BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Energi memiliki peranan penting dalam kehidupan manusia saat ini. Bagi bangsa Indonesia pemenuhan kebutuhan energi diperlukan bagi kelangsungan pembangunan yang energi khususnya energi listrik meningkat, sedang nasional dilaksanakan. semakin tahun Kebutuhan semakin dan diperkirakan pertumbuhan kebutuhannnya mencapai 7,1 % per tahun. Dilain pihak, masyarakat yang belum memiliki akses terhadap energi listrik masih cukup besar, diperkirakan rasio elektrifikasi secara nasional pada tahun 2008 baru mencapai 65,15 %. Sehingga dalam hal ini perlu dibuat suatu kebijakan yang dapat memacu peningkatan rasio elektrifikasi di wilayah tersebut, diantaranya dapat diusahakan melalui pemanfaatan sumber energi baru-terbarukan yang tersebar di berbagai wilayah. Negara menjamin hak setiap orang untuk mendapatkan air bagi kebutuhan pokok minimal sehari-hari guna memenuhi kehidupannya yang sehat, bersih dan produktif sebagaimana disebutkan dalam pasal 5, UU No 7 tahun 2004 tentang Sumber Daya Air. Target Millennium Development Goals (MDGs) tahun 2015., adalah menurunkan separuh proposi penduduk yang belum terlayani fasilitas air minum. Realitanya data BPS tahun 2007 menyebutkan bahwa cakupan pelayanan air minum pedesaan baru mencapai 8%. Guna mencapai target tersebut pemerintah memberikan kesempatan 1
pada masyarakat untuk berperan dalam proses perencanaan, pelaksanaan dan pengawasan terhadap pengelolaan sumber daya air. Hadirnya undangundang ini diharapkan membawa misi perubahan dalm pengaturan dan pengelolaan air tanah di Indonesia. Sejak keluarnya PP No. 16 tahun 2005, koperasi, badan usaha swasta dan/atau masyarakat dapat menyelenggarakan sistem penyediaan air minum (SPAM) sederhana untuk memenuhi kebutuhan sendiri. PDAM tidak lagi memonopoli pengelolaan air, tetapi sangat jarang masyarakat memperhatikan paraturan seperti itu, selain pada umumnya lebih senang dilayani. Air merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia dan makhluk hidup lainnya yang harus dipenuhi. Demikian pentingnya air untuk kehidupan manusia dan makhluk hidup maka diperlukan upaya untuk mempertahankan dan mengelola sumber air dengan baik. Pada kenyataannya, masih banyak masyarakat di Negara kita masih mengalami kekurangan air, bahkan sering terjadi kekeringan pada musim kemarau. Bencana kekeringan menjadi suatu yang akrab dengan penduduk Gunungkidul. Gunungkidul adalah bagian dari bentang alam Pegunungan Sewu yang merupakan kawasan karst (batuan kapur), terbentang dari Jawa Timur sampai DIY, meliputi Pacitan (Jatim), Wonogiri (Jateng), Gunungkidul (DIY). Menurut Kantor Statistik Kabupaten Gunungkidul (1995), wilayah Gunungkidul merupakan daerah pegunungan kapur dengan batuan yang berongga sehingga sulit untuk mandapatkan air permukaan 2
tanah. Sumur memiliki kedalaman rata-rata 18 35 meter dan tidak semua daerah dapat dibuat sumur. Berdasarkan kondisi dan ketinggian dari permukaan air laut, Gunungkidul dibagi menjadi 3 (tiga) zone yaitu: Zone Utara disebut Zone Batur Agung dengan ketinggian 200 700 m DPL. Zone Tengah disebut Ledoksari dengan ketinggian 150 200 m DPL. 3. Zone Selatan disebut Zone Gunung Seribu dengan ketinggian 100-300 m DPL. Ketiga zone tersebut merupakan daerah tadah hujan, bahkan untuk zone Utara dan Selatan merupakan daerah kekeringan yang rawan air. Kebutuhan air untuk kehidupan sehari-hari hanya mengandalkan air hujan yang