PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL IMIDAP IMIDAP-P BUKU 2 B. Integrated Microhydro Development and Application Program

Transkripsi

1 IMIDAP-P BUKU 2 B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL IMIDAP Integrated Microhydro Development and Application Program DIREKTORAT JENDERAL LISTRIK DAN PEMANFAATAN ENERGI DEPARTEMEN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL 2009

2 IMIDAP-P BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL Cetakan : IMIDAP Integrated Microhydro Development and Application Program DIREKTORAT JENDERAL LISTRIK DAN PEMANFAATAN ENERGI DEPARTEMEN ENERGI DAN SUMBER DAYA MINERAL 2009

3 TIM PENYUSUN BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL Adhy Kurniawan Agus Irfan Gunawan Agus Maryono Arfie Ikhsan Armi Susandi Arie Sudaryanto Chandra Adriawan Chayun Boediyono Christian Mamesah Dadan Kusdiana Djoko Winarno Eddy Permadi Faisal Rahadian Ifnu Setyadi Nota Efriandi Machfud Mochammad Ainul Yaqin Kusetiadi Rahardjo Ronggo Kuncahyo Sentanu Suhendrik Hanwar Undang Sofyansori Yanto Wibowo Zendra Permana Zen Universitas Gadjah Mada PT. Wiratman and Associates Universitas Gadjah Mada P3T KEBT Departemen ESDM Institut Teknologi Bandung Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia IMIDAP DJLPE, Departemen ESDM Yayasan Bina Lingkungan Hidup P4TK BMTI TEDC, Depdiknas Direktorat Jenderal LPE, Departemen ESDM Masyarakat Energi Terbarukan Indonesia CV. Cihanjuang Inti Teknik Asosiasi Hidro Bandung PT. Pro Rekayasa Politeknik Negeri Padang UNDP Environment Unit IMIDAP DJLPE, Departemen ESDM PT. Heksa Prakarsa Teknik IMIDAP DJLPE, Departemen ESDM Asosiasi Hidro Bandung Politeknik Negeri Padang PT. Tata Guna Patria Puslitbang Air Departemen PU IMIDAP DJLPE, Departemen ESDM iii

4 KATA PENGANTAR Buku pedoman ini dimaksudkan untuk memberikan panduan kepada pemerintah provinsi dan atau kabupaten/kota dalam menyusun dan menilai studi kelayakan yang dibuat inisiator dalam upaya memenuhi kaidah dan asas kelayakan dari berbagai aspek. Selanjutnya studi kelayakan tersebut diajukan untuk mendapat alokasi pembiayaan baik anggaran pendapatan dan belanja negara (APBN) maupun anggaran pendapatan dan belanja daerah (APBD) tingkat provinsi dan atau kabupaten/kota. Selain pemerintah provinsi dan kabupaten/kota, buku pedoman ini dapat menjadi acuan bagi investor atau pihak yang berkepentingan dengan pengembangan energi listrik tenaga mikrohidro. Pedoman teknis ini bersifat dinamis sehingga secara periodik dapat ditinjau kembali dan disesuaikan dengan kemajuan teknologi yang ada. Pemerintah atau badan lainnya yang ditunjuk Pemerintah diharapkan selalu dapat meninjau kembali pedoman teknis ini, pemberlakuannya serta perubahan yang diperlukan. Selain itu pedoman teknis ini bersifat tidak mengikat, diperlukan peran aktif dari pemilik project, perencana dan pabrikan serta pelaksana. Peran paling penting adalah pada pemilik project dimana peran pengawasan langsung berada. Sifat paling penting dari pedoman teknis ini adalah tidak membatasi perkembangan mikrohidro dan menjadi eksklusif namun sebaliknya pedoman teknis ini tidak memberikan kelonggaran yang berlebihan sehingga meninggalkan kualitas yang diperlukan untuk keberlanjutan v

5 suatu pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH). Terima kasih diucapkan kepada seluruh pihak atas kerjasamanya dalam penyusunan buku pedoman ini dan tim penyusun menyampaikan permohonan maaf apabila terdapat hal yang kurang. Masukan dan saran untuk penyempurnaan buku pedoman ini masih diharapkan dari seluruh pihak. vi

6 DAFTAR ISI Tim Penyusun... iii Kata Pengantar... v Daftar Isi... vii Daftar Gambar... ix Daftar Tabel... xi Daftar Lampiran... xiii Bab 1 Bab 2 Bab 3 Pendahuluan Umum Maksud dan Tujuan Lingkup Kegiatan Studi Kriteria Kelayakan Pemilihan Lokasi Struktur Bangunan Sipil Sistem PLTMH Bendungan (Weir) dan Intake Saluran Pembawa Air Bak Pengendap (Settling Basin) Bak Penenang (Forebay) dan Fasilitas Pendukung Pipa Pesat (Penstock Pipe) Rumah Pembangkit (Power House) Saluran Pembuang Desain Konstruksi Bangunan Sipil Bendungan dan Bendung Bangunan Pengambil (Intake) Bak Pengendap Saluran Pembawa Bak Penenang (Forebay) Pipa Pesat (Penstock Pipe) Rumah Pembangkit (Power House) vii

7 Bab 4 Estimasi Biaya Konstruksi Bangunan Sipil Bab 5: Penyusunan Laporan Studi Kelayakan Bangunan Sipil Daftar Pustaka Lampiran viii

8 DAFTAR GAMBAR Gambar 1 : Rangkaian Buku Pedoman Studi Kelayakan PLTMH Gambar 2 : Skema Pembangkit Listrik Mikrohidro Gambar 3 : Konstruksi Bendungan Gambar 4 : Konstruksi Intake Gambar 5 : Denah Konstruksi Bendungan dan Intake Gambar 6 : Struktur Lengkap Bangunan Intake Gambar 7 : Bangunan Terjun Irigasi Gambar 8 : Posisi Konstruksi Intake Gambar 9 : Konstruksi Saluran Pembawa (Headrace Channel) Gambar 10 : Konstruksi Bak Penenang (Forebay) Gambar 11 : Pipa Pesat (Penstock Pipe) Gambar 12 : Rumah Pembangkit (Power House) Gambar 13 : Saluran Pembuang (Tail Race) Gambar 14 : Turbin Impulse Gambar 15 : Turbin Open Flume Francis Gambar 16 : Turbin Propeller Gambar 17 : Parameter Daerah Tangkapan Air dalam Metode Gama I Gambar 18 : Hidrograf Satuan Metode Gama I Gambar 19 : Hidrograf Satuan Metode Nakayasu Gambar 20 : Skema Pembangkit Listrik Mikrohidro ix

9 DAFTAR TABEL Tabel 1 : Tipe Saluran Tabel 2 : Tipe Konstruksi Bendung dan Bendungan Tabel 3 : Perbandingan Bahan Pipa Pesat Tabel 4 : Perbandingan Bahan Pipa Pesat Resin dan Baja Tabel 5 : Komponen Biaya Konstruksi xi

10 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 : Contoh free intake dengan bendung sederhana Lampiran 2 : Contoh free intake dengan bendung sederhana Lampiran 3 : Spesifikasi Bronjong Lampiran 4 : Contoh rencana sand trap (bak pengendap sedimen) Lampiran 5 : Contoh rencana sand trap (Kolam sedimen) Lampiran 6 : Contoh pelimpah samping Lampiran 7 : Contoh rencana bak penenang ( forebay) Lampiran 8 : Contoh rencana bak penenang ( forebay) Lampiran 9 : Contoh detail saringan sampah ( trash rack) Lampiran 10 : Contoh pipa pesat ( penstock pipe) Lampiran 11 : Contoh sambungan pipa pesat ( penstock pipe joint) Lampiran 12 : Contoh rumah pembangkit xiii

11 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Umum Pedoman studi kelayakan ini merupakan rangkaian terpadu lingkup kegiatan dan pemberian kriteria penilaian kualitatif dan kuantitatif suatu lokasi potensi pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) mulai dari tahap awal, studi potensi, pemilihan spesifikasi teknis komponen peralatan yang sesuai hingga penyusunan laporan studi kelayakan. Pedoman studi kelayakan ini terdiri dari beberapa buku, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1. Rangkaian Buku Pedoman Studi Kelayakan PLTMH

