PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO (PLTMH) SUMBER MARON DUA DESA KARANGSUKO KECAMATAN PAGELARAN KABUPATEN MALANG TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO (PLTMH) SUMBER MARON DUA DESA KARANGSUKO KECAMATAN PAGELARAN KABUPATEN MALANG TUGAS AKHIR Diajukan kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik Oleh : IVAN ALIYATUL HUMAM JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015

2 LEMBAR PENGESAHAN JUDUL : PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) SUMBER MARON DUA DESA KARANGSUKO KECAMATAN PAGELARAN KABUPATEN MALANG Nama : Ivan Aliyatul Humam NIM : Padahari Sabtu, 15 Agustus 2015, telah diuji oleh timpenguji : 1. Ir.H.E. Meiyanto, MT. Dosen Penguji I 2. Moh. Abduh, ST. MT. Dosen Penguji II Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II, (Ir. Suwignyo, MT) (Ir. Ernawan Setyono, MT) Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Sipil (Ir. Rofikatul Karimah, MT) i

3 Yang bertanda tangan di bawah ini: SURAT PERNYATAAN Nama : IVAN ALIYATUL HUMAM NIM : Jurusan Fakultas : TEKNIK SIPIL : TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Dengan ini saya menyatakan sebenar-benarnya bahwa: Tugas Akhir dengan judul: PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) SUMBER MARON DUA DESA KARANGSUKO KECAMATAN PAGELARAN KABUPATEN MALANG adalah hasil karya saya dan bukan karya tulis orang lain. Dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik di suatu Perguruan Tinggi dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan di disebutkan dalam sumber kutipan atau daftar pustaka. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila penyataan ini tidak benar saya bersedia mendapat sangsi akademis. Malang, 15 Agustus 2015 Yang menyatakan, Ivan Aliyatul Humam ii

4 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat dan hidayah-nya, penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir dengan judul PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO (PLTMH) SUMBER MARON DUA DESA KARANGSUKO KECAMATAN PAGELARAN KABUPATEN MALANG) Skripsi ini disusun untuk memenuhi persyaratan akademik yang wajib ditempuh oleh setiap mahasiswa Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Muhamadiyah Malang guna menyelesaikan studi serta memperoleh gelar Sarjana Teknik. Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini, khususnya kepada : 1. Ir. Sudarman, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik 2. Ir. Rofikatul Karimah, MT selaku Ketua Jurusan Sipil 3. Ir. Suwignyo, MT, selakudosen pembimbing I 4. Ir. Ernawan Setyono, MT, selaku dosen pembimbing II 5. Bapak/Ibu Dosen jurusan Sipil Universitas Muhamadiyah Malang yang telah memberikan ilmunya selama dibangku kuliah. 6. Masyarakat sekitar Sumber Maron yang telah membantu dalam penelitian ini. 7. Kedua Orangtua tercinta yang telah memberikan kasih sayang, dukungan moril dan spiritual, serta Keluarga Besar. 8. Seluruh teman-teman sipil 2011 B dan seluruh angkatan 2011 terima kasih atas dukungan dan persaudaraan selama ini. iii

5 9. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, yang telah memberikan bantuan dan dorongan dalam penyusunan Skripsi ini. Selain itu penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih banyak kekurangan. Segala kritik, pendapat, dan saran yang bersifat membangun sangat penyusun harapkan demi kesempurnaan penyusunan Skripsi ini. Semoga Skripsi ini bermanfaat dan dapat menambah pengetahuan serta wawasan bagi para pembaca. Malang, 15 Agustus 2015 Penulis iv

