PEMANFAATAN DATA POS DUGA AIR (PDA) UNTUK MEMBUAT PETA POTENSI ENERGI MIKRO HIDRO DI PROVINSI BENGKULU

Transkripsi

1 Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : P-ISSN E-ISSN PEMANFAATAN DATA POS DUGA AIR (PDA) UNTUK MEMBUAT PETA POTENSI ENERGI MIKRO HIDRO DI PROVINSI BENGKULU USE OF POS DUGA AIR (PDA) DATA FOR DEVELOPING MICRO HYDRO POTENTIAL ENERGY MAP IN BENGKULU PROVINCE Harun Al Rasyid 1, Hari Soekarno 2, Bono Pranoto 3, Irfan Sudono 4 1,2,3) P3TKEBTKE, Jl. Ciledug Raya kav. 109 Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan, Indonesia 4 PUSAIR, Jl. Ir. H. Juanda No.193 Bandung, Indonesia rasyid_al_harun@yahoo.com Abstrak Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan beda tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air. Penelitian ini menggunakan data Shuttle Radar Topography Mission Digital Elevation Model (SRTM DEM) sebagai dasar pembuatan head, jalur jaringan sungai dan area tangkapan (catchment). Adapun data debit andalan dihitung dari data pengukuran debit pada titik Pos Duga Air (PDA) milik Pusat Litbang Sumber Daya Air (PUSAIR). Selain itu area tangkapan juga dihitung dari titik lokasi PDA, sehingga titik-titik pada jaringan sungai yang berada pada area tangkapan tersebut diasumsikan memiliki tebal air yang sama (Q=T 80.A). Potensi daya suatu PLTMH dihitung dari hasil kali head dan debit andalan, dengan asumsi gravitasi 9,8 m/dt 2 dan total efisiensi 60%. Potensi daya mikro hidro selanjutnya hanya dipilih titik potensi dengan head minimal 10 m, debit antara 0,05 5 m 3 /dt. Selain itu potensi yang memiliki nilai daya kurang dari 10 kw tidak ditampilkan pada peta. Dengan adanya peta ini akan memberikan identifikasi awal lokasi yang memiliki potensi daya mikro hidro sebesar 107 MW dan dapat digunakan sebagai bahan pengambilan keputusan pengembangan energi mikro hidro. Kata kunci: Mikro hidro; Peta; Potensi; Bengkulu Abstract Micro hydro power plant (MHP) is a small-scale power plant that use hydropower as driving force such as a river or natural waterfall, by utilizing the elevation high (head) and the amount of water flow. This study uses Shuttle Radar Topography Mission Digital Elevation Model (SRTM DEM) data as a basis for calculating head, catchment and network path of the river. The dependable discharge data calculated based on discharge measurement at Pos Duga Air (PDA) from Pusat Litbang Sumber Daya Air (PUSAIR). Catchment area were also calculated from the point of PDA location, so that every point on the river network inside the catchment area are assumed to have the same water thickness. The power potential is calculated by multiplying head and discharge, assuming gravity of 9.8 m/s 2 and total efficiency of 60%. The micro hydro power potential is calculated only for head minimum 10m, discharge between m 3 /sec. The power potential with a value of less than 10 kw are not included on the map. This map was provided for early identification of the potential of micro-hydro energy which about 107 MW, and can be used by decisionmaker for micro hydro energy development. Keywords: Micro hydro; Map; Energy Potential; Bengkulu Diterima : 9 Januari 2017, direvisi : 13 Desember 2017, disetujui terbit : 19 Desember

