Pemanfaatan Sungai Bawah Tanah untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) 20 kw di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban

Pemanfaatan Sungai Bawah Tanah untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) 20 kw di Gua Ngerong, Desa Rengel, Tuban Anggie Priyowinata 2205 100 030 Jurusan Teknik Elektro-FTI,Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS,Keputih-Sukolilo,Surabaya-60111 Abstrak Keberadaan sungai bawah tanah di gua Ngerong, desa Rengel, Tuban hendaknya dimanfaatkan potensinya. Aliran sungai bawah tanah di gua Ngerong mempunyai debit sekitar 773,6 lt/detik dan dengan debit ini maka akan dihasilkan listrik sebesar kurang lebih 20 kw. Daerah desa rengel yang sebagian besar wilayahnya berupa rumah dan sawah penduduk sangat membutuhkan air yang berasal dari sungai tersebut. Daerah di sekitar desa Rengel sering kali mengalami kekeringan. Oleh sebab itu dibutuhkannya pompa untuk menyalurkan air dimana pompa tersebut membutuhkan listrik. Maka, muncul konsep pembangkit listrik yang bertumpu pada masyarakat. Konsep ini berbasis pada teknologi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). Mikro Hidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Energi tersebut dimanfaatkan untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan generator listrik. PLTMH merupakan salah satu alternatif solusi untuk mengatasi kekurangan listrik maupun khususnya dalam penggunaannya dengan pompa air untuk mengatasi kekurangan air. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro akan coba diaplikasikan di sungai bawah tanah di gua Ngerong, desa Rengel, Tuban. Kata Kunci : Mikrohidro, Desa mandiri energi, Generator, Turbin mikrohidro 1. PENDAHULUAN Desa mandiri energi merupakan salah satu program agar desa bisa memenuhi kebutuhan energinya sendiri, sekaligus menciptakan lapangan pekerjaan dan mengurangi penggangguran serta kemiskinan dengan mendorong kemampuan masyarakat dan pengguna sumber daya setempat. Dengan program tersebut diharapkan dapat mengurangi ketergantungan pasokan energi kepada pihak / daerah lain dan masyarakat pedesaan tidak hanya bergantung pada bahan bakar minyak, khususnya minyak tanah dalam memenuhi kebutuhannya sehari hari. Desa-desa di seluruh Indonesia yang belum terjangkau jaringan listrik sampai tahun 2004 tercatat 47%. Sesuai target pemerintah 47% desa yang belum teraliri arus listrik tersebut akan mengenyam jaringan listrik tahun 2020. Pada saat itu, 90% desa telah teraliri listrik. Kemudian gejolak yang muncul akibat keputusan pemerintah menaikkan harga BBM memunculkan kesadaran bahwa selama ini bangsa Indonesia sangat tergantung pada sumber energi tak-terbarukan. Cepat atau lambat sumber energi tersebut akan habis. Dari kesulitan kesulitan tersebut di atas, sebenarnya setiap daerah mempunyai potensi sumber daya alam yang unik untuk pembangkit energi listrik atau sumber energi setempat. Seperti desa Rengel di wilayah kabupaten Tuban yang memiliki sungai bawah tanah dimana sumber air sungai tersebut berasal dari mata air pegunungan serta air hujan yang memiliki potensi untuk dijadikan pembangkit listrik berskala kecil yaitu pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTMH). 2. DASAR TEORI 2.1 Prinsip kerja pembangkit mikro hidro Secara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sumber energi), turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dengan ketinggian tertentu menuju rumah instalasi (rumah turbin). Di rumah instalasi air tersebut akan menumbuk turbin dimana turbin sendiri dipastikan akan menerima energi air tersebut dan mengubahnya menjadi energi mekanik berupa berputarnya poros turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian ditransmisikan ke generator dengan menggunakan kopling. Dari generator akan dihasilkan energi listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum dialirkan ke rumah-rumah atau keperluan lainnya (beban). Begitulah secara ringkas proses Mikrohidro merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi energi listrik. 2.2 Metode Perhitungan Daya Terbangkit Rumus yang mendasari perhitungan potensi daya hidrolik adalah P elc =g x Q d x H net x E tb x E gnr x E m x E sal...(4.1) Dengan : P elc = potensi daya elektrik (kw) g = konstanta percepatan gravitasi, 9.8 meter/dtk 2 Q d = debit desain (m 3 /dtk) H net = head efektif (meter) E tb = efisiensi turbin E gnr = efisiensi generator E m = efisiensi transmisi mekanik E sal = efisiensi saluran air 2.3 Aspek Ekonomi Aspek ekonomi dari suatu pembangkit terdiri dari: 1

