PENENTUAN DEBIT ANDALAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO DENGAN METODE TURC AND SOLOMON

Transkripsi

1 Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan, ISSN PENENTUAN DEBIT ANDALAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO DENGAN METODE TURC AND SOLOMON (Studi Kasus: PLTMH Puppuring, Kecamatan Alu, Kabupaten Polewali Mandar, Provinsi Sulawesi Barat) Hari Soekarno 1), Marlina Pandin 2). Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Ketenagalistrikan, Energi Baru, Terbarukan Dan Konservasi Energi Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Telp. (021) , Cipulir Keb. Lama, Jakarta Selatan ABSTRAK Sebagian besar potensi PLTMH berada pada anak sungai yang hampir dapat dipastikan tidak memiliki data ukur debit karena tidak pernah dilakukan pengukuran debit secara berkala. Kondisi yang demikian menjadi kendala bagi para insinyur pada saat menentukan debit desain suatu PLTMH. Penentuan debit desain berdasarkan pengukuran sesaat bisa berakibat pada operasional PLTMH. Debit desain yang terlalu tinggi akan menyebabkan ukuran mesin terlalu besar dan waktu operasional pendek. Sebaliknya, debit desain yang terlalu rendah akan menyebabkan kehilangan potensi energi yang dapat dibangkitkan. Sebagai solusi dalam menghadapi persoalan tersebut, TURC and Solomon mengembangkan metode empiris untuk menentukan debit desain suatu PLTMH berdasarkan pada debit andalan. Metode ini mampu menentukan debit andalan menggunakan Flow Duration Curve (FDC) dengan memanfaatkan data temperatur, area cathment, dan data curah hujan rata-rata tahunan. Dalam studi ini, metode tersebut dimanfaatkan untuk menentukan besaran debit desain PLTMH Puppuring. Pemanfaatan metode empiris tersebut pada PLTMH Puppuring memberikan tingkat kepastian debit desain yang lebih tinggi dibandingkan dengan pengukuran sesaat. Dari kurva FDC yang diperoleh pada studi ini, akhirnya dapat ditentukan debit desain PLTMH Puppuring sebesar 200 liter/detik pada debit andalan sebesar % sebagai debit desain untuk PLTMH tersebut. Kata kunci : TURC and Solomon, Flow Duration Curve, cathment ABSTRACT The micro hydro potential is mostly founded in the sub-river with insufficient or no debit data due to lack of measurement. Design engineers identify this condition as one of obstacles when determining design debit for Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). Calculating design debit from direct instance measurement can be resulted in an over or under design of PLTMH operation. The over design debit resulting in a larger size of the PLTMH that can lead to less operation time. In reverse, the under design debit can cause loss of potential energy to be generated. One of solution for this problem is to use empirical method introduced by Turc and Solomon. This method determines dependable flow using Flow Duration Curve (FDC) based on temperature, catchment area, and mean annual rainfall data. In this study, the method is employed to determine design debit for PLTMH Puppuring that provides higher certainty for the debit design compare to that of direct instance measurement. From the FDC obtained in this study, the debit design for PLTMH Puppuring is 200 litre/second at 80-90% dependable flow. Keywords : TURC and Solomon, Flow Duration Curve, cathment Naskah diterima: 23 Nopember 2011, dinyatakan layak muat : 21 Desember