2 Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : PENDAHULUAN Salah satu potensi energi baru dan terbarukan adalah energi mikro hidro, yang potensinya banyak tersebar di Indonesia. Keberadaan peta potensi energi mikro hidro merupakan suatu kebutuhan yang sangat mendesak serta memiliki arti penting di dalam pengembangan pemanfaatan energi baru terbarukan di Indonesia. Beberapa metode pembuatan peta potensi air (hidro) telah dibuat, antara lain oleh Shih- Chieh Kao [1] dan Rufai [2]. Metode perhitungan potensi hidro ini dilakukan hanya pada titik dam yang telah ada, sehingga menghasilkan potensi hidro skala besar. Sedangkan metode pembuatan potensi mikro hidro dilakukan pada titik potensi yang berada di sungai tanpa dam, sehingga potensi yang dihasilkan cenderung lebih kecil atau skala mikro hidro. Potensi mikro hidro dapat ditentukan dengan menggunakan metode curah hujan [3] dan penggunaan data Pos Duga Air (PDA) [4],[5]. Penelitian Segel Ginting menggunakan data PDA sebagai verifikasi dalam pemodelan estimasi banjir [4]. Adapun pada metode pembuatan peta potensi energi mikro hidro, data PDA digunakan sebagai dasar penentuan debit andalan sungai. Selain itu, peta potensi energi mikro hidro dapat dibuat dengan menggunakan data PDA yang dikombinasikan dengan peta tutupan lahan sebagai pengaruh terhadap kecepatan aliran pada permukaan (runoff) [5]. Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Ketenagalistrikan, Energi Baru, Terbarukan dan Konservasi Energi (P3TKEBTKE) [6] sejak tahun 2013 telah melakukan penelitian pembuatan peta potensi mikro hidro di beberapa wilayah di Indonesia. Adanya peta potensi mikro hidro ini dapat digunakan sebagai informasi awal lokasi potensi mikro hidro di suatu wilayah, sebagai dasar pengambilan keputusan dalam pengembangan energi mikro hidro dan penyusunan perencanaan energi mikro hidro di daerah tertinggal. METODOLOGI Sumber data yang digunakan untuk pembuatan peta potensi energi mikro hidro adalah data dari Peta Shuttle Radar Topography Mission Digital Elevation Model (SRTM DEM) dari National Aeronautics and Space Administration (NASA) yang tersedia bebas dengan resolusi 90 meter. Data peta titik PDA berasal dari hasil pengukuran yang dilakukan oleh Pusat Litbang Sumber Daya Air (PUSAIR) Bandung. Metode PDA memiliki keunggulan dalam penentuan debit sungai, bila dibandingkan metode curah hujan, karena merupakan hasil pengukuran langsung sehingga memiliki tingkat kepastian sangat tinggi. Untuk menjelaskan metodologi secara rinci dipilih titik PDA yang berada di Bendungan Muko-muko, Sungai Majunto, Provinsi Bengkulu seperti pada Gambar 1. Lokasi ini dipilih karena telah dilakukan verifikasi lapangan. Gambar 1. Lokasi Penelitian. 44

3 Pemanfaatan Data Pos Duga Air (PDA) untuk Membuat Peta Potensi Energi Mikro Hidro di Provinsi Bengkulu Skema proses pembuatan peta potensi energi mikro hidro dapat dilihat pada Gambar 2. diubah menjadi peta slope dan akhirnya diperoleh peta head [10]. Gambar 2. Diagram Alir Proses Pembuatan Peta Potensi Energi Mikro Hidro. Tahap pertama yang dilakukan adalah mengunduh data SRTM DEM lalu dilanjutkan membuat peta kontur dari data SRTM DEM tersebut [9] dengan bantuan software Global Mapper. Dari peta kontur yang dihasilkan, diolah kembali untuk menghasilkan peta Head. Selain itu data SRTM DEM juga digunakan untuk membuat peta jaringan sungai dan peta daerah tangkapan (catchment area) berdasarkan data titik PDA dari PUSAIR. Tahap berikutnya adalah proses penghitungan potensi energi mikro hidro. Perhitungan potensi diawali dari perkalian debit andalan (Q 80) dan head (h). Debit andalan merupakan hasil kali dari tebal air (T 80) dan area tangkapan (A) dengan persamaan sebagai berikut: Q 80 = T 80.A (1) P = Q 80.h.g.eff (2) Dimana P = daya terbangkitkan, Q 80 = debit andalan, h = Head sungai, g = gravitasi, dan eff = efisiensi total (60%). Perhitungan debit andalan dilakukan dengan metode Flow Duration Curve (FDC) [7], dengan memanfaatkan data tebal air hasil pengukuran dari titik PDA. Head dihitung dari peta SRTM DEM (Gambar 3) yang diubah menjadi peta kontur. Selanjutnya peta kontur Gambar 3. Potongan Peta SRTM DEM Selain itu peta SRTM DEM juga digunakan untuk membuat peta jaringan sungai dan area tangkapan berdasarkan titik PDA seperti pada Gambar 4. Gambar 4. Peta Jaringan Sungai, Area Tangkapan dan Titik PDA [8]. Adapun batasan-batasan dan kriteria yang digunakan dalam pembuatan peta potensi energi mikro hidro ini antara lain; head minimum 10 meter, debit andalan antara 0,05 5 m3/detik, efisiensi total 60 %, gravitasi 9,8 m/s 2, sistem runoff river tanpa reservoir. 45

