TUGAS AKHIR STUDI PEMANFAATAN TENAGA LISTRIK PUMPED STORAGE SEBAGAI PENUNJANG INFRASTRUKTUR GEOPARK DANAU TOBA KABUPATEN SAMOSIR

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR STUDI PEMANFAATAN TENAGA LISTRIK PUMPED STORAGE SEBAGAI PENUNJANG INFRASTRUKTUR GEOPARK DANAU TOBA KABUPATEN SAMOSIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh David Silaban NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2

3 ABSTRAK Terbatasnya suplai energi listrik berbanding terbalik terhadap permintaan energi listrik yang terus meningkat. Saat isu pemanasan global semakin terdengar, pengembangan sumber daya air untuk memenuhi kebutuhan energi listrik menjadi alternatif tepat, energi terbarukan dan ramah lingkungan yang sesuai dengan potensi sumber daya alam wilayah Indonesia, karena keadaan geologi Indonesia sangat luar biasa dan banyak jumlahnya. Pada studi ini akan diteliti mengenai pemanfaatan tenaga listrik Pumped Storage sebagai penunjang infrastruktur geopark danau toba kabupaten samosir, meliputi penentuan head dan debit yang sesuai untuk di terapkan di lokasi studi. Alternatif desain analisa kemudian dipilih sesuai dengan potensi lokasi studi. Hasil studi menunjukkan bahwa PLTA Pumped Storage berpotensi untuk dikembangkan pada head 200 m dan debit desain 117,48 m 3 /s. PLTA Pumped Storage mampu membangkitkan daya sebesar 2 x 150 MW dengan perkiraan produksi energi tahunan sebesar kwh/tahun. Kata Kunci : PLTA, Kapasitas Terpasang, Produksi Energi, Penunjang Geopark

4 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas pertolongan, kasih dan karunia-nya yang penulis alami dan rasakan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada keluarga terkasih, yaitu Ayahanda (Surung Silaban), Ibunda (Esdiana Sinaga), Adik adik (Antonius Silaban, Franky Silaban, dan Sondang Hot Mariana Silaban) yang senantiasa mendukung dan mendoakan penulis selama perkuliahan maupun dalam menyelesikan Tugas Akhir ini. Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. selakuketua Departemen Teknik Elektro, Dosen Wali, dan Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pangarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Syamsul Amien, MS dan Bapak Ir. Raja Harahap, MT. selaku Dosen Penguji yang telah banyak memberikan masukan untuk perbaikan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir. Rahmat Fauzi, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.

5 5. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 6. Teman-teman seangkatan Jurusan Teknik Elektro Konversi Energi Listrik 2008, senior, junior serta reguler untuk semua dukungannya. 7. Semua pihak yang memberi dukungan yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis sadar betul bahwa hanya Yang Maha Pencipta Yang Tiada Bandingannya saja lah yang menyandang predikat Maha Sempurna, maka kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi saya pribadi khususnya dan bagi pembaca. Bermanfaat bagi ilmu pengetahuan dan teknologi, juga bagi kejayaan umat manusia sekarang, dan seterusnya di masa-masa yang akan datang. Medan, 29 November 2015 Penulis, David Silaban NIM :

6 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... i ABSTRAK... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... ix BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR Dasar Hukum Pengembangan Pembangkit Listrik Tenaga Air Kelebihan dan Kekurangan PLTA Prinsip Kerja PLTA Pumped Storage... 7

7 2.4 Infrastruktur Utama Pada Prinsip Kerja PLTA Pumped Storage Kapasitas Debit dan Tinggi Jatuh Air Manajemen Pemanfaatan Kebutuhan Energi Listrik BAB III DATA AREA STUDI DAN PENGOLAHANNYA Lokasi Objek Studi Data Geografis Kabupaten Samosir Data Geografis Danau Sidihoni Data Geografis Danau Toba Data Hidrologi Head Desain Efisiensi PLTA Pumped Storage Efisiensi Turbin Efisiensi Generator Efisiensi Pompa Potensi Daya Produksi Energi Tahunan Kabupaten Samosir BAB IV ANALISA Analisa Lokasi Studi... 31

8 4.2 Analisa Prospek Kebutuhan Energi Analisa Kemampuan Daya Beli Masyarakat BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Prinsip Kerja PLTA Pompa... 8 Gambar 2.2 Wilayah Infrastruktur Danau Toba Gambar 3.1 Peta lokasi objek studi Pembangkit Listrik Tenaga Air Pumped Storage Kabupaten Samosir Gambar 3.2 Danau Sidihoni Desa Sabungan ni Huta Gambar 3.3 Danau Toba Kabupaten Samosir Gambar 3.4 Elavasi Ketinggian dan Volume Waduk Gambar 3.5 One Line Diagram Pumped Storage DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Karakteristik Morfometri Danau Sidihoni Tabel 3.2 Karakteristik Morfometri Danau Toba Tabel 3.3 Spesifikasi Turbin Pada PLTA Pumped Storage... 24

10 Tabel 3.4 Desain Generator Pada PLTA Pumped Storage Tabel 3.5 Spesifikasi Pompa Pada PLTA Pumped Storage Tabel 3.6 Banyaknya Konsumsi Energi Listrik (kwh) Pada PT. PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori PelangganTahun Tabel 3.7 Banyaknya Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN ( Persero ) Ranting Pangururan menurut Kategori PelangganTahun (Pelanggan/Costumers ) Tabel 4.1 Faktor kebutuhan daya untuk kelompok cable cars Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Banyak Pelanggan Energi Listrik pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan tahun Banyaknya Pelanggan Energi Listrik pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kecamatan di Kabupaten Samosir.. 36 Banyaknya Penjualan Energi Listrik (KWh) pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan tahun (KWh)...37 Banyaknya Daya Listrik (VA) Tersambung pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kategori Pelanggan tahun (KVA) Banyaknya Pelanggan, KVA Tersambung, dan KWh Terjual pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut jenis tarif pelanggan tahun Tabel 4.7 Harga Jual Listrik (Rp) rata rata per sektor... 43