2 96 Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan, PENDAHULUAN Sebagian besar potensi PLTMH di Indonesia berada pada anak sungai yang hampir dapat dipastikan tidak memiliki data ukur debit karena tidak pernah dilakukan pengukuran debit secara berkala. Kondisi yang demikian menjadi kendala bagi para insinyur pada saat menentukan debit desain suatu PLTMH. Penentuan debit desain berdasarkan pengukuran sesaat bisa berakibat buruk pada operasional PLTMH. Debit desain yang terlalu tinggi akan menyebabkan ukuran mesin terlalu besar dan waktu operasional pendek. Sebaliknya apabila debit desain terlalu rendah akan menyebabkan kehilangan potensi energi yang dapat dibangkitkan. Sebagai solusi dalam menghadapi persoalan tersebut TURC and Solomon mengembangkan metode empiris untuk menentukan debit desain suatu PLTMH berdasarkan pada debit andalan. Metode ini dapat menentukan debit andalan dengan menggunakan Flow Duration Curve (FDC) yang dibuat berdasarkan hasil penelitiannya di wilayah Malaysia dan Papua Nugini dengan menggunakan data temperatur, area catchment dan data curah hujan rata-rata tahunan. TUJUAN Tujuan dari tulisan ini adalah untuk memberikan sebuah contoh penggunaan metoda Turc and Solomon untuk menentukan debit andalan di suatu PLTMH dengan memanfaatkan data Shuttle Radar Topography Mission Digital Elevation Model (SRTM DEM) dan Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM). METODOLOGI Metode penentuan debit andalan diawali dengan membangun kurva FDC dengan parameter masukan temperatur, curah hujan ratarata tahunan dan area catchment. Data curah hujan rata-rata diperoleh dari data TRMM sedangkan area catchment dihitung dari data SRTM DEM menggunakan perangkat lunak Watershed Management System (WMS). HASIL DAN PEMBAHASAN Area Catchment Data yang dibutuhkan dalam penentuan area catchment adalah data SRTM DEM yang pada tulisan ini digunakan resolusi 30x30 m. Data ini diubah kedalam bentuk raster sebelum diproses ke dalam WMS. Hasil data DEM SRTM wilayah Sulawesi Barat yang telah

3 Penentuan Debit Andalan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan, Dengan Metode Turc And Solomon 97 berbentuk raster ditunjukkan pada Gambar 1 berikut: Gambar-1. Data DEM SRTM Wilayah Sulbar Dalam Bentuk Raster. Data Raster tersebut selanjutnya diolah dalam WMS untuk menampilkan pola sungai. Contoh gambar pola sungai hasil perhitungan WMS ditunjukkan pada Gambar 2 berikut: Sedangkan contoh hasil perhitungan area cathment satu titik lokasi PLTMH di desa Puppuring menggunakan WMS ditunjukkan pada Gambar 3 berikut: Gambar-2. Pola Sungai Hasil Perhitungan WMS. Gambar-3. Area Cathment Hasil Perhitungan WMS. Setelah diperoleh pola sungai pada wilayah studi, selanjutnya dilakukan perhitungan area cathment pada satu titik lokasi PLTMH. Hasil perhitungan area cathment juga ditampilkan pada gambar raster ditunjukkan pada Gambar 4 berikut: Naskah diterima: 23 Nopember 2011, dinyatakan layak muat : 21 Desember 2011

4 98 Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan, Gambar-4. Area Cathment Pada Data Raster. Bentuk dan ukuran area cathment dari suatu potensi PLTMH akan bervariasi pada setiap titik outlet. Satu potensi PLTMH memiliki sebuah titik outlet sehingga apabila terdapat dua, tiga dan seterusnya titik outlet akan terbentuk area cathment sebanyak titik outlet yang ada. Sebagai contoh pada gambar berikut menunjukkan tiga potensi PLTMH dengan tiga titik outlet dan tiga area cathment dalam bentuk raster dan dalam bentuk peta Argis seperti ditunjukkan pada Gambar dan Gambar 6 berikut: Gambar-5. Tiga Area Cathment Pada Peta Raster (skala?)

5 Penentuan Debit Andalan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan, Dengan Metode Turc And Solomon 99 Gambar-6. Tiga Area Cathment Pada Peta Argis Curah Hujan Data curah hujan rata-rata tahunan untuk wilayah sulawesi diperoleh dari TRMM 3B43 dengan resolusi spatsial 0.25 o x 0.25 o, dan resolusi temporal bulanan. Sebagai contoh pada tulisan ini digunakan data curah hujan rata-rata pada tahun 2010 dari bulan Januari hingga Desember seperti ditunjukkan pada Gambar 7 berikut: Gambar-7. Data Curah Hujan Rata-rata Tahunan Wilayah Sulawesi. Naskah diterima: 23 Nopember 2011, dinyatakan layak muat : 21 Desember 2011