12 1.2. Maksud dan Tujuan Pedoman studi kelayakan sipil pembangunan pembangkit tenaga listrik mikrohidro (PLTMH) ini dimaksudkan untuk meyakinkan kepada berbagai pihak, bahwa secara teknik sipil program pembangunan piko/mikrohidro yang akan dilaksanakan layak dan sesuai untuk mendukung pembangunan pembangkit tenaga listrik mikrohidro (PLTMH) dan dapat berjalan dengan baik. Rencana teknisnya sudah memenuhi pedoman dan kriteria desain konstruksi bangunan sipil pembangkit tenaga listrik mikrohidro (PLTMH) yang berlaku, biaya pelaksanaannya tidak terlalu mahal, konstruksinya mudah dan menyerap sebanyak mungkin material dan tenaga kerja setempat Lingkup Kegiatan Studi Data dan informasi yang diperlukan dalam studi kelayakan sipil mencakup survai teknis kondisi geologi, topografi dan stabilitas tanah untuk penentuan lokasi posisi bangunan sipil sebagai komponen sistem pembangkit tenaga listrik mikrohidro yang akan direncanakan untuk dapat mendukung operasi sehingga menghasilkan daya terbangkit yang direncanakan. Selain survei data teknis juga perlu dilakukan survei non teknis untuk mendapatkan informasi terutama tentang kondisi masyarakat sekitar dan lingkungan yang terjadi yang berhubungan atau terjadi di sekitar lokasi potensi pembangkit tenaga listrik mikrohidro. Data dan informasi dari hasil studi kelayakan ini harus mendukung perencanaan bangunan inti sistem pembangkit tenaga listrik mikrohidro (PLTMH) yang terdiri atas bendung, intake, bak pengendap, saluran

13 pembawa, bak utama, saluran pembuang, tailrace dan lain-lain. Data geologi meliputi pengumpulan informasi tentang : BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL penstock, rumah turbin, a. Pergerakan permukaan tanah yang mungkin terjadi, seperti batuan dan permukaan tanah yang dapat bergerak bila turun hujan lebat, pergerakan air dan lumpur. b. Pergerakan tanah di bawah permukaan yang mungkin terjadi seperti gempa atau tanah longsor. c. Tipe batuan, tanah dan pasir. Data dan analisis topografi meliputi pengumpulan peta dan informasi tentang : a. Keadaan kontur tanah yang digambarkan dalam peta topografi. b. Tingkat kemiringan berdasarkan topografi lokasi-lokasi sistem PLTMH. c. Letak terbaik untuk mendapatkan tinggi jatuhan air (head) yang memadai Kriteria Kelayakan Kriteria kelayakan adalah standar minimum yang dimiliki secara alamiah lokasi potensi pembangkit tenaga listrik mikrohidro (PLTMH). Lokasi potensi memiliki secara alami untuk menunjang komponen sistem pembangkit tenaga listrik mikrohidro (PLTMH) seperti adanya : a. Secara visual, lokasi terdapat potensi komponen dari sistem pembangkit tenaga listrik mikrohidro seperti wilayah sungai yang bisa dibangun bendung atau bangunan sadap, intake, bak pengendap, saluran pembawa dengan kemiringan dasar saluran 1:1000 1:1500,

14 kondisi topografi yang mendukung pembuatan penstock pipe atau secara alami terdapat head. b. Kondisi dan stabilitas tanah calon lokasi-lokasi komponen sipil sistem pembangkit tenaga listrik mikrohidro diperkirakan dapat dan tidak memerlukan teknologi yang mahal untuk mendirikan bangunan sipil. c. Jalan akses menuju lokasi dapat dijangkau atau dapat ditempuh dengan teknologi yang tidak mahal. d. Bangunan sipil tidak melanggar ketentuan adat, hukum dan regulasi yang berlaku (Pedoman Studi Kelayakan Sosial Budaya Pembangunan PLTMH Buku 2E). e. Lokasi yang akan didirikan bangunan sipil tidak menimbulkan dampak negatif sosial masyarakat yang berkepanjangan (Pedoman Studi Kelayakan Sosial Budaya Pembangunan PLTMH Buku 2E). f. Lokasi yang akan didirikan bangunan sipil tidak mengganggu kelestarian lingkungan (Pedoman Studi Kelayakan Lingkungan Pembangunan PLTMH Buku 2F).

15 BAB 2 PEMILIHAN LOKASI STRUKTUR BANGUNAN SIPIL Kondisi topografi dan hidrologi lokasi aliran sungai yang berpotensi mikrohidro, secara alami sangat mempengaruhi sistem pembangkit tenaga listrik mikrohidro dan memberikan beberapa alternatif lokasi konstruksi bangunan sipil. Pemilihan lokasi bangunan sipil berdasarkan kondisi topografi dan hidrologi menentukan sistem pembangkit tenaga listrik mikrohidro. Perlu dipahami bahwa dari banyak kasus pembangunan pembangkit listrik skala kecil (PLTMH) memiliki hambatan antara lain adalah biaya pembangunan yang relatif tinggi karena kondisi topografi dan mempengaruhi tingkat keekonomian. Bab ini akan membantu menjelaskan prinsip teknologi konstruksi bangunan sipil yang tepat, berkualitas dan diharapkan dengan biaya pembangunan yang efisien Sistem PLTMH Dalam suatu lokasi potensi pembangkit energi mikrohidro dapat dipetakan sebagai suatu sistem yang terdiri dari beberapa komponen bangunan sipil seperti bendung (weir), bangunan pengambil (intake), saluran pembawa (headrace), bak pengendap (settling basin), bak penenang (forebay), bangunan dan saluran pelimpah (spillway), pipa pesat (penstock tunnel), rumah pembangkit (power house) dan saluran pembuang (tail race).

16 2.2. Bendung (Weir) dan Intake Bendung (weir) didefinisikan sebagai bangunan yang berada melintang sungai yang berfungsi untuk membelokkan arah aliran air. Konstruksi bendung (weir) Gambar 2. Skema Pembangkit Listrik Mikrohidro bertujuan untuk menaikkan dan mengontrol tinggi air dalam sungai secara signifikan sehingga elevasi muka air cukup untuk dialihkan ke dalam intake pembangkit mikrohidro. Konstruksi bendung dilengkapi dengan bangunan pengambilan (intake) yang berfungsi mengarahkan air dari sungai masuk ke dalam saluran pembawa (headrace channel). Gambar 3. Konstruksi Bendung

17 Struktur bendung dan bangunan pengambilan BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL yang berfungsi untuk menaikkan dan mengontrol aliran air sungai untuk instalasi PLTMH, terdiri dari berbagai variasi tipe. Tipe tersebut dapat dipilih dan digunakan sesuai dengan kebutuhan dan pertimbangan ekonomis dari instalasi PLTMH. Selain itu pemilihan lokasi bendung (weir) dan intake bergantung dari kriteria kelayakan hidrologi (Pedoman Studi Kelayakan Hidrologi Pembangunan PLTMH Buku 2A). (intake) Sebuah bendung dilengkapi dengan pintu air untuk membuang kotoran/lumpur yang mengendap. Perlengkapan lainnya adalah saringan sampah (trash rack). PLTMH umumnya merupakan pembangkit tipe run off river sehingga bangunan bendung dan intake dibangun berdekatan. Mempertimbangan dasar stabilitas sungai dan aman terhadap banjir, dapat dipilih lokasi untuk bendungan (weir) dan intake. Gambar 4. Konstruksi Intake

18 Gambar 5. Denah Konstruksi Bendungan dan Intake Sumber : Ditjen. Pengairan, Departemen PU, 1986

19 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL Saluran primer B pangkal bendung pangkal bendung A pintu pengambilan A pengambilan utama p em b ilas lantai atas pembilas bawah pintu bilas DENAH dinding pemisah C pilar C B Pembilas bawah POTONGAN A - A mercu bendung POTONGAN B-B kolam olak POTONGAN C-C Konstruksi intake bertujuan mengambil air dari sungai atau kolam untuk dialirkan ke saluran, bak penampungan dan pipa pesat. Masalah utama dari bangunan intake adalah ketersediaan debit air, baik dari kondisi debit rendah maupun banjir dan seringkali adanya lumpur, pasir dan kerikil atau dahan/cabang pohon tumbang dari sekitar sungai yang terbawa aliran. Beberapa hal yang menjadi pertimbangan dalam memilih lokasi bendung (weir) dan bangunan intake, antara lain : a. Aliran Sungai Gambar 6. Struktur Lengkap Bangunan Intake Sumber : Ditjen. Pengairan, Departemen PU, 1986 Sebagaimana pada Pedoman Studi Kelayakan Hidrologi Buku 2A, IMIDAP 9 Integrated Microhydro Development and Application Program

