebagai berikut:

7 a. Berapa besar air yang jatuh. Semakin tinggi air yang jatuh, maka semakin besar tenaga yang dihasilkan. Tinggi air yang jatuh tergantung tinggi dari suatu bendungan. Semakin tinggi bendungan, semakin tinggi air yang jatuh sehingga menghasilkan tenaga yang besar. Tinggi air yang jatuh berbanding lurus dengan jarak jatuh. Dengan kata lain, air yang jatuh dengan jarak dua satuan maka akan menghasilkan dua satuan energi lebih banyak. b. Jumlah air yang jatuh. Semakin banyak air yang jatuh menyebabkan turbin akan menghasilkan tenaga yang lebih banyak. Jumlah air yang tersedia tergantung pada jumlah air yang mengalir dari mata air. Semakin besar air yang keluar dari mata air maka akan menghasilkan aliran yang besar dan dapat menghasilkan energi yang lebih banyak. Tenaga juga berbanding lurus dengan aliran air dari mata air tersebut. PERSYARATAN TEKNIS 1. Sistem pengelolaan jaringan irigasi cukup baik, sehingga pendistribusian air berlangsung secara teratur sepanjang tahun. 2. Debit air yang diperlukan 3. Tinggi terjun yang cukup, yang bersama-sama dengan debit aliran menghasilkan potensi tenaga air yang dinyatakan dengan daya sumber : Ps = r gqh dimana : Ps = daya sumber (W) r = kerapatan massa air (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/dt2) Q = debit aliran (m3/dt) H = ketinggian jatuh air (m) Potensi listrik tenaga mikrohidro dinyatakan dengan daya hasil : Ph = ht Ps dimana : Ph = daya hasil (W) ht = effisiensi total PLTMH (%) 4. Pembuatan PLTMH tidak mengganggu sistem irigasi yang sudah ada, bahkan agar diusahakan adanya peningkatan/perbaikan. 5. PLTMH menggunakan teknologi tepat guna agar pembuatan, pengoperasian dan pemeliharaannya dapat dilakukan dengan menggunakan tenaga kerja setempat.

8 H. METODE PENELITIAN a. Materi Penelitian ini bersifat studi kasus, sehingga materi penelitian pada umumnya berupa data lapangan mengenai debit air dan ketinggian jatuh air yang menunjang pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-Hidro (PLTMH). b. Cara Penelitian 1. Mencari sumber referensi tentang Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-Hidro (PLTMH). 2. Mengambil data debit air di lokasi yang telah ditentukan. 3. Menentukan ketinggian jatuh air dengan menggunakan Global Positioning System (GPS). 4. Menentukan nilai estimasi daya sumber mata air berdasarkan data debit air dan ketinggian jatuh air. 5. Menentukan nilai estimasi daya hasil potensi listrik tenaga mikrohidro. c. Analisis Hasil Hasil penelitian ini berupa terlaksananya pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) di Desa Segorogunung sehingga kebutuhan listrik masyarakat terpenuhi. Skema Metode Penelitian Mencari referensi tentang Pembangkit Listrik Tenaga Mikro- Hidro (PLTMH). Data debit air Mengukur ketinggian jatuh air Nilai estimasi daya sumber mata air Nilai estimasi daya hasil potensi listrik

9 Penyusunan Laporan I. JADWAL KEGIATAN PENELITIAN Tahap Persiapan: Mengumpulkan bahan penelitian berupa teori Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-Hidro (PLTMH) Pelaksanaan: Mempelajari teori dan mengolah data yang ditemukan dari hasil tahap persiapan Penyelesaian: Menyusun dan mengadakan hasil penelitian untuk laporan kegiatan bulan ke X X X X X X X X X X J. NAMA DAN BIODATA KETUA SERTA ANGGOTA KELOMPOK 1. Ketua Pelaksana Kegiatan a. Nama Lengkap : Putra Rifandi b. NIM : M Anggota Pelaksana a. Nama Lengkap : Deta Nurvitasari b. NIM : M

10 3. Anggota Pelaksana a. Nama Lengkap : Umi Muslihah b. NIM : M Anggota Pelaksana a. Nama Lengkap : Ida Yuswara D.P b. NIM : M Anggota Pelaksana a. Nama Lengkap : Sri Maria Puji Lestari b. NIM : M Anggota Pelaksana a. Nama Lengkap : Khamsatul Faizati b. NIM : M Anggota Pelaksana a. Nama Lengkap : Eka Hely Jayanti b. NIM : M

