TUGAS AKHIR RC 09 1380 PERENCANAAN PUSAT LISTRIK TENAGA MINI HIDRO PERKEBUNAN ZEELANDIA PTPN XII JEMBER DENGAN MEMANFAATKAN ALIRAN KALI SUKO Taufan Andrian Putra NRP 3109 100 078 Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Nadjaji Anwar, M.Sc. Ir. Abdullah Hidayat SA, MT JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013
Agenda: 1.Pendahuluan 2. Metodologi 3. Analisis dan Desain 4.Kesimpulan
LATAR BELAKANG Perkebunan Zeelandia Perkebunan Zeelandia PTPN XII Jember terletak di desa Patemon, Kecamatan Tanggul, Kabupaten Jember Kondisi eksisting suplai listrik Perkebunan : -PLTMH Kali Suko I -Diesel Genset -PLN Gambar 1.1 Peta Lokasi Studi Sumber : Peta RBI
LATAR BELAKANG Kondisi eksisting Daerah Aliran Sungai Kali Suko : -Luas DAS + 17,90 km 2 -Panjang Sungai 10,50 km -Variasi Debit Antara 0,139 m 3 /dt Hingga 0,477 m 3 /dt (intake rencana) -Intake direncanakan pada koordinat S. 08 05 17,9 dan E. 113 28 12,3 pada elevasi +402 m dari permukaan laut. Gambar 1.2 Peta Batas DAS Kali Suko Sumber : Arsip PTPN XII Jember, Jawa Timur
PERUMUSAN MASALAH Perumusan masalah yang ditinjau dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: Gambar 1.3 Ilustrasi Tipikal PLTMH Sumber : Feasibility Study PLTMH Kali Suko II 1. Besar potensi yang dihasilkan aliran Kali Suko 2. Desain bangunan pembangkit 3. Besar daya listrik yang dihasilkan
TUJUAN Mengetahui besar potensi yang dihasilkan aliran Kali Suko yang akan digunakan sebagai PLTMH Dapat menentukan desain bangunan pembangkit yang sesuai untuk PLTMH Kali Suko II, Jember Mengetahui besar daya listrik yang paling optimal yang dapat dihasilkan dari perencanaan PLTMH Kali Suko II, Jember
BATASAN MASALAH Tidak mengkaji bagian Mechanical-electrical dari PLTMH Kali Suko II, Jember Tidak merencanakan kendali muatan elektronis dan pendistribusian listrik. Data-data sekunder yang digunakan dalam Perencanaan diperoleh dari Instansi Terkait. Tidak memperhitungkan rencana anggaran biaya dalam proses pembangunannya. Tidak memperhitungkan nilai keekonomian atas dibangunnya PLTMH Kali Suko II, Jember.
METODOLOGI Gambar 2.1 Diagram Alir ANALISA DAN DESAIN
Tabel 2.1 Debit Harian Selama 144 Bulan ANALISA DEBIT BASE FLOW = 0.303 m 3 /dt Tabel 2.2 Analisa Debit MOCK Gambar 3.1 Grafik Debit
DURATION CURVE Gambar 3.2 Duration Curve Q-80% = 0.8 m 3 /dt
SALURAN PENGAMBILAN Direncanakan: Koefisien manning n = 0.02 m Lebar saluran b = 0.6 m Tinggi saluran h = 0.75 m Kemiringan I = 1% Diikuti saluran pengarah dengan spesifikasi yang sama
PELIMPAH SAMPING Pelimpah samping direncanakan satu alur dengan saluran sebelum bak pengendap sedimen: Debit rencana Q = 0.80 m 3 /dt Koefesien debit Cd = 1,03 percepatan gravitasi g = 9,81 m/dt 2 tinggi Head H = 0.3 m Sehingga didapat: Lebar B sebesar = 2.8 m.