6 100 Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan, Sebagai contoh Gambar 8 berikut menunjukkan sebaran curah hujan di beberapa lokasi potensi PLTMH. atau rata-rata 0,3716 mm/jam, atau sama dengan 3255 mm/tahun. PLTMH Birru berada pada area berwarna hijau muda dengan nilai curah hujan antara 0,3961 0,4452 mm/jam, atau rata-rata 0,4452 mm/jam, atau sama dengan 3685 mm/tahun. Gambar-8. Sebaran Data Curah Hujan Pada Beberapa Lokasi Potensi PLTMH. Sebagai contoh PLTMH Puppuring berada pada area berwarna biru dengan nilai curah hujan antara 0,2979 0,3470 mm/jam, atau rata-rata 0,3225 mm/jam, atau sama dengan 2825 mm/tahun. PLTMH Ihing berada pada area berwarna biru muda dengan nilai curah hujan antara 0,3470 0,3961 mm/jam, Debit Sesaat Pengukuran debit sesaat dilakukan untuk mengetahui posisi debit sungai pada kurva FDC. Selain itu hasil pengukuran debit sesaat juga dapat digunakan sebagai pembanding terhadap debit andalan yang akan diperoleh dari kurva FDC. Gambar 9 berikut adalah contoh dari hasil pengukuran kecepatan sesaat pada PLTMH Puppuring. KECEPATAN ALIR SUNGAI PAITIAN DESA PUPPURING KECEPATAN, m/s :59:28 1:59:31 1:59:34 1:59:37 1:59:40 1:59:43 1:59:46 1:59:49 1:59:52 1:59:55 WAKTU,detik 1:59:58 2:00:01 2:00:04 2:00:07 2:00:10 2:00:13 2:00:16 Gambar-9. Pengukuran Kecepatan Alir Sesaat Sungai Paitian. Pengukuran-1 Pengukuran-2 Pengukuran-3

7 Penentuan Debit Andalan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan, Dengan Metode Turc And Solomon 101 Pembuatan FDC Setelah data temperatur, area cathment dan curah hujan rata-rata tahunan diketahui selanjutnya dapat dibuat kurva FDC. Contoh hasil perhitungan FDC ditunjukkan pada Tabel 1 berikut: Debit Andalan Tabel-1. Perhitungan FDC PLTMH Puppuring Setelah dibuat FDC selanjutnya dapat ditentukan debit andalan yaitu dengan mengambil harga probabilitas dari FDC antara %. Temperatur Rata-rata, T 25C Curah Hujan Rata-rata Tahunan, P mm Catchment Area, A 9 km2 L =300+25*T+0.05*T^3 Evapo-transpirasi Tahunan, E 1008 mm =P/(0.9*(P/L)^2)^(0.5) Runoff Tahunan, R 1817 mm =P-E Debit Rata-rata 518 l/dt =R*A/ Probabilitas Koefisien Empirik Debit % Malaysia PNG l/dt Debit andalan 80% artinya ketersediaan debit sepanjang tahun dapat diperoleh dengan probabilitas sebesar 80 %. Sebagai contoh hasil penentuan debit andalan suatu desain PLTMH ditunjukkanpada gambar 10 berikut: Flow Duration Curve PLTMH Puppuring Jan-Des Debit Sesaat 721 l/dt Debit, L/dt Debit Andalan 200 l/dt Probability, % Gambar-10. Penentuan Debit Andalah berdasarkan FDC PLTMH Puppuring. Naskah diterima: 23 Nopember 2011, dinyatakan layak muat : 21 Desember 2011

8 102 Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan, KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan - Flow Duration Curve PLTMH Puppuring menunjukkan ketersediaan debit sepanjang tahun dengan probabilitas % adalah 200 liter/detik; - Hasil pengukuran debit sesaat pada lokasi PLTMH Puppuring sebesar 721 liter/detik berada pada probabilitas hanya 20% pada kurva FDC; - Pemanfaatan metode empiris Turc and Solomon dalam penentuan debit desain PLTMH Puppuring memberikan tingkat keandalan debit desain yang jauh lebih tinggi dibanding hasil pengukuran sesaat. DAFTAR ACUAN 1. Hari Soekarno, 2010, Laporan Akhir FS PLTMH di Sulawesi Barat. 2. Publikasi TURC and Solomon, Form B Informasi Lokasi Teknis, Mini Hydro Power Project, 2009, Indonesia. 3. Dhany Haryanto, 2009, Pemanfaatan Data SRTM DEM dan Data Satelit 3B34 dalam Pemetaan Potensi Mikrohidro di Indonesia. Saran Metode TURC and Solomon sebaiknya digunakan sebagai perkiraan rencana perhitungan debit PLTMH