4 Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan Area Daerah Aliran Sungai (DAS) dan sub-das Area tangkapan merupakan suatu wilayah daratan yang merupakan satu kesatuan dengan sungai dan anak-anak sungainya yang berfungsi menampung, menyimpan dan mengalirkan air yang berasal dari curah hujan ke danau atau ke laut secara alami, dimana batas di darat merupakan pemisah topografis yang dapat berupa punggung-punggung bukit atau gunung dan batas di laut sampai dengan daerah perairan yang masih terpengaruh dengan aktivitas daratan [8]. artinya debit pada satu titik PDA bersumber dari area tangkapannya. Gambar 6 menunjukkan di dalam satu area tangkapan (DAS) terdiri dari beberapa sub-das sehingga debit pada satu titik PDA merupakan hasil penjumlahan debit pada titik-titik outlet di dalam sub-das yang berada pada DAS yang sama. Perhitungan Head pada Titik Outlet Peta sungai yang diperoleh dari SRTM DEM [11] diasimilasikan dengan peta head dengan luasan area 1 km 2 untuk menghasilkan potongan garis-garis sungai yang memiliki nilai head yang berbeda-beda (Gambar 7). Pemilahan head dari beberapa data anak sungai dibatasi dengan nilai head minimum 10 meter disetiap 1 km panjang sungai. Gambar 5. Titik PDA dan Area Tangkapannya (DAS). Gambar 7. Proses pemotongan sungai dengan peta Head Gambar 6. Titik-titik outlet sub_das dari Area Tangkapannya (DAS). Gambar 5 menunjukkan contoh dari satu titik PDA memiliki satu area tangkapan (DAS), Gambar 8. Titik-titik outlet yang telah memiliki nilai head. 46

5 Pemanfaatan Data Pos Duga Air (PDA) untuk Membuat Peta Potensi Energi Mikro Hidro di Provinsi Bengkulu Tiap segmen sungai telah memiliki nilai head minimum 10 m. Dari setiap segmen sungai tersebut dilakukan pembuatan titik yang akan digunakan untuk mencari masing-masing area tangkapannya (sub-das). Gambar 8 menunjukkan sebaran titik-titik outlet sungai yang memiliki nilai head lebih dari 10 m. Hasil verifikasi lapangan menunjukkan adanya debit sebesar 50 m 3 /detik pada titik outlet Majunto. Selain itu juga terdapat perbedaan ketinggian atau head sebesar 35 meter antara titik PDA hingga titik ukur sebagaimana terlihat pada Gambar 10. Perhitungan Debit pada Titik Outlet Nilai debit pada titik outlet dihitung dari perkalian data area tangkapan (sub-das) dengan tebal air andalan 80% (T 80). Tebal air T 80 diasumsikan memiliki nilai sama pada satu area DAS. Sehingga nilai debit pada titik-titik outlet berbeda-beda bergantung dari luasan area tangkapan (sub-das) masing-masing titik outlet. Verifikasi Lapangan Verifikasi dilakukan sebagai pembuktian secara kualitatif terhadap keberadaan sungai, air, debit dan head pada lokasi indikatif tersebut. Pemilihan lokasi verifikasi (titik ukur) ditentukan pada aliran sungai Majunto Hulu yang memiliki PDA di lokasi Lalang Luas (Gambar 9). Gambar 10. Verifikasi lapangan Sungai Majunto Hulu, Bengkulu Setelah melakukan verifikasi lapangan, proses dilanjutkan dengan membuat peta potensi mikro hidro di wilayah Bengkulu pada sungaisungai yang memiliki PDA (Gambar 11). Tabulasi hasil perhitungan potensi mikro hidro di Provinsi Bengkulu disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Potensi Energi Mikro Hidro Bengkulu Gambar 9. Verifikasi lapangan Sungai Majunto Hulu, Bengkulu 47