6 ABSTRAK Di desa Karangsuko terdapat sumber air maron yang tidak pernah kering sepanjang tahun. sumber tersebut digunakan untuk irigasi sawah dan memenuhi kebutuhan air bersih di daerah sekitar. Air bersih dipompa menuju elevasi yang lebih tinggi dengan pompa yang listriknya dihasilkan PLTMH Sumber Maron Satu. Pengukuran sesaat debit yang dihasilkan oleh Sumber Maron adalah 1 m 3 /detik dengan tinggi jatuh efektif 5,57 m sangat potensial dibangun PLTMH. Universitas Muhammadiyah Malang akan berencana membangun PLTMH Sumber Maron Dua yang letaknya di hilir PLTMH sumber Maron Dua. Diharapkan pembangunan tersebut dapat menghemat biaya listrik yang dikeluarkan untuk pompa air di musim kering. Dari hasil perhitungan didapatkan debit andalan 0,8 m 3 /det dan debit banjir 1,027m 3 /det. Tinggi jatuh efektif yang direncanakan setelah dikurangi kehilangan energi adalah 5,57 m sehingga didapat potensi listrik sebesar 33,44 kilowatt. Dalam skripsi ini direncanakan perhitungan dan gambar teknis dari bendung, dinding penahan, saluran pembawa, kolam penenang, pipa penstock, dimensi Power House, pemilihan turbin, dan saluran pembuang. Kata Kunci :Perencanaan, PLTMH ABSTRACT In the Karangsuko village there is a water Sumber Maron that never dry throughout the year. The resources used for irrigation of rice fields and needed to consump clean water in the surrounding area. Clean water is pumped into the higher elevations by the Water pump with Consume electric energy MHP (Mikro Hidro Power Plant) Sumber Maron Satu. Measurement of instantaneous flow generated by Sumber Maron is 1 m3 / sec to 5.57 m high falls effective potential built MHP. UMM will plan to build the MHP Sumber Maron Dua are located in the downstream of MHP Sumber Maron Dua. It is expected that development can save electricity costs incurred to pump water in the dry season. From the calculation results obtained debit mainstay of 0.8 m3 / s and flood discharge 1,027m3 / sec. High falls effectively planned net energy loss is 5.57 m in order to get the electric potential of kilowatts. In this thesis is planned calculations and technical drawings of the weir, retaining walls, channel carrier, an tranquilizers, penstock pipe, dimensions Power House, the selection of the turbine, and the exhaust duct. Keywords: Planning, MHP v

7 DAFTAR ISI Lembar Persetujuan i Surat Pernyataan. ii Kata Pengantar iii Abstaksi. iv Daftar Isi... vi Daftar Gambar. ix Daftar Tabel. xi Daftar Lampiran.. xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Maksud dan Tujuan Batasan Masalah Sistematika Penulisan. 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Gambaran Umum PLTMH Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Perhitungan Hidrologi Pembangunan PLTMH Perhitungan Tinggi Jatuh PLTMH Perencanaan Sipil Pembangunan PLTMH Perencanaan Bendung Analisa Gaya- Gaya pada Bendung.. 20 vi

8 2.5.3 Analisa Stabilitas Bendung Intake dan Saluran Pembawa Bak Penenang (forebay) Pipa Pesat (Penstock) Diameter Pipa Pesat Kehilangan Energi Rumah Pembangkit (Power House) Pemilihan Turbin Saluran Pembuang.. 35 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian Data yang Diperlukan Layout Desain Awal PLTMH Tahapan Penelitian Pemetaan Sungai dan Pengukuran elevasi Perhitungan Debit sungai Pemeriksaan Geologi di sekitar lokasi penelitian Perhitungan Teknis Bangunan Sipil dan Pemilihan Turbin Desain Bangunan Sipil Diagram Alir Perencanaan PLTMH 39 BAB IV DATA DAN PERENCANAAN 4.1.Perhitungan Hidrologi Pembangunan PLTMH Tinggi Jatuh PLTMH Kehilangan Energi Akibat Masukan Intake vii

9 Kehilangan Energi Akibat Pipa Penstock Potensi Listrik di PLTMH Sumber Maron Dua Perencanaan Bangunan Sipil Perencanaan Bendung Gaya-Gaya pada Bendung Tinjauan Stabilitas Bendung Perencanaan Dinding Penahan Gaya-Gaya pada Dinding penahan Tinjauan Stabilitas Dinding Penahan Perencanaan intake Saluran Pembawa Desain Kolam Penampung Pipa Pesat (Penstock) Rumah Pembangkit (Power House) Pemilihan Turbin Saluran Pembuang. 83 BAB V KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Bangunan PLTMH Gambar 2.2 Efisiensi Turbin Gambar.2.3. Prinsip kerja Generator PLTMH.. 13 Gambar 2.4. Kedalaman pengukuran. 14 Gambar 2.5 Penampang pengukuran vertical.15 Gambar 2.5.Pangkal Bendung.. 19 Gambar 2.6.Tebal Lantai Kolam Olak. 26 Gambar 2.7. Jenis Turbin.. 33 Gambar 2.8.PemilihanTurbin.34 Gambar 3.1 Foto lokasi Pembangunan PLTMH. 36 Gambar 3.2 Foto Rencana Pembangunan PLTMH.. 37 Gambar 3.3. Layout tampak depan rencana pembangunan PLTMH 37 Gambar 4.1 Penampang Melintang Sumber Maron (dalam cm) Gambar 4.2. Penampang Memanjang Sumber Maron. 41 Gambar 4.3. Peta Topografi Sumber Maron.. 43 Gambar 4.4. Pemilihan turbin (IMIDAP 2009). 45 Gambar 4.5 Grafik efisiensi turbin (IMIDAP 2009) 46 Gambar 4.6. Siteplan PLTMH Sumber Maron Gambar 4.7.Profil Mercu Bendung (KP-02). 52 Gambar 4.8. Profil Mercu Bendung. 53 Gambar 4.9.Tanggul bendung.. 54 Gambar 4.10 Diagram Pembebanan Kondisi Normal Bendung. 55 Gambar 4.10 Diagram Pembebanan Kondisi Normal Bendung.. 56 ix