11 8. Anggota Pelaksana a. Nama Lengkap : Abdul Hanif b. NIM : M Anggota Pelaksana a. Nama Lengkap : Yuvita Dian Pratiwi b. NIM : M Anggota Pelaksana a. Nama Lengkap : Ekasari Putri Wardoyo b. NIM : M Anggota Pelaksana a. Nama Lengkap : Lilik Prasetyo Pratama b. NIM : M K. NAMA DAN BIODATA DOSEN PENDAMPING

12 1. Nama Lengkap dan Gelar : Dr. Sutanto, DEA 2. NIP : Jabatan Struktural : 4. Fakultas / Program Studi : MIPA / Matematika 5. Perguruan Tinggi : Universitas Sebelas Maret 6. Bidang Keahlian : Pemodelan Matematika 7. Waktu Untuk Kegiatan PKM : 6 jam/minggu L. BIAYA No Komponen Biaya Harga/Unit (Rp) Jumlah Satuan Biaya (Rp) 1 Biaya Pembuatan Laporan Pembuatan Proposal buah Pembuatan Laporan buah Kertas rim Tinta (hitam dan warna) buah Internet (mencari jurnal pendukung) jam CD Blank buah Peralatan Penunjang Komputer /4 Unit/bulan Printer /4 Unit/bulan Biaya pelaksanaan Transportasi ( frekuensi Biaya Pinjam Kamera Digital bulan Biaya Komunikasi orang Konsumsi hari

13 4 Biaya Perancangan Sistem Biaya Pinjam GPS buah Analisis dan Desain Model (survey, dll) Total M. DAFTAR PUSTAKA Budiono, Chayun, 2003, Handbook dari Tantangan dan Peluang Usaha Pengembangan Sistem Energi Terbarukan di Indonesia Hal 5-6. Jakarta. Danar Donianto Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro. Satriyo,Puguh Adi, ST. PEMANFAATAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO UNTUK DAERAH TERPENCIL. Puslitbang Iptekhan Balitbang Dephan. Sutisna, Nanang, 2004, Departemen Energi Kembangkan Sistem Mikrohidro (17 April 2004) N. LAMPIRAN Lampiran 1. Daftar Riwayat Hidup 1. DAFTAR RIWAYAT HIDUP KETUA DAN ANGGOTA PELAKSANA 1.1 Daftar Riwayat Hidup Ketua Pelaksana a. Nama : Putra Rifandi b. /Hp : c. Tempat, tanggal lahir : d. Alamat Rumah : Kost : e. Pendidikan Formal SD :

14 SMP : SMA : f. Perguruan Tinggi : Jurusan Matematika, Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret g. Riwayat Organisasi : Ketua Peneliti ( Putra Rifandi) NIM. M Daftar Riwayat Hidup Anggota Pelaksana a. Nama : Deta Nurvitasari b. /Hp : detanurvita@blog.uns.ac.id c. Tempat, tanggal lahir : Karanganyar, 20 Desember 1989 d. Alamat Rumah : Badranasri Rt 03 Rw 10 Cangakan Karanganyar Kost : - e. Pendidikan Formal SD : SD Negeri 03 Cangakan Karanganyar SMP : SMP Negeri 1 Karanganyar SMA : SMA Negeri 3 Surakarta f. Perguruan Tinggi : Jurusan Matematika, Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret g. Riwayat Organisasi : Staff Administrasi Keuangan HIMATIKA FMIPA UNS Periode 2009 Anggota Peneliti

15 ( Deta Nurvitasari) NIM. M Daftar Riwayat Hidup Anggota Pelaksana a. Nama : Umi Muslihah b. /Hp : umi_muslihah@blog.uns.ac.id/ c. Tempat, tanggal lahir : Pacitan, 22 Juli 1990 d. Alamat Rumah Kost : Sulang, Rt 02 Rw 08, Ploso, Punung, Pacitan : Jalan Mendung 3 No. 32, Jebres e. Pendidikan Formal SD : MIM Ploso SMP : SMP Negeri 3 Punung SMA : SMA Negeri 2 Wonogiri f. Perguruan Tinggi : Jurusan Matematika, Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret g. Riwayat Organisasi : Anggota Bidang Pengembangan organisasi HIMATIKA FMIPA UNS Periode 2009 Sekretaris IKAHIMATIKA SUB WILAYAH SOLO Periode 2009/2011 Anggota Peneliti ( Umi Muslihah) NIM. M

16