20 lokasi bendung (weir) dan intake dipilih pada sungai yang terjamin ketersediaan airnya, alirannya stabil, terhindar banjir dan pengikisan akibat aliran sungai. b. Stabilitas Lereng Pemilihan lokasi PLTMH sangat mempertimbangkan perbedaan ketinggian air jatuh (head) untuk mendapatkan potensi daya, maka umumnya lokasi berada di lereng atau bukit yang curam. Pertimbangan pemilihan lokasi bendung (weir) dan intake hendaknya mempertimbangkan stabilitas atau struktur tanahnya. c. Pemanfaatan Infrastruktur Saluran Irigasi Pemanfaatan saluran irigasi dapat dipertimbangkan efisiensi biaya konstruksi, karena banyak sungai di pedesaan telah ada bangunan sipil untuk saluran irigasi. Contoh bangunan yang bisa dimanfaatkan adalah bangunan terjun dan saluran irigasi sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 7. Gambar 7. Bangunan Terjun Irigasi

21 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL d. Pemanfaatan topografi alami seperti kolam dan lain-lain Pemanfaatan kondisi alami kolam untuk lokasi dapat memberikan keefektifan yang cukup tinggi untuk mengurangi biaya. Selain itu juga membantu menjaga kelestarian alam tata ruang sungai dan ekosistem sungai. Hal yang perlu diperhatikan adalah keberlanjutan kolam dan pergerakan sedimen. e. Level/Tinggi Bendung dan Muka Air Banjir Pembangunan bendung umumnya di bagian sempit dari alur sungai, maka elevasi muka air banjir pada daerah itu lebih tinggi sehingga diperlukan daerah bagian melintang bendung yang diperbesar dimensinya untuk kestabilan. f. Penentuan Lokasi Bangunan Pengambilan (Intake) Pertimbangan lokasi bangunan pengambilan (intake) selalu pada sisi luar dari lengkungan sungai sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 6. Hal ini dilakukan untuk memperkecil pengendapan sedimen di dalam saluran pembawa. Konstruksi intake umumnya dibuat pintu air untuk melakukan pembilasan sedimen. intake Bangunan Pengambilan Intake Gambar 8. Posisi Konstruksi Intake

22 g. Penggunaan air sungai yang mempengaruhi keluaran/debit air Jika intake dibangun pada lokasi yang bertujuan untuk mengairi pertanian atau tujuan lain (yang menggunakan air) maka akan mempengaruhi debit air yang digunakan dalam saluran pembangkit Saluran Pembawa Air Bangunan saluran pembawa air (headrace channel) adalah untuk mengalirkan air dari intake/settling basin ke bak penenang (forebay) dan untuk mempertahankan kestabilan debit air. Lebih jelasnya dapat dilihat Gambar 9 sedangkan tipe saluran ditunjukkan pada Tabel 1. Gambar 9. Konstruksi Saluran Pembawa (Headrace Channel) Saluran air untuk sebuah pembangkit skala kecil, cenderung untuk memiliki bangunan yang terbuka. Ketika sebuah saluran terbuka dibangun pada sebuah lereng bukit maka beberapa hal penting yang perlu diperhatikan adalah : a. Topografi Rute Saluran (Trase) Rute atau trase saluran air yang melalui tebing yang curam perlu memperhatikan gradient kemiringan dan tingkat potensi longsornya. Gradient aliran yang dilewati tidak tinggi sehingga dapat mengalirkan

23 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL kecepatan air melebihi kecepatan maksimal yang dapat mengakibatkan erosi pada dinding saluran. Alternatif lain bisa digunakan pipa tertutup atau long penstock tunnel yang direncanakan sedemikian rupa sehingga aman. Lebih jelasnya dapat dilihat di Pedoman Pra Studi Kelayakan Pembangunan PLTMH Buku 2. b. Stabilitas Tanah Trase Saluran Terdapat banyak kejadian penimbunan saluran air karena longsornya lereng bukit sehingga perlu diteliti/diperiksa kestabilan tanahnya. c. Penggunaan Infrastruktur Eksisting Pemilihan saluran air di sepanjang jalan yang telah tersedia dan saluran irigasi memberikan banyak keuntungan. Selain memperingan biaya, juga mempermudah pemeliharaan dan pengawasan kualitas dan penggunaan air. d. Geometri Saluran eksisting Bentuk saluran yang baik adalah setengah lingkaran yang akan memberikan efisiensi dalam menyalurkan debit air ke kolam penenang (forebay). Tabel 1. Tipe Saluran Tipe Saluran Saluran Tanah Sederhana (tidak direkomendasikan) Ilustrasi Keuntungan Permasalahan Konstruksi dan perawatan mudah Murah Mudah terjadi kerusakan pada dinding saluran Tidak dapat diterapkan pada jenis tanah yang mudah lulus air/lembek Sukar membersihkan sedimen

24 Saluran dengan Pasangan Batu Kosong Saluran dengan Dinding Pasangan Batu Saluran Beton Box Culvert Tipe Saluran Saluran Pipa Tabel 1. Tipe Saluran (Lanjutan) Konstruksi mudah dengan bahan material lokal Ketahanan tinggi terhadap gerusan Relatif mudah perawatan dan perbaikan Konstruksi mudah dengan bahan material lokal Ketahanan tinggi terhadap gerusan Dapat diterapkan pada jenis tanah yang mudah lulus air/lembek Relatif mudah membersihkan sedimen Perawatan sangat mudah dan murah Sangat mudah membersihkan sedimen Ketahanan sangat tinggi terhadap gerusan Pelaksanaan konstruksi relatif singkat dengan menggunakan produk siap pakai Variasi dimensi ukuran lebih banyak Aman apabila diterapkan pada lokasi rawan longsor dan atau sampah Tidak dapat diterapkan pada jenis tanah yang mudah lulus air/lembek Biaya konstruksi lebih mahal dari saluran tanah sederhana Memerlukan tenaga kerja lebih banyak untuk pelaksanaan konstruksi Biaya konstruksi paling mahal dari tipe saluran lainnya Metode pelaksanaan lebih rumit Masa konstruksi lebih lama Beban konstruksi lebih besar Biaya transportasi untuk produk siap pakai mahal Apabila dibuat di lokasi akan membutuhkan waktu konstruksi lebih lama Ilustrasi Keuntungan Permasalahan Mudah dilaksanakan untuk daerah yang tidak terlalu curam Memungkinkan untuk konstruksi yang tinggi dengan bentang kecil Waktu pelaksanaan konstruksi relatif singkat Ketahanan yang tinggi Biaya transportasi bahan material lebih mahal

25 2.4. Bak Pengendap (Settling Basin) Fungsi dan karakteristik bangunan ini adalah : BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL a. Bangunan yang menghubungkan intake dengan bak pengendap sehingga panjangnya harus dibatasi. b. Pengatur aliran air dari saluran penyalur sehingga harus mencegah terjadinya aliran turbulen serta mengurangi kecepatan aliran masuk ke bak pengendap sehingga perlu bagian yang melebar. c. Bangunan untuk mengendapkan sedimen dimana untuk desainnya perlu dihitung dengan formulasi hubungan panjang bak, kedalaman bak, antara kecepatan pengendapan, dan kecepatan aliran. d. Tempat penimbun sedimen, sehingga harus didesain mudah dalam pembuangan sedimen. e. Sebagai bangunan pelimpah (spillway) yang mengalirkan aliran masuk ke bagian bawah dimana mengalir dari intake Bak Penenang (Forebay) dan Fasilitas Pendukung Tujuan bangunan bak penenang (forebay) adalah sebagai tempat penenangan air dan pengendapan akhir, penyaringan terakhir setelah settling basin, untuk menyaring benda-benda yang masih terbawa dalam saluran air. Forebay merupakan tempat permulaan pipa pesat (penstock) yang mengendalikan aliran minimum, sebagai antisipasi aliran yang cepat pada turbin, tanpa menurunkan elevasi muka air yang berlebihan dan menyebabkan arus balik pada saluran.