6 Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : Gambar 11. Peta Potensi Energi Mikro Hidro Provinsi Bengkulu. 48

7 Pemanfaatan Data Pos Duga Air (PDA) untuk Membuat Peta Potensi Energi Mikro Hidro di Provinsi Bengkulu KESIMPULAN Berdasarkan hasil perhitungan dengan metode PDA, Provinsi Bengkulu memiliki potensi daya mikro hidro sebesar MW. Potensi ini didapat berdasarkan pada sebaran titiktitik sungai yang memiliki pos duga air di bagian hilirnya. Masih banyak potensi sungai-sungai yang belum terdeteksi dikarenakan jumlah pos duga air yang terbatas. Untuk itu diperlukan metode perhitungan lanjutan misalnya metode curah hujan untuk mengisi wilayah-wilayah sungai yang tidak terjangkau oleh pengukuran PDA. UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih kami ucapkan kepada Pimpinan PUSAIR yang telah berkerjasama dengan P3TKEBTKE dalam pemberian data Pos Duga Air. Kepada seluruh pihak dan reviewer yang telah membantu, mendukung, dan terlibat dalam penyusunan naskah. DAFTAR PUSTAKA [1] Kao, Shih-Chieh. Ph.D. dan Brennan Smith, Ph.D., P.E. 2013, An Assessment of Energy Potential from New Stream-reach Development in the United states, The United States Department of Energy (DOE), Oak Ridge National Laboratory [2] Rufai, I. A., Enagi, I. I. and Balami, A Hydropower Potential Mapping of Niger State Asian Journal of Natural & Applied Sciences ISSN: , ISSN: Vol. 1. No. 1. March 2012 [3] Arya, Doni Khaira, 2012 Analisis Potensi Mikro hidro Berdasarkan Curah Hujan, Karya Tulis Ilmiah, Program Studi Meteorologi Institut Teknologi Bandung (ITB). [4] Ginting, Segel dan William M. Putuhena, Sistem Peringatan Dini Banjir Jakarta / Jakarta-Flood Early Warning System (J-Fews) Jurnal Sumber Daya Air, Vol. 10 No. 1, Mei 2014: ISSN [5] Aria, Danang, Skripsi Pemetaan Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro hidro Di Pulau Jawa Menggunakan System Informasi Geografis Departemen Teknik Mesin dan Biositem, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB-Bogor. [6] Pandin, Marlina, Laporan Akhir Tim Peta Potensi Energi Baru Terbarukan P3TKEBTKE Jakarta [7] Dwiyanto, Very, Dyah Indriana, Subuh Tugiono, Analisis Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Studi Kasus: Sungai Air Anak (Hulu Sungai Way Besai) Jurnal Rekayasa Sipil dan Desain, Vol.4, No.3. ISSN: [8] Indarto, Sri Wahyuningsih, Ferdinan Usman, Pembuatan Jaringan Sungai Dan Karakteristik Topografi DAS dari DEM JATIM Media Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta ISSN [9] Cahyadi, Dedi, Alexander Tunggul Sutanhaji, Operator Morpho- Hidrologi pada DEM (Digital Elevation Model) dan Peta Digital untuk Pemetaan Awal Potensi PLTA dan PLTMH (Studi Kasus DAS Mamberamo) Jurnal Sumber 49

8 Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : Daya Alam dan Lingkungan, Vol.1 ISSN: [10] Indarto, Debby Rio P, Pembuatan Digital Elevation Model Resolusi 10m dari Peta RBI dan Survei GPS dengan Algoritma ANUDEM, Jurnal Keteknikan Pertanian, Vol.28, No.1 ISSN: [11] Riadi, Bambang, AB.Suriadi.M.A, Jaka Suryanto, Sekar Pranadita, Identifikasi Lahan Rawa Dan Daerah Aliran Sungai (Studi Kasus Lahan Rawa di Kabupaten Indragiri Hulu) Jurnal Ilmiah Geomatika Vol.18, No.2. ISSN: