STUDI PRAKIRAAN POTENSI PLTA PUMPED STORAGE DANAU SIDIHONI KABUPATEN SAMOSIR

Transkripsi

1 STUDI PRAKIRAAN POTENSI PLTA PUMPED STORAGE DANAU SIDIHONI KABUPATEN SAMOSIR Ridho S anjaya Tamba, Eddy Warman Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Medan INDONESIA ridho_tamba@yahoo.com Abstrak PLTA Pumped Storage adalah salah satu pembangkit listrik yang menggunakan energi terbarukan berupa air, dan membutuhkan suatu pompa untuk memompa air dari waduk bawah ke waduk atas hingga dijatuhkan ke turbin lalu dikopel ke generator dan menghasilkan energi listrik. Pada tulisan ini penulis melakukan studi prakiraan potensi PLTA Pumped Storage di danau sidihoni kabupaten samosir. Salah satu metode yang digunakan untuk menganalisa PLTA adalah melakukan survey langsung ke lokasi penelitian untuk mendapatkan energi yang dihasilkan oleh PLTA. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini dapat digunakan untuk menghasilkan debit pembangkitan, tinggi tekanan efektifnya yang dapat digunakan untuk mengetahui besar daya yang dihasilkan. Kata Kunci : PLTA Pumped Storage, Debit Pembangkitan, Daya, Energi 1. Pendahuluan Kebutuhan akan energi listrik sudah menjadi bagian tak terpisahkan dari kehidupan masyarakat sehari hari. Seiring dengan pesatnya pertumbuhan di bidang perekonomian, teknologi, industri maka kebutuhan energi listrik di Indonesia semakin meningkat,hal ini tentu harus diimbangi dengan ketersediaan pasokan tenaga listrik yang mencukupi. Pada kenyataannya penyediaan tenaga listrik di Indonesia khususnya di kabupaten samosir masih belum cukup, akibatnya sering terjadi pemadaman listrik secara bergilir. Oleh karena itu, PT PLN (Persero) bekerja sama dengan pemerintah daerah kabupaten samosir unt uk membangun pusat pembangkit yaitu Pembangkit listrik tenaga air pompa (PLT A Pumped Storage) di danau sidihoni desa sabungan ni huta kabupaten samosir, dengan memanfaatkan air dari danau toba dan air danau sidihoni. Dengan adanya perencanaan PLT A Pumped Storage danau sidihoni kabupaten samosir diharapkan dapat mengatasi krisis listrik di sumatera utara khususnya di kabupaten samosir. 2. Studi Pustaka 2.1. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLT A) Pumped Storage Pembangkit Listrik Tenaga Pompa (Pumped Storage) adalah sebuah tipe khusus dari pembangkit listrik konvensional. Keistimewaan dari pembangkit listrik ini terletak pada keadaannya apabila pembangkit demikian tidak memproduksi tenaga listrik, maka dapat dipergunakan sebagai stasiun pompa yang memompa air dari waduk bawah ke waduk atas saat cadangan air tinggi, Pada saat demikian, stasiun pembangkit mempergunakan persediaan tenaga listrik unt uk dialirkan ke unit pompa [1] Prinsip Pembangkit an Listrik T enaga Air Pumped Storage Secara teknis, PLT A Pompa memiliki dua buah waduk, yaitu waduk bawah dan waduk atas, waduk ini berfungsi menampung air sebagai cadangan pada saat dibutuhkan unt uk membangkit kan energi listrik. Pada saat beban listrik rendah, pompa akan berfungsi unt uk memompa air dari waduk bawah ke waduk atas dan juga sebaliknya, pada saat beban puncak air yang berada pada waduk atas akan dijatuhkan melalui pipa pesat hingga menuju turbin, lalu turbin akan memutar poros generator hingga menghasilkan energi listrik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1. Prinsip Kerja PLTA Pompa pada Night Time 41 copyright@ DTE FT USU