26 Gambar 10. Konstruksi Bak Penenang (Forebay) Pemilihan lokasi bak penenang (forebay) untuk pembangkit listrik skala kecil seringkali berada pada punggung yang lebih tinggi, beberapa yang dapat dipertimbangkan antara lain : a. Keadaan Topografi dan Geologi Lokasi Sedapat mungkin dipilih lokasi dimana bagian tanahnya relatif stabil dan apabila umumnya terdiri dari batuan keras maka sedapat mungkin dapat mengurangi jumlah pekerjaan penggalian. b. Walaupun ditempatkan pada punggung, dipilih tempat yang relatif datar. c. Mengurangi hubungan dengan muka air tanah yang lebih tinggi. Berkaitan dengan fungsi tersebut maka untuk masukan desain beberapa yang perlu dipertimbangkan adalah : a. Pemeliharaan bak penenang terutama untuk mengontrol debit aliran, mengendalikan dan membuang sampah. b. Perencanaan kapasitas bak penenang, harus didesain dengan

27 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL pendekatan pada 2 macam kasus yaitu dengan beban dikontrol dan beban ditambah debit yang dikontrol. c. Saat desain diperhatikan kedalaman air dan ketinggiannya dari penstock pipe untuk menghindarkan aliran turbulensi, umumnya bereferensi pada diameter pipa pesat (penstock pipe). d. Kesesuaian ruang saringan dengan jenis, tipe dan dimensi turbin. e. Dilengkapi dengan instalasi pipa lubang angin Pipa Pesat (Penstock Pipe) Pipa pesat (penstock pipe) adalah sebagai saluran tertutup (pipa) aliran air yang menuju turbin yang ditempatkan di rumah pembangkit. Saluran ini yang akan berhubungan dengan peralatan mekanik seperti turbin. Kondisi topografi dan pemilihan sistem PLTMH mempengaruhi tipe pipa pesat (penstock pipe). Umumnya sebagai saluran ini harus dirancang secara benar sesuai ketinggian (head) sistem PLTMH. Gambar 11. Pipa Pesat (Penstock Pipe)

28 2.7. Rumah Pembangkit (Power House) Bangunan rumah pembangkit (power house) adalah sebagai bangunan yang berfungsi untuk melindungi peralatan elektrikal mekanikal seperti turbin, generator, panel kontrol dan lainnya dari segala gangguan. Gangguan yang dimaksud adalah cuaca, pencegahan dari pihak-pihak yang tidak berkepentingan dan pencurian peralatan barang tersebut. Gambar 12. Rumah Pembangkit (Power House) Beberapa pertimbangan dalam memilih lokasi dan membangun rumah pembangkit ini, antara lain : a. Konstruksi harus berada di atas struktur tanah yang sangat stabil, tidak di lereng yang curam dan umumnya di pinggir badan sungai yang relatif rendah dan datar untuk mempermudah aliran buangan di tail race. b. Memiliki akses jalan yang cukup untuk transportasi peralatan elektrikal mekanikal yang akan dipasang dan atau terjadual untuk perawatan. c. Lokasi yang relatif rata, kering dan relatif luas sehingga dapat

29 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL digunakan untuk tempat kerja seperti perbaikan dan perawatan peralatan. d. Elevasi lantai rumah pembangkit ini harus berada di atas elevasi muka air saat banjir yang paling besar dalam beberapa tahun terakhir. e. Bangunan rumah pembangkit harus memiliki ventilasi udara, jendela untuk cahaya masuk tetapi diberikan seperti kasa untuk melindungi serangga masuk. f. Ruangan yang dibangun juga cukup untuk digunakan seperti penyimpanan peralatan dan atau suku cadang peralatan elektrikal dan mekanikal. g. Kondisi pondasi harus cukup kuat untuk menahan pemasangan beberapa peralatan yang memiliki berat cukup besar Saluran Pembuang Saluran pembuang (tail race) bertujuan sebagai saluran pembuang aliran air dari rumah pembangkit dan menggerakkan turbin. Saluran ini bersatu dengan rumah pembangkit dan aliran sungai. Penempatan rute saluran (trase) pembuang ini, beberapa hal yang harus dipertimbangkan antara lain : a. Perkiraan tinggi genangan air pada rumah pembangkit ketika terjadi banjir besar. b. Menghindari penggenangan bantaran sungai dan permukaan tanah di sekitar rumah pembangkit. c. Fluktuasi dasar sungai pada daerah saluran pembuang. d. Saluran pembuang harus diarahkan sesuai arah aliran sungai.

30 Gambar 13. Saluran Pembuang (Tail Race) Berdasarkan kondisi topografi yang ada pada lokasi sistem PLTMH, beberapa pertimbangan pemilihan lokasi pipa pesat (penstock pipe) antara lain adalah : a. Topografi yang dilewati memiliki tingkat kemiringan yang memenuhi persyaratan dimana trase pipa pesat harus berada di bawah garis kemiringan energi (energy line), seperti digambarkan berikut. b. Stabilitas tanah dari daerah yang dilewati. c. Pemanfaatan jalan eksisting untuk mempermudah konstruksi dan perawatan.

31 BAB 3 DESAIN KONSTRUKSI BANGUNAN SIPIL Setelah dipilih beberapa alternatif lokasi bangunan sipil sebagai suatu komponen sistem PLTMH, perlu memahami beberapa prinsip dasar struktur konstruksi bangunan sipil untuk membantu perancangan dan perkiraan kebutuhan biaya. Banyak kendala dan hambatan pembangunan PLTMH karena biaya pembangunan bangunan sipil. Bab ini menjelaskan bagaimana prinsip struktur konstruksi bangunan sipil yang layak sehingga dapat dipilih rancangan yang sesuai, berkualitas dengan biaya yang terjangkau. Ketentuan umum dalam konstruksi bangunan sipil pembangunan sistem PLTMH adalah : a. Konstruksi sipil untuk bangunan seperti bendung, bangunan intake, saluran pembawa, bak pengendap dan bak penenang harus selalu mempertimbangkan kekuatan tanah pondasi. b. Penggalian tanah harus dilakukan secara hati-hati. Tanah galian ditempatkan pada sisi yang stabil atau diberikan penahan dari kayu. Kedalaman maksimal galian tanpa penahan dinding adalah 1,3 m. c. Pengurukan kembali harus dilakukan selapis demi selapis dan ketebalan tiap lapisan tidak boleh melebihi 15 cm. Pemampatan tanah pada sisi dekat pipa harus dilakukan dengan hati-hati. Batuan dengan ukuran kecil hanya boleh dilakukan di ujung urugan. Tidak boleh ada batuan di dekat urugan pipa. d. Ketebalan pasangan batu tanpa pembebebanan minimum dari 20 cm, ketebalan pasangan batu untuk penahan tanah minimum dari 50

32 cm, dihitung berdasarkan kekuatan dinding ketebalan penahan tanah dan dilpilih ukuran yang paling besar. e. Diameter besi beton biasa tidak boleh kurang dari 15 cm dan ketebalan beton bertulang tidak boleh kurang dari 10 cm. Ketebalan dinding disesuaikan dengan beban yang ditahan. f. Adukan semen untuk bagian yang terkena air disarankan 1 bagian semen dan 4 bagian pasir. Apabila tidak bersentuhan dengan air maka 1 bagian semen dan 6 bagian pasir. g. Beton untuk bangunan struktur, misalnya beton bertulang, lebih baik menggunakan campuran 1 bagian semen, 2 bagian pasir dan 3 bagian kerikil. Beton lain dipakai perbandingan 1:3:5. h. Beton bertulang paling tidak menggunakan tulangan dengan ukuran minimal 8 mm dan jarak antar tulangan maksimal 200 mm. i. Apabila terdapat jembatan air dengan pipa yang terbuat dari mild steel maka harus dilengkapi dengan expantion joint dan pipa harus dilakukan pengecatan serta perlindungan terhadap karat. j. Trash rack harus bisa dilepas dari bangunan sipil untuk mempermudah akses perbaikan. k. Penstock pipe dari bahan besi tidak boleh dipendam di dalam tanah, harus terdapat jarak minimal 30 cm antara tanah dengan pipa penstock. Penstock pipe dari bahan PVC atau HDPE sebaiknya dipendam di dalam tanah dengan kedalaman minimal 60 cm dari sisi atas penstock pipe. Apabila tidak memungkinkan dipendam maka pipa dari bahan PVC atau HDPE harus ditutup atau dibungkus dengan baik sehingga tidak terekspos sinar matahari. l. Jika dipergunakan pipa PVC untuk penstock pipe maka minimal