BAK PENGENDAP SEDIMEN Dengan Diameter Ijin Sedimen untuk PLTA Tekanan Tinggi = 0.05 mm Direncanakan lebih kecil dari kecepatan kritis pada sedimen ijin yaitu 0.114 m/dt. Sehingga kecepatan dalam bak pengendap (V n ) = 0.11 m/dt Debit rencana Q = 0.80 m 3 /dt Koefesien manning n = 0.02 Tinggi air rencana h = 1.3 m Kecepatan V = 0.11 m/dt Kecepatan turun butir ω = 0.01 m/dt DIDAPAT Lebar bak b Panjang Bak = 3.4 m = 14.3 m
KANTONG PASIR Dengan menjaga aliran tetap dalam kondisi sub-kritis didapat dimensi kantong pasir: Kecepatan pembilas V = 2 m/dt Koefesien manning n = 0.02 Kemiringan I = 1.4% Kedalaman h = 0.65 m Lebar bak b = 0.6 m
SALURAN PENGARAH Setiap bangunan bangunan tersebut dihubungkan dengan saluran pengarah mengikuti kontur dengan spesifikasi:
PERENCANAAN MOL (Minimum Operational Level) Dari hasil perencanaan pipa pesat, dengan: Diameter = 0.7 m Thickness = 5 mm Didapat: MOL = 1.03 m Dimana ketinggian air saat: Debit Andalan = 1.98 m Debit Minimum = 1.31 m Pada kondisi bak penenang direncanakan dengan lebar dasar b =
TEGANGAN PIPA PESAT 0 1 2 3 4 5 Bentuk eksisting pipa pesat
TEGANGAN PIPA PESAT
TEGANGAN PIPA PESAT
TEGANGAN PIPA PESAT
TEGANGAN PIPA PESAT
TEGANGAN PIPA PESAT
MENGHITUNG BESARNYA KEHILANGAN ENERGI Pada praktik dilapangan, head yang tersedia mengalami kehilangan energi. PADA SEGMEN SEBELUM TANGKI PEREDAM Kehilangan energi akibat saringan = 0.04 m Kehilangan energi akibat entrance = 0.0063 m Kehilangan energi akibat gesekan sepanjang pipa = 0.12 m
WATER HAMMER 25% dari tinggi tekanan hidrostatik
TANGKI PEREDAM Direncanakan dengan diameter 1 m dengan: Upswing = 2.215 m Downswing = 1.928 m
MENGHITUNG BESARNYA KEHILANGAN ENERGI Pada praktik dilapangan, head yang tersedia mengalami kehilangan energi. PADA SEGMEN SETELAH TANGKI PEREDAM Downswing Surge tank = 1.928 m Kehilangan energi akibat 4 belokan = 4x 0.0176 = 0.07 m Kehilangan energi akibat gesekan sepanjang pipa = 1.15 m
PEMILIHAN TURBIN Debit Andalan = 0.8 m3 Head Netto = 148.42 m Dipilih: Turbin Pelton
Daya dan Energi Q 80 = 0.8 m 3 /dt Q 90 = 0.62 m 3 /dt Q 100 = 0.5 m 3 /dt Sehingga daya terpasang P 80 = Dengan: Ση = η t x η g x η tr = 0.88 x 0.95 x 0.95 = 0.79
Daya dan Energi
KESIMPULAN Pusat Listrik Tenaga Minihidro merupakan alternative yang sesuai untuk mengatasi kekurangan energi yang terjadi. Desain perencanaan PLTMH di afdeling Kali Suko, perkebunan Zeelandia PT PN XII, Jember adalah sebagai berikut: Analisa debit Berdasarkan pengolahan data sekunder, data intensitas hujan bulanan rata-rata, didapat debit andalan yang akan digunakan sebagai PLTMH adalah sebesar 800 liter/detik. Kapasitas tenaga air Sesuai dengan beda elevasi pada topografi Kali Suko, dan telah dikurangi dengan kehilangan energy yang terjadi, maka didapat tinggi energi sebesar 148.42 m dan menghasilkan energi sebesar 7769660.71 kwh per tahun.