2 Untuk mendapatkan daya keluaran generator perlu mempert imbangkan efisiensi generator (η G ) sesuai Rumus 1. P = 9,8 x Q x h x η G x η T (kw)...(1) Secara garis besar komponen kompnen PLTA berupa waduk, saluran penyadap (intake), saluran pembawa (head race tunnel), kolam penenang (forebay tank), pintu pengatur (valve cham ber), pipa pesat (penstock), pipa penghisap, Pompa (pumped), rumah pembangkit (power house), saluran buang (tail race), turbin, generator, dan jaringan distribusi[2] Ekonomi Pembangkit Dalam pembahasan aspek ekonomi pembangkit mempertimbangkan biaya modal, biaya bahan bakar, biaya operasi dan pemeliharaan yang dijumlah menjadi biaya pembangkit an tot al. Adapun faktor utama yang mempengaruhi pertimbangan ekonomis adalah besarnya biaya modal dalam jangka waktu atau dalam masa operasi pembangkit. Dalam mempert imbangkan hal di atas, maka dapat ditentukan kelayakan satu teknologi pembangkit dari sisi ekonomi.[3] Harga Energi Listrik Tiap pembangkit listrik mempunyai harga energi listrik yang berbeda beda yang besarnya bervariasi tergantung pada biaya pembangunan, perawatan, dan biaya operasi dari pembangkit listrik tersebut. Secara umum harga energi yang dihasilkan suatu pembangkit listrik dihitung dengan parameter parameter yang diperlukan, yaitu: biaya pembangkit an per kw, biaya pengoperasian per kw, biaya perawatan per kwh, suku bunga, depresiasi, umur operasi, dan daya yang dibangkit kan. Metode perhitungan yang digunakan adalah metode perhitungan biaya pembangkit an tahunan, terdiri dari tiga komponen biaya, yaitu biaya investasi modal (capital cost), biaya bahan bakar (fuel cost), serta biaya operasi dan perawatan (O & M cost).[4] 1. Biaya Investasi Modal (capital cost) Biaya modal per tahun (CC) adalah biaya investasi pembangunan pembangkit tenaga listrik yang dipengaruhi oleh faktor suku bunga dengan faktor penyusutan atau depresiasi. Dapat ditentukan dengan Rumus 2[5]. CC =.(2) 2. Biaya Bahan Bakar (fuell cost) Biaya bahan bakar (FC) merupakan biaya yang hanya dikeluarkan apabila pusat pembangkit dioperasikan unt uk membangkit kan tenaga listrik. Biaya operasi ini merupakan biaya yang digunakan pada PLT U, PLT D, PLTG, PLT GU, akan tetapi pada PLTA, biaya bahan bakar (Fuel Cost) dianggap tidak ada. 3. Biaya Operasi dan pemeliharaan (Operational and Maintenance Cost) Biaya ini harus tetap dikeluarkan meskipun peralatan peralatan di pusat pembangkit tidak sedang beroperasi.biaya operasional dan pemeliharaan ini merupakan biaya unt uk perawatan pusat pembangkit dan juga biaya tenaga kerja yang mengoperasikan dan merawat pusat pembangkit.[6] Jadi, besarnya biaya tot al pembangkit an (T C) dapat dihitung dengan Rumus 3. TC = CC + FC + O&M.... (3) Harga Pokok Produksi (HPP) Harga pokok produksi (HPP) per kwh dapat dihasilkan dengan menghitung semua biaya modal (Cannual) per tahun, biaya operasi dan pemeliharaan (O+M) per tahun suatu pembangkit dibagi dengan produksi energi per tahun (8760 jam) kwh. Secara teori dapat dihitung dengan Rumus 4.[7] ( )/ HPPperkWh = x1tahun...(4) Waktu Pengembalian Modal (Payback Periode) Waktu pengembalian modal/payback periode dapat diartikan dengan lamanya waktu yang dibutuhkan unt uk mengembalikan biaya investasi / modal. Semakin pendek payback periode dari periode yang disyaratkan perusahaan, maka proyek investasi tersebut dapat diterima sepert i Rumus 5[8]. Paybackperiode= x 1 tahun. (5) 3. Metode Penelitian Secara garis besar, adapun langkah-langkah yang digunakan unt uk menyelesaikan tulisan ini berdasarkan data teknik yang telah diperoleh dari hasil survey lapangan, dilakukan perhitungan desain unt uk prakiraan Pot ensi PLT A Pumped Storage Danau Sidihoni 42 copyright@ DTE FT USU