11 Gambar 4.12 Diagram Berat Sendiri Bendung 58 Gambar 4.13 Diagram Pembebanan gempa. 59 Gambar 4.14 Diagram beban Uplift Kondisi Banjir. 62 Gambar 4.15 Diagram beban Uplift Kondisi Normal 62 Gambar 4.16 Diagram Tekanan Air dan Sedimen Kondisi Normal. 65 Gambar 4.17 Diagram Tekanan Air dan Sedimen Kondisi Banjir 66 Gambar 4.18 Penampang Melintang Dinding Penahan. 70 Gambar 4.19 Diagram Gaya Dinding Penahan Kondisi Banjir. 71 Gambar 4.20 Diagram Gaya Dinding Penahan Kondisi Normal Gambar Pemilihan turbin (IMIDAP 2009). 83 x

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1.Klasifikasi Pembangkit Daya Listrik Hidro 12 Tabel 2.2 Harga Koefisien Kp dan Ka...18 Tabel 2.3.Harga-harga Perkiraan Untuk Koefisien Gesekan.. 25 Tabel 2.4. Jenis Turbin 32 Tabel 4.1.Variasi Debit Aliran Tabel 4.2.Profil Mercu Bendung.. 52 Tabel 4.3. Gaya Akibat Berat Sendiri Bendung..57 Tabel 4.4. Gaya Akibat Gempa. 60 Tabel 4.5. Gaya Vertikal akibat Tekanan Air Kondisi Banjir Tabel 4.6. Gaya Vertikal akibat Tekanan Air Kondisi Normal. 63 Tabel 4.7.Momen yang terjadi akibat Gaya Sedimen Tabel 4.8.Gaya-Gaya yang Bekerja pada Bendung. 67 Tabel Stabilitas terhadap Guling (overtuning) Tabel 4.10.Stabilitas terhadap Geser 69 Tabel 4.11.Stabilitas terhadap Pecah Struktur. 69 Tabel Gaya Akibat Berat sendiri Bendung Tabel Gaya Horizontal akibat Gempa.. 73 Tabel Gaya Vertical akibat Tekanan Air.. 75 Tabel 4.15.Momen yang terjadi akibat Gaya Sedimen. 75 Tabel 4.16.Gaya-Gaya Vertikal yang bekerja pada Dinding Penahan 76 Tabel 4.17.Gaya-Gaya Horizontal yang bekerja pada Dinding Penahan 76 Tabel 4.18.Stabilitas terhadap Guling Tabel 4.19.Stabilitas terhadap Geser (Sliding). 78 xi

13 Tabel 4.20.Stabilitas terhadap Pecahnya Struktur 78 xii

14 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Gambar Teknis Bangunan Lampiran Gambar 3 Dimensi (3D) xiii

15 DAFTAR PUSTAKA Soewarno (1991), Pengukuran dan Pengolahan Data Aliran Sungai (Hidrometri), Penerbit Nova. Jakarta Triatmodjo,Bambang Hidrolika II. Beta Offset.Yogyakarta Sub Direktorat Perencanaan Teknis Pedoman dan Kriteria Perencanaan Teknis Irigasi -02 Jakarta: DPU Ditjen Pengairan, Ditgasi IMIDAP,2009,Modul IMIDAP-P : Pedoman Studi Kelayakan Sipil, Jakarta. IMIDAP,2009,Modul IMIDAP-P : Pedoman Studi Kelayakan Mekanikal Elektrikal, Jakarta. IMIDAP,2009,Modul IMIDAP-P : Pedoman Studi Kelayakan PLTMH, Jakarta. A Buyer s Guide: Micro-Hydropower System, Canada, 2004 IMIDAP,2009,Modul IMIDAP-P : Pedoman Studi Kelayakan Hidrologi, Jakarta. Ferikardo,Rovi Abdur (2007), Penyusunan Kajian Kelayakan Dan Desain Rinci Infrastruktur Bangunan Air Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Santong Di Kabupaten Lombok Barat Provinsi NTBhttp://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=jbptitbpp-gdlferikardon xiv

16 xv