ditampung dalm suatu bak penampungan. Jika kemarau tiba selau terjadi kekurangan air. Untuk memenuhi kebutuhan air penduduk harus berjalan kaki mencari ke telaga yang jauhnya sampai 3 km atau menunggu droping air dari pemerintah, namun sayangnya pasokan air dari pemerintah tidak mencukupi. Pada akhirnya masyarakat harus membeli air seharga Rp 150.000,00 sampai Rp 200.000,00 per tangki berisi 5.000 liter air yang hanya cukup untuk dua minggu pamakaian. Sedikitnya air permukaan di wilayah ini bukan berarti daerah tersebut tidak pernah diguyur hujan, namun keadaan geologi karst yang memungkinkan hal itu terjadi. Batuan karst yang memiliki banyak pori 3
dengan cepat dapat meloloskan air hujan masuk ke dalam tanah melalui proses infiltrasi dan perkolasi. Studi potensi sumber air telah banyak dilakukan dan hasilnay sangat menggembirakan ternyata di wilayah ini terdapat sumber air yang melimpah karena di bawah permukaan tanah terdapat aliran sungai bawah tanah. Air jernih sebesar 8.000 10.000 liter perdetik mengalir dalam gua-gua. Setidaknya terdapat 42 sumber air di gua-gua dan mata air. Misalnya Bribin 750 1/dt, Ngobaran 120 1/dt, dan Plawan 40 1/dt. Banyak cara dilakukan untuk mendapatkan air. Salah satunya dengan menggunakan mesin pompa. Saat ini pompa telah dimanfaatkan di berbagai bidang, mulai dari skala permukaan sampai industri. Pompa air sangat membantu dalam mendapatkan air yang lebih praktis, banyak dan cepat. Pompa juga digunakan untuk menaikkan air dari tempat yang lebih rendah seperti sumur, gua atau sungai bawah tanah. Misalnya di Gunungkidul digunakan untuk menaikkan air dari dalam gua/sungai bawah tanah. Namun demikian sistem pengangkatan air pada tiap gua tersebut berbeda dan memiliki karakteristik sendiri-sendiri. Di Gua Cerme, Ploso, Giritirto, Panggang. Pengangkatan air gua dilakukan dengan sistem pompa air fotovoltaik hasil penelitian BPPT yang digerakkan dengan energi panas matahari/solar cell menghasilkan air dengan debit 5 liter perdetik dan mampu melayani kebutuhan air untuk Dusun Ploso. 4
Di Gua Ngobaran, Kanigoro, Paliyan. Pompa air digerakkan dengan energi listrik PLN. Potensi debit air mencapai 120 liter perdetik dan telah dimanfaatkan 80 liter perdetik yang mampu melayani kebutuhan air 56.629 jiwa di 14 desa. 3. Di Gua Seropan, Semanu, Gunungkidul. Pompa air digerakkan dengan energi genset, debit pengangkatan air mencapai 800 liter perdetik untuk pelayanan umum, 240 liter perdetik untuk air minum, 60 liter perdetik untuk irigasi, dan direncanakan 40 liter perdetik untuk daerah-daerah Wonogiri. 4. Di Goa Plawan, Giricahyo, Purwosari. Pengangkatan air dari dasar Gua menggunakan pompa submersible yang digerakkan dengan genset 40 kva. Selanjutnya dengan bantuan APBN 6 M dari DPU, sistem telah diganti dengan Pompa Air Tenaga Surya (PATS), menggunakan 5 pompa submersible. Pembangunannya melibatkan pihak UGM melalui program KKN Tematik yang berkesimanbungan, Pemerintah Pusat, Pemerintah Daerah, pihak swasta dan masyarakat desa Giricahyo sendiri. Sedangkan operasional dan perawatan dilakukan oleh organisasi masyarakat setempat yang didukung pemerintah secara aktif. 5. Di Gua Bribin, Sindon, Dadapayu, Semanu. Proyek ini kerjasama antara Pemerintah Pusat, Pemkab dan Universitas Karlsulf Jerman. Dengan melakukan pengeboran sedalam 104 m, air sungai bawah tanah sebesar 80-100 liter/detik dinaikkan menggunakan Pump As 5