3 Kabupaten Samosir dengan metode sebagai berikut: 1. Penentuan kapasitas terbangkit PLT A Pumped Storage dilakukan melalui optimalisasi antara potensi hidrolika yang tersedia di danau sidihoni kabupaten samosir disesuaikan dengan prakiraan kebutuhan listrik unt uk melistriki rumah di sekitar PLT A. 2. Perhitungan desain PLT A Pumped Storage dilakukan dengan mengacu kepada data yang didapat dari masyarakat sekitar, Dinas Koperindag, dan Dinas Bappeda Kabupaten Samosir. 3. Penentuan tinggi jatuh air dilakukan dengan pengamatan langsung ke area yang digunakan unt uk letak penstock dan rumah pembangkit. 4. Penentuan debit desain dilakukan dengan optimalisasi antara debit yang terukur pada saat dilakukan survey disesuaikan dengan kebutuhan debit desain ideal dengan mempert imbangkan perkiraan debit pada puncak musim kemarau. 5. Penentuan letak fasilitas sipil dan elektrikal mekanikal seperti Intake, saluran pembawa, bak penenang, pipa pesat, rumah pembangkit, saluran pembuang, pipa penghisap dan rumah pompa Objek penelitian Lokasi studi PLT A Pumped Storage terletak ± 200 meter dari pusat desa Sabungan Ni Huta, 3,2 km dari pusat Kecamatan Ronggur ni Huta, 18 km dari pusat Kabupaten Samosir, serta 159 km dari ibukota Provinsi Sumatera Utara di Medan. Danau Sidihoni terdapat pada ketinggian ± 1532 m diatas permukaan laut, seperti pada Gambar 2. Secara geografis Kabupaten Samosir terletak di antara adalah Lintang Utara dan Bujur Timur, Letak geografis Danau sidihoni Kecamatan Ronggur ni Huta adalah Lintang Utara dan Bujur Timur, Letak geografis Danau Toba terletak di Kabupaten Samosir Provinsi Sumatera Utara. Letak geografis Danau Toba adalah Lintang Utara dan Bujur Timur. Daerah kabupaten samosir tergolong daerah iklim tropis basah dengan suhu antara 17 0 C C dengan rat a rat a kelembaban udara sebesar 85,04 % dan rat a-rat a curah hujan yang sangat tinggi. Berdasarkan angka proyeksi penduduk pertengahan tahun, penduduk Kabupaten Samosir pada tahun 2013 adalah sebanyak jiwa. Menurut lapangan usaha, penduduk yang bekerja lebih banyak di sektor pertanian (pert anian, perkebunan, kehutanan, perburuan dan perikanan), yaitu jiwa, diikuti sektor jasa kemasyarakatan, sosial dan perorangan yaitu jiwa, sektor perdagangan besar/eceran, rumah makan dan jasa akomodasi jiwa, sektor industri pengolahan jiwa, sektor konstruksi jiwa, sektor transportasi, pergudangan dan komunikasi jiwa dan sektor lembaga keuangan dan usaha persewaan 292 jiwa. Danau yang akan dimanfaatkan unt uk PLT A Pumped Storage adalah danau sidihoni sebagai waduk atas seperti Gambar 3 dan danau toba sebagai waduk bawah seperti Gambar 4. Gambar 3. Danau Sidihoni Desa Sabungan ni Huta Gambar 2. Peta Letak Geografis Danau Sidihoni Kabupaten Samosir Gambar 4. Danau Toba Kabupaten Samosir 43 copyright@ DTE FT USU