1. biaya modal (capital cost) 2. biaya operasi dan perawatan (O&M cost) 3. biaya pembangkitan total 4. pendapatan per tahun 5. net present value (NPV) 6. laba investasi 3. KEADAAN UMUM DAN KONDISI KELISTRIKAN DI KABUPATEN TUBAN 3.1 Letak Geografis Kabupaten Tuban Kabupaten Tuban adalah sebuah kabupaten di Jawa Timur, Indonesia. Ibu kotanya berada di kota Tuban. Luasnya adalah 1.904,70 km² dan panjang pantai mencapai 65 km. Penduduknya berjumlah sekitar 1 juta jiwa. Tuban disebut sebagai Kota Wali karena Tuban adalah salah satu kota di Jawa yang menjadi pusat penyebaran ajaran Agama Islam. Beberapa obyek wisata di Tuban yang banyak dikunjungi wisatawan adalah Makam Wali, contohnya Sunan Bonang, Makam Syeh Maulana Ibrahim Asmaraqandi (Palang), Sunan Bejagung dll. Selain sebagai kota Wali, Tuban dikenal sebagai Kota Seribu Goa karena letak Tuban yang berada pada deretan Pegunungan Kapur Utara. Bahkan beberapa Goa di Tuban terdapat stalaktit dan Stalakmit. Goa yang terkenal di Tuban adalah Goa Akbar, Goa Putri Asih, Goa Ngerong, dll. Tuban terletak di tepi pantai pulau Jawa bagian utara. Dilihat dari peta Indonesia, letak geografisnya tuban terletak pada 111 30-112 35 BT 6 40-7 18 LS dengan batas-batas wilayah sebagai berikut: 1. Sebelah Utara : Laut Jawa 2. Sebelah Timur : Kabupaten Lamongan 3. Sebelah Selatan : Kabupaten Bojonegoro 4. Sebelah Barat : Kabupaten Rembang dan Kabupaten Blora (Jateng ) Batas wilayah Kecamatan Pasirian di sebelah timur adalah dengan kecamatan Plumpang, di sebelah barat dengan Kecamatan Soko, di sebelah selatan dengan Kabupaten Bojonegoro, dan sebelah utara dengan Kecamatan Grabagan. Jumlah penduduk Kecamatan Rengel sebesar 58,926 jiwa yang tersebar pada 16 desa sehingga kepadatan penduduknya secara keseluruhan adalah sekitar 17,247 jiwa/km 2. Penggunaan lahan di Kecamatan Rengel dapat dibedakan menjadi beberapa yaitu lahan sawah, ladang, pekarangan, hutan, dan lainnya. Untuk lahan yang digunakan sebagai hutan hanya terdapat pada desa Pekuwon dan desa Rengel dimana luas hutan di desa Rengel mencapai 112 Ha. Hal ini berfungsi sebagai cadangan air di dalam tanah agar tidak kering. Kondisi cuaca selama tahun 2008 cenderung tiap bulannya terjadi hujan dengan intensitas yang bervariasi. Curah hujan yang yang terjadi di kecamatan Rengel 1,266 mm tiap tahunnya dengan rata rata per bulan 105.5 mm Tabel 3.2 Luas Desa, Jumlah Penduduk, Kepadatan Penduduk, dan Jumlah Rumah Tangga Menurut Desa Tahun 2008 No Desa Luas jumlah kepadatan jumlah (km2) penduduk (jiwa) penduduk (jiwa/km2) rumah tangga 1 Kebon agung 1,23 2064 1678 581 2 Bulu rejo 3,49 4462 1278 1306 3 Karangtinoto 4,33 2831 551 729 4 Tambakrejo 2,08 1984 953 495 5 Kanorejo 2,91 2307 792 600 6 Ngadirejo 2,75 2453 892 669 7 Sumberjo 4,99 4746 951 1370 8 Campurejo 2,38 3567 1498 841 9 Banjararum 2,13 3257 1529 989 10 Prambonwetan 2,49 3102 1245 715 11 Banjaragung 3,61 3831 1061 1163 12 Panggulrejo 4,94 4509 912 1272 13 Rengel 7,51 9306 1239 2184 14 Sawahan 1,91 2477 1296 695 15 Maibit 5,55 4252 766 1076 16 Pekuwon 6,23 3778 606 1031 JUMLAH 58,52 58,926 17,247 15,716 2007 58,52 57,955 17,074 14,450 Sumber : BPS kecamatan Rengel dalam angka tahun 2009 4. PERENCANAAN PEMBANGUNAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO SUNGAI BAWAH TANAH 3.2 Letak Geografis Kecamatan Rengel Kecamatan Rengel mempunyai luas wilayah 58.52 Km 2. 4.1 Permasalahan desa Rengel dan sekitarnya Permasalahan yang terjadi akibat musim kemarau yang berkepanjangan di bagian selatan Tuban Jawa Timur benar-benar membuat sengsara masyarakat desa Rengel dan desa Grabagan. Untuk memperoleh air, warga di 2 desa itu harus rela antri berjam-jam untuk memperoleh air bersih. Selain harus antri, warga juga harus mengeluarkan uang ektra untuk membeli air dan untuk membeli bahan 2