Turbine (PAT) yang digerakan dengan energy mikrohidro yang dihasilkan dengan menbendung aliran sungai bawah tanah untuk mendapatkan tinggi jatuh air. Penyediaan air bersih Bribin direncanakan untuk melayani kebutuhan air 6000 KK dan baru beroperasi sejak bulan Maret 2010. Kegiatan pengangkatan air dua yang telah dan sedang dilakkuka seperti tersebut diatas tergolong relatif mahal, karena teknologi untuk menghasilkan energy pengangkatan yang dipakai sangat tinggi. Berdasarkan perhitungan yang dilakukan Beppeda Gunungkidul untuk mengekploitasi air di bawah tanah hingga didistribusikan kepada penduduk satu liter Rp. 000.000,00. Selain itu meskipun teknologi da peralatan pompanisasi untuk memperoleh air telah tersedia dan mudah diperoleh, pada darah-daerah tertentu, ketersediaan tenaga penggerak pompanisasi sering menjadi hambatan, karena mahal dan sulitnya suplai Bahan Bakar Minyak (BBM) atau karena belum tersedia jaringan listrik PLN. Disisi lain, alam menyediakan sumber tenaga terbarukan (renewable energy) yang murah dan ramah lingkungan yaitu energi mikrohidro. Potensi energi ini secara nasional diperkirakan mencapai 458 MW, sedangkan yang termanfaatkan saat ini baru sekitar 84 MW. Hal ini menjadi peluang sekaligus tantangan untuk mengoptimalkan pemanfaatan. Pemenuhan kebutuhan air bersih bagi masyarakat merupakan hal yang sangat penting dan tidak dapat ditunda-tunda. Tidak terpenuhinya, kebutuhan air menjadi salah satu pangkal penderitan masyarakat di daerah 6
tersebut. Krisis air bagi masyarakat secara langsung akan berpengaruh pada sektor lain seperti sektor kesehatan, yang dapat memicu timbulnya berbagai penyakit. Selain itu dengan mahalnya biaya pemenuhan kebutuhan air bersih akan mengakibatkan rawan pangan karena banyak keluarga miskin yang menjual hasil panennya untuk membeli air. Untuk itu diperlukan penyelesaian secara komprehensif agar kegiatan penyediaan air bersih lebih efektif dan efisien. Penggunaan teknologi aplikatif tepat guna dan pemanfaatan energy murah, ramah lingkungan, dan sesuai dengan kondisi setempat merupakan alternatif solusi yang patut dilaksanakan. Potensi Bak Pelepas Tekan (BPT) PDAM untuk mikrohidro Bak Pelepas Tekan (BPT) PDAM merupakan salah satu potensi energi hidro yang besar, yang sampai saat ini masih sedikit sekali dikembangkan sebagai PLTMH. Fungsi utama dari Bak Pelepas Tekan adalah untuk membebaskan tekanan akibat jatuh air (head) yang tinggi pada saluran distribusi air minum dari sumber air ke instalasi pengolah atau tandon air. Hal ini dilakukan untuk menghindari tekanan yang tinggi pada pipa. Biasanya BPT dibangun dimana terdapat tekanan tertinggi yang dapat terjadi pada beda tinggi 50 meter sampai 100 meter. Ada beberapa keunggulan dari pemanfaatan bak pelepas tekan PDAM sebagai PLTMH yaitu : Bangunan sipil yang dibuat tidak terlalu banyak sudah ada bangunan sipil untuk menyalurkan air minum. 7 karena
Pemeliharaan dan perawatan PLTMH dapat terintegrasi dengan perawatan instalasi BPT. 3. Debit air yang tersedia relatif stabil sepanjang tahun. 4. Sumber air bebas dari sampah. 5. Dapat dimanfaatkan sebagai bagian dari program kepedulian masyarakat sekitar (CSR) bagi PDAM Namun demikian instalasi PLTMH yang memanfaatkan bak pelepas tekan hendaknya memperhatikan kondisi bahwa air yang digunakan sebagai penggerak turbin adalah air yang dikonsumsi oleh tubuh manusia, bahkan pada air tersebut terkadang sudah dilaksanakan proses klorinasi. Sehingga operasional instalasi PLTMH harus bebas dari kontaminan baik dari sisi logam (korosi) maupun kontaminan lain seperti minyak pelumas (grease atau olie) maupun cat/coating. Dalam hal ini dipilih bahan bahan untuk pembuatan turbin berupa baja tahan karat. 