4 Adapun data-data yang digunakan unt uk perhitungan debit pembangkit an hingga prakiraan potensi PLT A pumped storage Kabupaten Samosir dapat digunakan Tabel 1 dan T abel 2. Tabel 1. Karakteristik Morfometri Danau Toba No Parameter Dimensi 1. Luas Permukaan km 2 2. Kedalaman 508 m 3. Volume 256,2 x 10 9 m 3 4. Kedalaman rata rat a 228 m 5. Luas DTA / Daerah Tangkapan Air km 2 6. Rasio Luas DTA / Luas Permukaan danau 2,21 Tabel 2. Karakteristik Morfometri Danau Sidihoni No Parameter Dimensi 1. Luas Permukaan 39,5 km 2 2. Kedalaman 35 m 3. Volume Air 15,7 juta m 3 4. Kedalaman rata rat a 30 m 5. Jarak Danau Toba ke Danau Sidihoni 1000 m 6. Tinggi Danau Toba ke Danau Sidihoni 907 m 7. Tinggi Danau Toba di atas permukaan laut 1532 m 8. Tinggi Danau Sidihoni ke Daratan Bawah 427 m Saat dilakukan survey ke lokasi danau sidihoni dan danau toba letaknya sangat strat egis, tidak tampak adanya tanda tanda kekhawatiran tentang kualitas air. Hal ini ditunjukkan oleh masih alaminya kondisi lingkungan di sekitar danau dan terdapat lahan persawahan milik penduduk di sekitar danau. Untuk menuju ke Pangururan Kabupaten samosir dari kot a Medan dapat menggunakan kendaraan roda empat selama ± 7 jam. Setelah dari Pangururan, unt uk menuju lokasi studi yaitu danau sidihoni desa sabungan nihuta dapat menggunakan roda 2 dan ditempuh dalam waktu 15 menit. Jalan dari Pangururan menuju lokasi studi merupakan jalan aspal sejauh ±1km. Berdasarkan data dari PT PLN (Persero) Ranting Pangururan, pelanggan energi listrik PLN di Kabupaten Samosir selama tahun mengalami peningkatan, yaitu dari pelanggan pada tahun 2006 menjadi pelanggan pada tahun 2013 atau mengalami pertumbuhan rata rat a 4,29 % per tahun. Dapat diketahui juga bahwa pelanggan terbesar di Kabupaten Samosir adalah pelanggan dari sektor Rumah tangga. Pelanggan Konsumsi energi listrik pertahun di wilayah Kabupaten Samosir tersebut adalah sebagai berikut : kategori rumah tangga sebanyak pelanggan (90,35 %), kategori sosial sebanyak 851 pelanggan (3,16 %), kategori pemerintah 383 pelanggan (1,42 %), kategori komersial sebanyak 278 pelanggan (1,03%), kategori industri sebanyak 2 pelanggan[9]. 4. Hasil dan Pembahasan Berdasarkan karakteristik morfometri danau toba dan danau sidihoni yang didapatkan dari lokasi penelitian, maka dapat diketahui analisis prakiraan potensi PLT A yaitu sebagai berikut: 4.1. Analisis Prakiraan Pot ensi PLT A Dengan memanfaatkan debit air sebesar 177,48 m 3. /s dengan ketinggian jatuh air (head) 174,947 m, efisiensi turbin 0,8, efisiensi transmisi 0,95, efisiensi generator 0,98, massa jenis air 1000 kg/ m 3,gaya gravitasi bumi 9,81 m/s 2, maka prakiraan potensi PLT A Pumped Storage danau sidihoni kabupaten samosir adalah 227 MW. PLT A Pumped Storage ini menggunakan turbin francis, tranmisi mekanik yang digunakan adalah V-Belt, Generator sinkron 3 phase, tipe pompa yang digunakan adalah MA Series Slurry Dewatering Pump 4/3E ZHH. Berdasarkan rancangan anggaran biaya (RAB) mulai dari fasilitas sipil dan elektrikal- mekanikal yang didapatkan dari lokasi penelitian, maka dapat diketahui analisa ekonomi pembangkit an PLT A Pumped Storage Danau Sidihoni Kabupaten Samosir yaitu adalah sebagai berikut: 4.2. Analisa Ekonomi Analisa ekonomi Biaya pembangkit an energi listrik tot al unt uk merealisasikan PLTA Pumped Storage danau sidihoni Kabupaten Samosir adalah seperti pada Tabel copyright@ DTE FT USU