bakar pengganti solar. Solar ini untuk mengisi mesin diesel yang digunakan untuk menyedot air di Sungai Ngerong yang jaraknya hampir 2 Km dari perumahan penduduk. Bahkan untuk memperoleh air warga juga harus rela berjalan sejauh 2 Km hingga 4 Km. Jika setiap tahun seperti ini, maka warga akan kesulitan air dari tahun ke tahun dan pendapatan warga akan berkurang untuk membeli air dimana 30 % warga Rengel dan Grabagan bermata pencaharian sebagai buruh tani. Selain permasalahan di atas, sebagian warga desa Rengel juga belum mendapat akses listrik dari PLN. Dari tabel di bawah ini disebutkan bahwa rasio elektrifikasi untuk kecamatan Rengel mencapai 47,90 % artinya separuh lebih rumah tangga yang belum teraliri listrik berada di kecamatan Rengel ini, sedangkan untuk desa Rengel sendiri rasio elektrifikasi mencapai 59,89%. Sehingga di sini warga desa Rengel masih membutuhkan listrik dan PLTMH sangatlah berperan. Tabel 4.1 Rasio Elektrifikasi Tahun 2008 Lokasi Rasio Elektrifikasi Indonesia 62,42 Provinsi Jawa Timur 62,97 Kabupaten Tuban 49,70 Kecamatan Rengel 47,90 Desa Rengel 59,89 Sumber:PT PLN (Persero) Tuban dan Statistik PLN 2008, data diolah kembali Oleh karena itu, PLTMH disini akan berperan ganda, jika pada siang hari listrik akan digunakan untuk pengairan penduduk sedangkan pada malam hari akan digunakan untuk penerangan penduduk yang belum teraliri listrik. 4.2 Potensi debit air sungai bawah tanah dan daya terbangkit PLTMH Potensi debit air sungai bawah tanah yang berada di gua Ngerong di dapatkan dari hasil penelitian oleh LIPI (lembaga ilmu pengetahuan dan teknologi ). Penelitian gua dilakukan LIPI pada tanggal 5-8 September 2002 selama tiga hari. Gua Ngerong yang terletak di Desa Rengel, Kecamatan Rengel, Kabupaten Tuban 30 km sebelah selatan kota Tuban kearah Bojonegoro secara geografis terletak di sekitar LS. 112 o 00 BT. 7 o 04. Gua yang diteliti merupakan lokasi wisata alam andalan kota Tuban meskipun terbatas di sekitar mulut gua. Gua Ngerong memiliki sungai bawah tanah dengan debit air pada tahun 2002 sekitar 773.6 l/detik yang berada di hulu sungai bawah tanah sedangkan di pintu keluaran gua debitnya mencapai 573.7 l/detik. Tabel 4.2 Karakteristik Gua Ngerong panjang gua tinggi gua lebar gua NAMA sungai bawah tanah debit sungai bawah tanah daerah hulu gua debit sungai bawah tanah daerah luar gua ketinggian air sungai dalam gua pada musim kemarau ketinggian air sungai dalam gua pada musim hujan ketinggian air terjun yang ditemukan KET 1800 m 2-7 m 4-8 m ada 773.6 l/detik 573.7 l/detik 0.5-3 m > 3 m 5 m Rumus yang mendasari perhitungan potensi daya hidrolik adalah P elc =g x Q d x H net x E tb x E gnr x E m x E sal...(4.1) Dengan : P elc = potensi daya elektrik (kw) g = konstanta percepatan gravitasi, 9.8 meter/dtk 2 Q d = debit desain (m 3 /dtk) H net = head efektif (meter) E tb = efisiensi turbin E gnr = efisiensi generator E m = efisiensi transmisi mekanik E sal = efisiensi saluran air Tabel 4.3 Estimasi Kapasitas Daya Rencana PLTMH sungai bawah tanah No Keterangan Simbol Nilai 1 Head (meter) H g 5 2 Debit disain (m 3 /dtk) Q d 0.7 3 Head efektif (meter) H net 6 4 Efisiensi turbin E tb 0.85 5 Efisiensi generator E gnr 0.9 6 Efisiensi transmisi mekanik E m 0.95 7 Efisiensi saluran air E sal 0.85 8 Estimasi daya listrik terbangkit (kw) P elc 25.4 4.3 Analisa Pembangunan PLTMH sungai bawah tanah Ditinjau dari Aspek Teknis Gambar 4.4 Sketsa PLTMH sungai bawah tanah PLTMH Desa Rengel direncanakan memanfaatkan aliran Sungai bawah tanah. Aliran air Sungai bawah tanah dibendung untuk mengarahkan aliran air menuju intake dan masuk ke bak penenang. PLTMH desa Rengel tidak menggunakan saluran pembawa (head race) karena sisi kanan dan kiri sudah terdapat dinding gua yang bisa menghadang agar air tidak meluber. Pada intake dilengkapi dengan saringan ( Trashrack ) untuk mencegah 3