33 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL memiliki spesifikasi tekanan kerja sebesar 12 kg/cm2 untuk kapasitas PLTMH maksimal 5 kw. Kapasitas lebih besar maka harus disesuaikan dengan debit dan head. m. Sambungan penstock pipe dari bahan selain mild steel menggunakan metoda yang biasa dilakukan untuk bahan tersebut. Penyambungan pipa untuk HDPE atau PVC disarankan menggunakan sambungan flange atau bell spigot. n. Penstock support atau anchor block harus dibangun sehingga tidak tergelincir. Anchor block harus mampu menyalurkan gaya lateral dan longitudinal penstock ke tanah. Kedalaman pondasi minimal adalah 50 cm di bawah permukaan tanah, bisa dibuat dari pasangan batu atau beton bertulang. dibuat dari beton bertulang. Penstock support harus dilengkapi dengan saddle yang memberikan kebebasan bagi penstock pipe untuk memuai atau sebaliknya. Setiap anchor block dilengkapi dengan expansion joint pada bagian penstock pipe di bawahnya. o. Powerhouse harus memiliki : - Pintu yang cukup lebar untuk memasukkan peralatan, termasuk turbin dan kubikel control. Pintu tersebut harus bisa dikunci dan material pintu bisa terbuat dari kayu atau besi. - Jendela yang memberikan cahaya alami dan ventilasi udara yang cukup ke dalam ruangan. Rangka jendela bisa terbuat dari kayu atau aluminum. Anchor block - Saluran pembuangan (tail race) air baik di dalam maupun di sekitar powerhouse dan saluran harus diarahkan ke saluran air alami. - Ventilasi yang cukup sehingga udara panas dari proses mesin

34 turbin bisa dikeluarkan dari ruangan. Ventilasi harus mampu menjaga supaya serangga tidak masuk ke ruangan. - Atap yang tidak mudah bocor dan tidak menggunakan atap yang terbuat dari bahan alami seperti ijuk atau rumbia. - Almari penyimpanan alat kerja dan catatan (log book) operator. Almari bisa terbuat dari kayu maupun besi. p. Konstruksi powerhouse sebaiknya mengindahkan ruang istirahat bagi operator. Lantai powerhouse, khususnya pada bagian baseframe turbin dan generator harus terbuat dari beton bertulang. Ketebalan lantai pada bagian tersebut disesuaikan dengan besar turbin dan minimal ketebalan adalah 200 mm. q. Ballast pemanas udara ditempatkan pada lokasi yang terlindung dari akses yang tidak berkepentingan/bertanggung jawab dan mendapat ventilasi baik. r. Penerangan harus diberikan di lokasi intake, sepanjang saluran dengan jarak 30 m tiap titik lampu, di forebay, sepanjang penstock pipe dengan jarak 30 m tiap titik lampu, teras powerhouse dan ruangan kerja powerhouse. Penerangan luar harus terlindung dari perubahan cuaca Bendungan dan Bendung (Weir) Beberapa tipe dasar intake weir yang dapat dipertimbangkan dan disesuaikan dengan kondisi hidrologis dan morfologi sungai digambarkan pada Tabel 2.

35 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL Tabel 2. Tipe Konstruksi Bendung dan Bendungan No Tipe Garis Besar Gambar Kondisi Aplikasi 1 Bendung Gravitasi Pondasi Kondisi Sungai Lapisan batu Tidak dipengaruhi oleh kemiringan, keluaran air atau tingkat beban sedimen 2 Bendung Gravitasi 3 Bendungan Urugan Tanah 1) Konstruksi bendung dengan beton, pasangan batu atau kombinasi digunakan konstruksi bangunan secara keseluruhan atau kombinasi. Konstruksi bendung dengan beton, pasangan batu atau kombinasi digunakan konstruksi bangunan secara keseluruhan atau kombinasi. Konstruksi ini mempunyai dimensi yang diperpanjang pada kolam olaknya untuk tujuan memperkuat stabilitas pondasi Material tanah digunakan untuk bahan utama dan penggunaan dari batu kosong dan dinding utama tergantung dari kondisi jika diperlukan. Kondisi Intake Relatif efisien Pondasi Kondisi Sungai Secara prinsip berupa kerikil Tidak dipengaruhi oleh kemiringan, keluaran air atau tingkat beban sedimen Kondisi Intake Relatif efisien Pondasi Kondisi Sungai Bervariasi dari tanah (earth) sampai lapisan batu Aliran yang tidak deras dan mudah diatasi bila terjadi banjir Kondisi Intake Efisiensi intake yang baik dikarenakan konstruksi yang baik jika dikerjakan dengan hati hati Catatan 1) Bangunan ini untuk ketentuan PLTMH berupa bendungan ukuran kecil dimana umumnya disebut dengan embung dimana ketinggiannya konstruksi adalah : - kurang dari 15 m untuk konstruksi material tanah dan atau batu. - kurang dari 10 m untuk konstruksi beton dan atau pasangan batu.

36 Tabel 2. Tipe Konstruksi Bendung dan Bendungan (Lanjutan) 4 Bendungan Urugan Batu 1) 5 Bendungan Pasangan Batu 1) 6 Bendung Batu Bronjong 2) Kerikil digunakan sebagai bahan utama dari bangunannya. Penggunaan dari dinding utama tergantung dari kondisi jika diperlukan. Pengisian ruang dengan batu kali, kerikil dan semen. Batu belah dibungkus dengan jaring logam untuk menyempurnakan kesatuannya. Pondasi Kondisi Sungai Bervariasi dengan berbagai jenis tanah (earth) sampai lapisan batu Sungai dimana bendungan tanah berpotensi rusak atau hanyut jika ada aliran banjir normal Kondisi Intake Keterbatasan penggunaan sungai karena efisiensi intake yang rendah Pondasi Kondisi Sungai Kondisi Intake Pondasi Kondisi tanah Operasi sedimen tingkat beban keluaran air atau oleh kemiringan, tidak dipengaruhi batu sampai lapisan tanah (earth) berbagai jenis intake yang efisien Berbagai jenis tanah (earth) sampai lapisan batu Sungai dimana konstruksi urugan batu bisa hanyut dengan aliran air normal Kondisi Intake Umumnya intake berada pada posisi tikungan luar dari sungai Catatan 1) Bangunan ini untuk ketentuan PLTMH berupa bendungan ukuran kecil dimana umumnya disebut dengan embung dimana ketinggiannya konstruksi adalah : - kurang dari 15 m untuk konstruksi material tanah dan atau batu. - kurang dari 10 m untuk konstruksi beton dan atau pasangan batu. 2) Bahan material bronjong (gabion) mengikuti ketentuan Spesifikasi Bronjong Kawat SKSNI Deskripsi rinci dapat dilihat di Lampiran.

37 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL Tabel 2. Tipe Konstruksi Bendung dan Bendungan (Lanjutan) 7 Bendung Batu Bronjong diperkuat Lapisan Beton 2) Penguatan permukaan batu bronjong dengan beton. Pondasi Kondisi Sungai berbagai jenis tanah sampai lapisan batu Sungai dimana jaring logam dapat mengalami kerusakan jika aliran sungai terlalu deras Kondisi Intake Dapat diterapkan jika efisiensi intake yang tinggi diperlukan Catatan 2) Bahan material bronjong (gabion) mengikuti ketentuan Spesifikasi Bronjong Kawat SKSNI Deskripsi rinci dapat dilihat di Lampiran. Kondisi yang perlu dipertimbangkan untuk perencanaan bendung dan bendungan adalah : a. Kondisi Lokasi Penentuan ketinggian bendung dan bendungan mempertimbangkan kondisi topografi dan geologi pada lokasi konstruksi. Pemeriksaan yang teliti terutama dibutuhkan pada sebuah lokasi dimana perhitungan biaya konstruksi memiliki proporsi yang besar dari total biaya konstruksi PLTMH. b. Kemungkinan Perubahan Dasar Sungai Berbeda dengan konstruksi bendungan yang umumnya berupa bendungan kecil (embung), konstruksi bendungan kecil (embung) ini memerlukan kajian lebih mendalam dengan mengikuti ketentuan dalam beberapa referensi. Khusus pada lokasi yang akan direncanakan dengan konstruksi bendung, maka perlu kajian hidrolis pada bagian hilir sungai.