5 Tabel 3. Biaya Pembangkitan Energi Listrik Perhitungan Suku Bunga 9 % 12 % Investasi (jutausd) Biaya Pembangunan (USD / kw) 757,7 757,7 Umur Operasi (Tahun) Kapasitas Pembangkit (MW) Biaya Bahan Bakar (USD / 0 0 kwh) Biaya O + M (USD / kwh) 0, ,00524 Biaya Modal (USD / kwh) 0,011 0,014 Biaya T otal Pembangkitan (USD / kwh) 0,0162 0,0192 Harga Pokok Produksi (HPP) per kwh PLT A Pumped Storage dengan suku bunga 9 % adalah Rp 216,46 / kwh dan suku bunga 12 % adalah Rp 255,82/kWh. Waktu pengembalian modal/payback periode dalam pembangunan PLT A Pumped Storage Danau Sidihoni Kabupaten Samosir pada suku bunga 9 % adalah 7 Tahun, dan pada suku bunga 12 % adalah 6 Tahun. Pengeluaran per kapita sebulan penduduk Kabupaten Samosir pada tahun 2013 adalah sebesar Rp Rata rat a anggota rumahtangga adalah sebanyak 4,08 anggot a keluarga maka pendapatan rumahtangga adalah pengeluaran perkapita x Rata-rat a anggot a keluarga Rp x 4,08 = Rp Pengeluaran rumahtangga unt uk konsumsi energi listrik rat a rat a adalah 8% dari pendapatan, maka pengeluarannya adalah Rp Jika rata-rat a pemakaian daya sebesar 900 VA, maka Tot al konsumsi energi listrik yang terpakai dalam 1 bulan adalah 291,859 kwh/bulan. T ot al biaya pemakaian tiap blok berdasarkan tarif dasar listrik adalah Rp Dengan biaya tot al pengeluaran adalah sebesar Rp , maka daya beli masyarakat sebesar Rp 510,36 / kwh. Dengan harga jual listrik per sektor RT di Provinsi Sumatera Utara Khususnya di Kabupaten samosir adalah sebesar Rp 477,66 dan harga beli masyarakat terhadap pembangunan PLTA di kabupaten samosir sebesar Rp 510,36. Jadi, Harga jual energi listrik dari PLT A Pumped Storage ini mampu dibayar oleh masyarakat karena rata rat a harga jual energi listrik dari PLT A ini masih dibawah daya beli unt uk listrik rumahtangga. Manajemen kebutuhan energi ini diperlukan agar energi listrik yang dihasilkan dapat disalurkan secara merat a dan proporsional kepada penduduk yang menjadi sasaran pemanfaatan PLT A Pumped Storage Danau Sidihoni Kabupaten Samosir ini. Dimana energi yang keluaran dari PLT A Pumped Storage adalah kwh per bulan. Dan kapasitas daya terpasang pada PLT A Pumped Storage sebesar 283,750 MVA. Berdasarkan data dari PT PLN (Persero) Ranting Pangururan Kabupaten Samosir, pelanggan energi listrik PLN di Kabupaten Samosir selama tahun mengalami peningkatan yaitu dari pelanggan pada tahun 2006 menjadi pelanggan pada tahun 2013 atau mengalami pertumbuhan rata rat a 4,29 % per tahun. Menurut kecamatan selama periode tahun , kecamatan yang mengalami rat a rat a pertumbuhan yang tert inggi adalah kecamatan Ronggur nihuta yaitu 5,59 % pert ahun, kemudian diikuti oleh kecamatan Pangururan dan simanindo masing masing sebesar 5,51 % dan 4,65 % per tahun, sementara yang paling rendah Palipi dan Sitio - tio, yaitu masing masing sebesar 2,44 % dan 3,00 % per tahun. Menurut kategori pelanggan energi listrik PLN tersebut adalah sebagai berikut : kategori rumah tangga sebanyak pelanggan (90,35 %), kategori sosial sebanyak 851 pelanggan (3,16 %), kategori pemerintah 383 pelanggan (1,42 %), kategori komersial sebanyak 278 pelanggan (1,03 %), kategori industri sebanyak 2 pelanggan (0,01%). Tot al Pelanggan Energi Listrik Pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan Kabupaten Samosir menurut Kecamatan pada tahun 2013 adalah sebanyak pelanggan. Tot al Daya Listrik (VA) yang tersambung Pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan menurut Kecamatan