3. Potensi Mikrohidro pada BPT PDAM Kabupaten Gunungkidul Jawa Tengah PDAM Kabupaten Gunungkidul memiliki potensi Mikrohidro pada Bak Pelepas Tekan (BPT), salah satunya adalah BPT Kweni. Untuk lebih jelasnya, gambar skema pada halaman berikut, memaparkan tentang jaringan transmisi air minum dari sumber air Seropan. 8
Gambar Sistem Seropan 9
Gambar Sub Sistem Seropan Kweni 4. Batasan Masalah Mengingat begitu luasnya ruang lingkup dari permasalahan yang ada, maka masalah dalam penelitian ini dibatasi pada: Perancangan turbin Cross Flow untuk penggerak pompa air. Merancang Detail Engineering Design (DED) PLTMH Turbin diteliti dari sisi. a. Data head dan debit dari penstock. b. Daya output turbin 10
3. Pengujian pompa tenaga mikrohidro untuk pengangkatan air di laboratorium. 4. Model sistem instalasi pompa tenaga mikrohidro. 5. Rumusan Masalah Dari batasan masalah tersebut dirumuskan masalah yang akan diteliti adalah Bagaimana cara merancang bangun turbin Cross Flow yang akan diaplikasikan untuk penggerak pompa tenaga mikrohidro. Bagaimanakah karakteristik turbin Cross Flow yang digerakkan untuk penggerak pompa. 3. Bagaimanakah hasil aplikasi pompa tenaga mikrohidro pada pengembangan Sistem Penyediaan Air Bersih. 6. Keaslian Penelitian Sesuai dengan informasi dari PDAM Kabupaten Gunungkidul, penelitian tentang pemanfaatan BPT Kweni Gunungkidul PLTMH menjadi Instalasi PDAM Kabupaten baik secara perorangan, lembaga dan organisasi belum pernah ada sebelumnya. Dan sepengetahuan penulis tidak dijumpai publikasi data dan hasil penelitian tentang rancang bangun turbin Cross Flow sebagai penggerak pompa dan aplikasinya pada BPT Kweni PDAM Gunungkidul, sehingga penelitian ini asli. 11
7. Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan penelitian ini adalah: Mengetahui potensi Bak Pelepas Tekan (BPT) Kweni Melakukan perancang turbin Cross Flow untuk penggerak pompa (pompa tenaga mikrohidro). 3. Mengetahui karakteristik turbin Cross Flow yang digunakan untuk penggerak pompa. 4. Membuat model sistem instalasi pengangkatan air dengan mengunakan pompa tenaga mikrohidro. 8. Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah: Manfaat dari sisi Epistimologi: a. Menambah metode dalam menaikkan air ke tempat yang lebih tinggi menggunakan pompa tenaga mikrohidro. b. Menambah pengetahuan tentang pemanfaatan turbin Cross Flow untuk penggerak pompa. c. Menambah pengetahuan tentang karakteristik turbin yang digunakan untuk pengerak pompa. Manfaat dari sisi aplikasi: a. Bagi pemerintah khususnya PDAM dan stakeholder dapat memanfaatkan pompa tenaga mikrohidro untuk pengembangan 12
SPABP guna memenuhi kebutuhan air bersih bagi masyarakat sebagaimana diamanatkan UU No 7 th. 2004. b. Bagi masyarakat di daerah yang belum ada atau jauh dari jaringan listrik PLN, dapat memanfaatkan pompa tenaga mikrohidro tersebut untuk mandapatkan air bersih. c. Bagi Dunia Industri, dapat mengembangkan lebih lanjut dengan mendesain dan memproduksi pompa tenaga mikrohidro yang fleksibel dan familier sehingga memiliki nilai jual. d. Bagi peneliti, dapat mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang telah diperoleh untuk kemaslahatan dan menambah pengalaman. 13