38 Ketinggian bendung untuk pembangkit listrik skala kecil pada umumnya rendah, ada perhatian bahwa fungsi normalnya dapat terganggu dengan perubahan dasar sungai di bagian hilir. Perubahan dasar sungai harus diperkirakan menentukan ketinggian bendung jika lokasi yang direncanakan terdapat pada kasus berikut ini : - Kemiringan sungai tidak terlalu curam dengan tingkat perubahan/pergerakan sedimen yang cukup tinggi. - Keberadaan dari lokasi yang rusak di bagian hilir cenderung akan berlanjut di kemudian hari berupa scouring (penggerusan tebing dan dasar sungai). - Keberadaan bagian sempit di daerah hilir yang akan menghalangi jalannya aliran sedimen dan atau sampah. Perencanaan lengkap tentang bangunan air, baik bendung maupun bendungan kecil (embung), menggunakan referensi a. Perencanaan bendung menggunakan Standar Perencanaan Buku Kriteria Perencanaan 2 Bagian Bangunan Utama (Ditjen. Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1986). b. Perencanaan Embung Kecil Untuk Daerah Semi Kering di Indonesia (Ibnu Kasiro, Ditjen. Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1995). c. Panduan Perencanaan Bendungan Urugan (Direktorat Bina Teknik, Ditjen. Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1999). d. Pedoman Perencanaan Bendungan Bangunan Sipil (SKSNI ). e. Pedoman Perencanaan Hidrologi dan Hidrolika Bangunan Sungai (SKSNI ).

39 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL f. Pedoman Keamanan Desain Bendung (SKSNI ) Bangunan Pengambilan (Intake) Desain bangunan pengambilan (intake) pada pembangkit tenaga air skala kecil perlu kehati-hatian karena saluran air yang digunakan cenderung merupakan saluran terbuka dan hal penting intake direncanakan untuk menghindari volume aliran air yang dapat merusaknya. Beberapa metode menganjurkan mengontrol aliran pada saat banjir tidak menggunakan pintu dan sebagainya. Secara garis besar dalam mendesain sebagai berikut : mempertimbangkan hal a. Intake harus diletakkan pada sudut yang tepat menghadap arah aliran sungai dan kecepatan aliran air pada saat banjir diminimalkan. b. Perlu bagi intake mempunyai keran penutup dari pada sebuah keran terbuka sehingga dapat mengontrol tekanan kenaikan level air sungai. intake ketika terjadi c. Saat terjadi banjir dimana debit air melebihi desain volume intake, maka kapasitas saluran pelimpah pada bak pengendap atau titik permulaan dari saluran air harus cukup besar. intake 3.3. Bak Pengendap (Settling Basin) Desain bangunan ini mengikuti ketentuan sebagai berikut. a. Bak pengendap harus mampu mengendapkan material sedimen seperti tanah, pasir dan bebatuan. b. Aliran air harus tidak menimbulkan olakan (turbulen) di dalam bak pengendap sehingga material sedimen bisa dengan mudah diendapkan.

40 c. Bak pengendap harus dibuat dari konstruksi yang kuat menahan beban hidrostastis seperti beton bertulang, pasangan batu dengan campuran 1:2 (1 semen dan 2 pasir) atau komposit. d. Mekanisme pembuangan endapan harus ada dan dapat berupa pintu air atau jenis lain. Jika debit aliran yang digunakan pembangkit adalah mata air yang tidak membawa material sedimen, maka bak pengendap tidak diperlukan. e. Apabila kualitas air untuk pembangkit dinilai buruk dan banyak membawa material sedimen, maka setelah bangunan intake harus dilengkapi dengan bak pengendap. f. Kemiringan lantai bak pengendap setidaknya 1:20 untuk intake lateral atau 1:10 untuk intake tipe drop (river bed intake). g. Bentuk bak harus sedemikian rupa sehingga endapan terkumpul di ujung bak dan mendekati sistem pembuang atau pintu penguras. h. Kapasitas pintu penguras harus cukup besar sehingga air di bak pengendap tetap bisa terbuang sementara intake tetap terbuka penuh untuk memasukkan air penguras. I. Spillway yang direncanakan berhubungan dengan bak pengendap sebaiknya ada di sepanjang bak di sisi sungai sehingga luapan air dapat langsung terbuang ke sungai Saluran Pembawa (Headrace Channel) Saluran pembawa untuk suatu PLTMH dapat merupakan atau memiliki tipe saluran terbuka dan saluran tertutup. Saluran pembawa air, kecuali penstock pipe dan tail race, harus mampu menampung debit air 10% lebih besar dari debit rancangan. Hal ini ditujukan agar pada saat operasi

41 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL maksimal muka air di forebay tidak turun dari ketinggian dan terhindar dari pelimpasan (overtopping) apabila terjadi kelebihan debit. Ketentuan perencanaan saluran adalah sebagai berikut : a. Tidak disarankan menggunakan saluran alami dari tanah, karena aliran yang fluktuatif akan berakibat terhadap scouring dan sedimentasi. b. Acian dinding saluran pembawa menggunakan adukan semen dengan perbandingan minimum campuran 1:3 (1 semen dan 3 pasir). c. Penguatan slope tanah perlu dilakukan disesuaikan dengan kebutuhan lokasi. d. Pipa plastic bisa dipergunakan untuk saluran pembawa. Jika dipergunakan pipa (PVC) atau polyethylene (HDPE) maka pipa harus dipendam dengan kedalaman minimum 60 cm. e. Jembatan pipa atau talang dapat dipakai pada daerah yang rawan longsor. polyvinyl chloride f. Apabila saluran pembawa sangat panjang dan melalui tebing yang terjal, saluran pembuang air harus diarahkan ke saluran alami sehingga aman bagi kekuatan tanah. g. Apabila diperlukan, pada saluran pembawa yang menggunakan pipa dipasangkan pipa pelepas udara di lokasi-lokasi tikungan tajam. h. Tinggi muka air minimal berjarak 25 cm dari bibir saluran (freeboard) pada saat beban maksimal di saluran pembawa tersebut. Perencanaan lengkap tentang saluran menggunakan referensi Standar Perencanaan Buku Kriteria Perencanaan 3 Bagian Saluran (Ditjen. Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1986). high density

42 3.5. Bak Penenang (Forebay) Sebagaimana fungsi dan karakteristik bangunan ini, maka direncanakan sebagai berikut : a. Bangunan forebay harus dibuat dari konstruksi kedap air dan tahan bocor dan didesain menghubungkan saluran pembawa dan penstock. b. Bangunan forebay dalam bentuk tangki bisa dibuat dari pasangan batu atau beton bertulang. Ketebalan beton minimal 25 cm. c. Bangunan forebay harus dilengkapi dengan : - Trashrack yang lebih halus. - Bangunan spillway dengan kapasitas 120% dari debit rancangan. - Saluran pembuangan dari flushgate untuk membuang endapan lebih baik terpisah dari saluran spillway. - Saluran pembuang air dari spillway dilengkapi dengan struktur pemecah energi air. d. Lebar bangunan forebay setidaknya selebar trashrack dan bangunan spillway sebaiknya sepanjang forebay. e. Penstock pipe harus terendam air dalam kedalaman minimum 2 kali diameter pipa penstock dan jarak penstock pipe dari dasar bangunan forebay minimum 30 cm. f. Endapan direncanakan sedemikian rupa sehingga tidak masuk ke pipa penstock. g. Tangga harus disediakan untuk pembersihan tangki bangunan forebay Pipa Pesat (Penstock Pipe)