Kategori Pelanggan pada tahun 2013 adalah sebanyak ,62 KVA. Tot al Penjualan Energi Listrik (kwh) pada PT PLN (Persero) Ranting Pangururan Kabupaten Samosir menurut Kategori Pelanggan pada Tahun 2013 adalah kwh. Dari hasil perhitungan bahwa masih terdapat sisa dari selisih energi listrik output yang dihasilkan PLT A Pumped Storage dengan data yang diterima yaitu kwh kwh = kwh per bulan. Sedangkan kapasitas daya yang terpasang masih tersisa yaitu KVA ,62 KVA = KVA. Sisa kapasitas daya dan energi listrik tersebut dapat digunakan unt uk kebutuhan lain dikemudian hari, sehingga pasokan listrik di Kabupaten Samosir selama 25 tahun kedepan tercukupi dan tidak ada lagi krisis listrik. Adapun yang menjadi fungsi atau 45 copyright@ DTE FT USU

6 kegunaan dari pada PLT A ini yaitu sebagai berikut Sebagai tempat wisatawan asing maupun lokal unt uk dapat berkunjung mengelilingi lokasi PLT A. Danau Sidihoni Kabupaten Samosir dapat berfungsi sebagai saluran irigasi persawahan bagi para petani yang berada di sekitar lokasi PLT A agar segala tanam-tanaman para petani tidak mengalami kekeringan terlebih di musim kemarau. PLT A ini juga bisa digunakan oleh Siswa/i unt uk menambah wawasan tentang pembangkit listrik tenaga air (PLT A) ataupun mahasiswa/i dapat mengambil bahan penelitian selanjutnya di lokasi tersebut. 5. Kesimpulan Berdasarkan hasil dan pembahasan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Setelah dilakukan perhitungan maka debit air yang diperoleh 177,48 m 3 /s, tinggi tekanan efekt ifnya (H ef ) 174,947 m, Maka prakiraan potensi PLT A pumped sorage danau sidihoni kabupaten samosir adalah sebesar 227 MW. 2. Besarnya debit air yang dipompakan (in flow) ke waduk atas sebesar m 3 /jam, besarnya debit air yang keluar dari turbin (out flow) sebesar m Biaya investasi yang dibutuhkan unt uk merealisasikan PLT A Pumped Storage danau sidihoni kabupaten samosir sebesar 172 juta USD dengan umur pembangkit 25 tahun dengan tot al biaya pembangkit an sebesar 0,0162 USD / kwh (suku bunga 9 %), 0,0192 USD/kWh (suku bunga 12 %) dengan Payback Periode atau Waktu pengembalian modal 7 Tahun (suku bunga 9 %) dan 6 T ahun (suku bunga 12 %). 6. Daftar Pustaka [1] Marsudi, Djiteng, Operasi Sistem Tenaga Listrik, Graha Ilmu, Jakarta, [2] Marsudi, Djiteng, Pem bangkitan Energi Listrik, Erlangga, [3] Kadir, Abdul, Energi, Edisi Kedua, Universitas Indonesia, [4] Peraturan Ment eri Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) Republik Indonesia tentang Tarif Tenaga Listrik unt uk keperluan Pelayanan Sosial, Rumaht angga, Bisnis, dan Industri. [5] Kadir, Abdul, Pem bangkit Tenaga Listrik, Universitas Indonesia, [6] Pdf, FerriRifkiRizaldi, Jurnal, Analisis debit andalan dan simulasi tampungan untuk pengembangan PLTA Pumped Storage di pintu air tulung agung selatan, Universitas Brawijaya, Malang, [7] Pdf, Ninggar Duta Satria, Studi Pem bangunan PLTA Pumped Storage Semarang 2 x 300 MW Untuk Memenuhi Kebutuhan Listrik Di Semarang. Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. [8] Pdf, Ramdhani Dwi Saka Aji, Studi Perencanaan PLTMH 1x12 kw Sebagai Desa Mandiri Energi di Desa Karang sewu Cisewu Garut Jawa Barat, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Keputih Sukolilo Surabaya, [9] Badan Pusat Statistik, Seksi Integrasi Pengolahan dan Diseminasi Statistik, Kabupaten Samosir copyright@ DTE FT USU