43 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL Pipa pesat (penstock pipe) adalah konstruksi yang menyalurkan alir untuk menggerakkan turbin PLTMH. Desain pipa pesat bergantung dari sistem PLTMH yang akan dibangun. Tipe pipa pesat mengikuti skema PLTMH dengan beberapa alternatif : a. head rendah dengan saluran (low head with channel). b. c. d. memiliki beberapa tipe desain pipa pesat seperti pipa pesat pendek (short penstock pipe), pipa pesat medium (mid length penstock pipe) dan pipa pesat panjang mengikuti sungai (long penstock following river). Hal-hal yang perlu dipertimbangkan dalam desain pipa pesat (penstock) adalah : low head river barrage. high head no channel. high head with channel. a. Bahan Pipa Pesat Saat ini beberapa bahan digunakan untuk memiliki karakteristik yang berbeda. Hal yang terpenting dari bahan ini adalah kemampuan kerja, kesesuaian tekanan yang diijinkan dan kerapatan terhadap potensi kebocoran. Tabel 3 dan Tabel 4 memberikan deskripsi perbandingan beberapa bahan penstock pipe. b. Diameter dan Tebal Pipa Pesat penstock pipe (penstock pipe) Penentuan kesesuaian diameter menggunakan pendekatan formulasi antara desain debit dan susut kemiringan penstock pipe. Setelah didapat kisaran diameter yang sesuai maka untuk mempertimbangkan kemampuan kerja dan kesesuaian tekanan maka dipilih bahan seperti Tabel 4 atau sebagai acuan awal dapat ditentukan ketebalan bahan penstock pipe dari bahan besi berkisar

44 1,5 mm. c. Penstock pipe harus dicegah terjadinya korosi, keamanan menjadi faktor penting. d. Penstock pipe dari bahan plastic (HDPE atau PVC) harus dipendam di dalam tanah atau dilindungi dari sinar matahari langsung dengan dibungkus. e. Penstock pipe harus dirancang sedemikian sehingga kehilangan tekanan (head losses) di dalam penstock pipe maksimal 10% dari head total. Penstock pipe yang amat panjang, maksimal 5 kali ketinggian head maksimal kehilangan tekanan 15% masih bisa ditoleransi. Material Mild Steel Gesekan Dinding Pipa Tabel 3. Perbandingan Bahan Pipa Pesat Berat Ketahanan Karat Biaya Pipa/ Konstruksi Sambungan Ketahanan Tekanan HDPE 1) upvc 2) Beton Catatan : 1) HDPE = high density polyethylene, pipa polyethylene dengan kelenturan tinggi 2) upvc = unplastified polyvinyl chloride, pipa PVC tanpa kandungan plastik penilaian paling rendah penilaian paling tinggi Sumber : Fraenkel, Peter et.al 1991 dalam CANMET Energy Tecnology Center, Natural Resources Canada (NRCan), 2004

45 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL Tabel 4. Perbandingan Bahan Pipa Pesat Resin dan Baja Bahan Pipa Pipa Resin Pipa Baja Penilaian Karakteristik Diameter Maksimum (mm) Tekanan Ijin (kgf/cm 2 ) Hydraulics Property Kemampuan Kerja Tingkat Kebocoran Tingkat Kebocoran Diameter Maksimum (mm) Tekanan Ijin (kgf/cm 2 ) Hydraulics Property Kemampuan Kerja Tingkat Kebocoran Pipa Hard Vinyl Chloride Bahan popular untuk perpipaan untuk jaringan suplai air Efektif untuk jaringan dengan pipa dengan debit kecil Banyak jenis pipa siap pakai Resistensi lemah dan koefisien linier besar Pipa tebal 300 Pipa tipis 800 Tipe Pipa Howell Resisten terhadap tekanan eksternal Siap pakai terhadap tekanan internal Relatif mudah pelaksanaan konstruksi/ pemasangan karena mudah dilas Pemasangan dengan cara dipendam dalam tanah Pipa FRP Pipa plastik diperkuat dengan fiberglass Pipa tebal 10 2,0 3,0 Class A : 22,5 Pipa tipis 6 0,009 0,010 0,010 0,011 0,010 0,012 Desain dan operasi mudah Beban ringan Berbagai macam variasi ukuran Kerapatan bagus memungkinkan sebagai pengikat sambungan Kerapatan bagus memungkinkan sebagai pengikat sambungan Kemampuan operasi bagus Bobot ringan Tidak ada masalah kebocoran pada sambungan Tidak ada masalah kebocoran pada sambungan ~ ,010 0,014 0,011 0,015 Kurang bagus dibandingkan Pipa FRP Kurang bagus dibandingkan Pipa FRP Kemampuan operasi bagus Bobot ringan Tidak perlu pengelasan Sambungan menggunakan cincin karet Pipa baja digunakan pada bagian khusus Tidak ada masalah kebocoran pada sambungan Tidak ada masalah kebocoran pada sambungan Kurang bagus dibandingkan Pipa FRP Tidak ada masalah Tidak ada masalah Tidak ada masalah

46 f. Tingkat tekanan yang bisa diterima penstock pipe harus mempertimbangkan tekanan tiba-tiba (surge pressure), tekanan statis dan tekanan yang dihasilkan karena penutupan guide vane. Spesifikasi tekanan ini harus bisa diaplikasikan di seluruh bagian penstock pipe. g. Penstock pipe harus mampu menahan tekanan akibat water hammer dan harus dilengkapi dengan pipa napas di ujung atas penstock pipe. Ukuran diameter pipa napas berkisar 1% sampai 2% diameter penstock pipe. Apabila diperlukan katub udara (air release valve) dipasang pada titik-titik dimana ada perubahan arah penstock yang signifikan seperti pada belokan. Spesifikasi katup udara disesuaikan dengan tingkat tekanan yang kemungkinan diterima di titik tersebut. h. Masalah pabrikasi dan konstruksi penstock bisa dilihat pada bagian pabrikasi dan konstruksi Rumah Pembangkit (Power House) Sesuai posisinya, rumah pembangkit ini dapat diklasifikasikan dalam tipe di atas tanah, semi di bawah tanah dan di bawah tanah. Sebagian besar rumah pembangkit PLTMH adalah di atas tanah. Desain rumah pembangkit mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut : a. Lantai rumah pembangkit dimana peralatan PLTMH ditempatkan, perlu memperhatikan kenyamanan selama operasi, mengelola, melakukan perawatan dimana terjadi pekerjaan pembongkaran dan pemasangan peralatan. b. Memiliki cukup cahaya untuk penerangan di siang hari dan adanya

47 ventilasi udara. BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL c. Kenyamanan bagi operator saat berada di dalam untuk melakukan pengendalian ataupun pencatatan secara manual. Konstruksi untuk desain rumah pembangkit PLTMH berkaitan dengan sistem PLTMH yang bergantung pada jenis dan tipe turbin yang digunakan dan sirkulasi air yang dikeluarkan setelah menggerakkan turbin (Pedoman Studi Kelayakan Mekanikal Elektrikal Buku 2C). Ada beberapa pertimbangan tipe desain rumah pembangkit sesuai jenis turbin yang digunakan. Sebagai contoh : a. Rumah Pembangkit untuk Turbin Impulse Desain konstruksi rumah pembangkit ini perlu mempertimbangkan jarak bebas antara dasar rumah pembangkit dengan permukaan air buangan turbin (afterbay). Jenis turbin impulse seperti turbin pelton, turgo dan crossflow yang ditunjukkan pada Gambar 14, air yang dilepas runner turbin secara langsung dikeluarkan di tailrace. Permukaan air di bawah turbin akan bergelombang, sehingga jarak bebas antara rumah pembangkit dengan permukaan air afterbay setidaknya cm. Kedalaman air di afterbay harus dihitung berdasarkan suatu formulasi antara desain debit dan lebar saluran di tailrace. Air di afterbay harus ditentukan lebih tinggi dari estimasi muka air banjir dan head antara pusat turbin dan level air pada outlet harus menjadi headloss.

48 Turbin Pelton Turgo Turbin Crossflow Gambar 14. Turbin Impulse Sumber : British Hydropower Association, 2005 b. Rumah Pembangkit untuk Turbin Reaction Hal yang sama dalam desain konstruksi rumah turbin menggunakan jenis reaction seperti francis, propeller adalah perilaku air di afterbay, sedangkan turbin tipe reaction, air dikeluarkan ke afterbay melalui turbin. Deskripsi turbin yang dimaksud ditunjukkan pada Gambar 15 dan Gambar 16. Head antara level air dan turbin dapat digunakan untuk membangkitkan tenaga, dengan demikian desain konstruksinya memperbolehkan posisi tempat pemasangan turbin berada di bawah level air banjir dan pada desain konstruksinya perlu disediakan tempat untuk menempatkan peralatan seperti pintu tailrace dan

49 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL pompa. Gambar 15. Turbin Open Flume Francis Sumber : British Hydropower Association, 2005 Gambar 16. Turbin Propeller Sumber : British Hydropower Association, 2005

50 BAB 4 ESTIMASI BIAYA KONSTRUKSI BANGUNAN SIPIL Perkiraan (estimasi) biaya konstruksi bangunan sipil PLTMH bergantung dari kondisi lokasi dan sistem PLTMH. Kondisi lokasi menentukan harga satuan material dan tenaga kerja, sementara skema PLTMH menentukan konstruksi bangunan sipil yang mempengaruhi jumlah dan volume material yang dibutuhkan. Perlu dicatat bahwa estimasi pada tahap ini adalah perkiraan kasar dari pengumpulan perkiraan harga dan atau survai ringan harga di lapangan. Pokok-pokok yang berpengaruh pada estimasi biaya konstruksi sipil disajikan pada Tabel 5. Tabel 5. Komponen Biaya Konstruksi Komponen Perencanaan dan desain Persiapan Fasilitas Intake Bak Pengendap Saluran Air Bak Penenang Pipa Pesat Rumah Pembangkit Saluran Pembuang Uraian Rencana daya maksimum (kw) Air yang digunakan turbin Ketinggian efektif (m) Pengangkutan material Ketinggian bendungan (m) Panjang bendungan Panjang dan lebar (m) Ketinggian/kedalaman Panjang Saluran Air Panjang dan lebar (m) Ketinggian/kedalaman Fondasi dan pengaman Dasar Konstruksi Konstruksi, luas rumah pembangkit Fimishing Panjang Saluran Air

51 BAB 5 PENYUSUNAN LAPORAN STUDI KELAYAKAN BANGUNAN SIPIL Bentuk penyusunan laporan hasil studi potensi pembangunan PLTMH yang disajikan dalam Buku Pedoman Studi Kelayakan Sipil Pembangunan PLTMH ini bukan merupakan standar baku. Pemangku kepentingan (stakeholders) dapat menyusun sesuai versi masing-masing. Format penyusunan laporan dalam Buku Pedoman ini disusun sebagai petunjuk praktis membantu memudahkan penulisan laporan hasil studi potensi yang memudahkan kegiatan studi kelayakan lanjut berdasarkan referensi laporan ini. Laporan Hasil Studi Kelayakan Sipil Pembangunan PLTMH dapat disusun sebagai berikut : a. Halaman sampul laporan b. Ringkasan Eksekutif c. Daftar Isi d. Daftar Gambar e. Daftar Tabel f. Daftar Lampiran g. Pendahuluan Bab ini berisi tentang project statement, latar belakang, maksud dan tujuan serta lingkup kegiatan studi hidrologi yang telah dilakukan dan boleh dijelaskan dengan jadual waktu dan gambaran hasil yang dicapai. Kegiatan studi potensi ini dapat dilakukan masyarakat baik 43

52 perorangan dan atau lembaga, maka pada bab ini dapat dicantumkan identitas maupun profil lembaga yang diuraikan identitas, status dan alamat jelas. h. Profil Teknis Lokasi PLTMH Bab ini menjelaskan gambaran teknis berdasarkan data primer yang telah dilakukan dan didapat seperti peta topografi, data debit selama periode tertentu, peta geologi, daftar harga satuan upah/material dan data lain yang mendukung. i. Lokasi Bangunan Sipil PLTMH Bab ini memberikan gambarkan layout sistem PLTMH dan rencana posisi bangunan sipil, profil teknis kondisi dan struktur tanahnya yang telah didukung analisis berdasarkan pengolahan data hasil studi potensi (Pedoman Studi Potensi (Pra Studi Kelayakan) Pembangunan PLTMH Buku 1). Bab ini dapat dilengkapi dengan dokumentasi foto dan atau gambar. Hal yang paling substansi pada bab ini adalah sketsa layout rencana sistem PLTMH, dan perkiraan potensi daya (kw) yang dapat dihasilkan. j. Bab Perkiraan Biaya Bab ini menjelaskan aspek rencana anggaran biaya, perkiraan kuantitas, jumlah dan volume serta perkiraan harga satuan setiap komponen konstruksi bangunan sipil, termasuk perkiraan biaya jasa persiapan dan transportasi bahan material bangunan sipil. k. Rekomendasi Studi Kelayakan Bab ini memuat saran, rekomendasi, review hasil komparasi dengan lokasi PLTMH sejenis dan atau lokasi berdekatan dan beberapa pengujian menuju tahap kegiatan perencanaan detail bangunan sipil 44

53 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL PLTMH sebagai suatu syarat desain fasilitas sipil penunjang operasi PLTMH yang layak. l. Lampiran-lampiran data, gambar, foto dan referensi. 45

54 DAFTAR PUSTAKA BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL Anonim, A Guide UK Mini-Hydro Developments, The British Hydropower Association, 2005 Anonim, Handbook for Developing MICRO HYDRO in British Columbia, BC Hydro Engineering, 2004 Anonim, Manual Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH), Institut Bisnis dan Ekonomi Kerakyatan, 2005 Anonim, Micro Hydro Power : A Guide to Small-Scale Water Power Systems, ABS Alaskan, 2002 Anonim, Standar Perencanaan Irigasi Buku Kriteria Perencanaan 2 Bagian Bangunan Utama, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1986 Anonim, Standar Perencanaan Irigasi Buku Kriteria Perencanaan 3 Bagian Saluran, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum,1986 Chow, Ven Te, Open Channel Hydraulics, McGraw Hill, 1959 Direktorat Bina Teknik, Panduan Perencanaan Bendungan Urugan, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1999 Harvey, Adam, Micro-Hydro Design Manual : A Guide to Small-Scale Water Power Schemes, Intermediate Technology Publications, 1993 Ibnu Kasiro et.al., Kriteria Desain Embung Kecil Untuk Daerah Semi Kering di Indonesia, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1997 Khennas, Smail dan Barnett, Andrew, Best Practices for Sustainable Development of Microhydro Power in Developing Countries, The Department for International Development, UK and The World Bank, 47

55 2000 Penche, Celso, How to Develop A Small Hydro Site, Directorate General for Energy (DG VII), European Commision, 1998 Mawardi, Erman dan Memed, Mochamad, Tetap untuk Irigasi Teknis, Alfabeta, 2002 Desain Hidraulik Bendung SKSNI , Pedoman Perencanaan Bendungan Bangunan Sipil, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1989 SKSNI , Pedoman Perencanaan Hidrologi dan Hidrolika Bangunan Sungai, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1989 SKSNI , Pedoman Keamanan Desain Bendung, Direktorat Jenderal Pengairan, Departemen Pekerjaan Umum, 1989 Wibowo, Catoer, Langkah Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH), Ford Foundation, Mini Hydro Power Project (MHPP) dan Yayasan Bina Usaha Lingkungan (YBUL), 2005 Zainuddin, Rapiali, Cara Penentuan Lokasi Bendung, Yayasan Penerbit Pekerjaan Umum,

56 Lampiran 1. Contoh free intake dengan bendung sederhana BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL 49

57 Lampiran 2. Contoh free intake dengan bendung sederhana 50

58 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL Lampiran 3. Spesifikasi Bronjong 51

59 Lampiran 4. Contoh rencana sand trap (bak pengendap sedimen) 52

60 Lampiran 5. Contoh rencana sand trap (Kolam sedimen) BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL Perspektif Tampak Potongan Samping Tampak Atas 53

61 Lampiran 6. Contoh pelimpah samping 54

62 Lampiran 7. Contoh rencana bak penenang ( forebay) BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL 55

63 Lampiran 8. Contoh rencana bak penenang ( forebay) Saluran Pelimpah Penstock Pipa Pembilasan dia. 6" Thrustblock Saringan Potongan A - A Saringan Pipa Penstock 56

64 Lampiran 9. Contoh detail saringan sampah ( trash rack) BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL Spillway Trashrack 57

65 Lampiran 10. Contoh pipa pesat ( penstock pipe) 58

66 BUKU 2B PEDOMAN STUDI KELAYAKAN SIPIL Lampiran 11. Contoh sambungan pipa pesat ( penstock pipe joint) 59

67 Lampiran 12. Contoh rumah pembangkit 60