masuknya daun-daun, cabang-cabang pohon dan benda-benda lain terbawa aliran air ke dalam saluran. Bak penenang (Forebay) ditempatkan bersambung dengan bendungan dan intake. Air dari bak penenang akan disalurkan melalui pipa pesat (penstock) pada ujung bak penenang. Kemudian air masuk menuju ke turbin yang ditempatkan di rumah pembangkit. 4.3.1 Bendungan Bendungan PLTMH desa Rengel direncanakan sepanjang bentangan sungai bawah tanah yang mempunyai lebar antara 4 8 m. Ketinggian bendungan diperkirakan antara 2 6 m dari dasar sungai tergantung kondisi gua. Tipe bendungan yang akan digunakan pada PLTMH kali ini adalah bendung beton graviti. 4.3.2 Intake Rencana bangunan penyadapan air, lebih dikenal sebagai bangunan intake berhubungan langsung dengan aliran Sungai bawah tanah. Bangunan intake dilengkapi trashrack berupa rangkaian plat besi berbentuk jelusi sebagai penahan dan penyaring ikan serta benda-benda yang tidak diharapkan terbawa bersama aliran air. Air yang melewati trashrack langsung menuju ke intake yang berdampingan dengan bangunan bendung. 4.3.3 Bak Penenang Bak penenang terletak dekat bangunan bendung. Struktur bak penenang berupa pasangan batu kali dengan plesteran semen, terdiri dari bak pengendap, saluran pelimpah (spillway), trashrack, dan bak penenang sendiri. Bangunan ini sering kali dikenal dengan istilah head tank, sebagai reservoar air yang terletak pada sisi atas untuk dialirkan ke unit turbin yang terletak di bagian bawah. Beda tinggi jatuhan air ini yang dikenal sebagai head. 4.3.4 Pipa Pesat (Penstock) Proses konversi energi dari energi potensial hidrolik menjadi energi kinetik yang akan diubah menjadi energi mekanik oleh unit turbin terjadi melalui pemanfaatan potensi air yang terkumpul di bak penenang. Air dari bak penenang mengalir melalui penstock menuju turbin yang terdapat di dalam rumah pembangkit. 4.3.5 Rumah Pembangkit Rumah pembangkit merupakan tempat peralatan elektromekanik terpasang. Unit turbin beserta sistem transmisi mekanik, generator, dan panel kontrol terpasang di bangunan ini. 4.3.6 Turbin Dari potensi air seperti debit dan tinggi jatuh yang telah diketahui, kita dapat menentukan tipe turbin yang cocok untuk PLTMH sungai bawah tanah. Pada sistem PLTMH gua Ngerong direkomendasikan menggunakan turbin Crossflow. 4.3.7 Sistem Transmisi Mekanik Sistem transmisi daya ini dapat berupa sistem transmisi langsung (daya poros langsung dihubungkan dengan poros generator dengan bantuan kopling), atau sistem transmisi daya tidak langsung, yaitu menggunakan sabuk atau belt untuk memindahkan daya antara dua poros sejajar. Keuntungan sistem transmisi langsung adalah lebih kompak, mudah dirawat, dan ef isiensiny a lebih tinggi. Tetapi sumbu poros harus benar-benar lurus dan putaran poros generator harus sama dengan kecepatan putar poros turbin. 4.3.8 Generator Tabel 4.3 Spesifikasi Generator Sinkron PLTMH No Spesifikasi Keterangan 1 Daya 25,4 kw 2 Tegangan 220/380 V 3 Frekuensi 50 Hz 4 Putaran 1500 rpm 5 Kutub Dalam 6 Rotor Kutub Menonjol 7 Exciter Brushless generator 4.3.9 Sistem Kontrol Sistem kontrol bertugas mengatur kompensasi beban untuk menyeimbangkan beban dengan daya output generator. Sistem ini melindungi generator dan turbin dari run away speed apabila terjadi beban putus atau drop. Sistem kontrol yang digunakan adalah Electronic Load Control (ELC) kapasitas 30 kw. Sistem kontrol ini menyatu dengan panel kontrol listrik dan bekerja secara otomatis. Sebagai penyeimbang beban digunakan ballast load air heater. Kapasitas ballast load dipilih sebesar 30 kw. 4.3.10 Lorong hubung / sumur hubung Lorong hubung di sini berperan tidak hanya sebagai tempat kabel listrik namun juga digunakan sebagai tempat pipa air dimana pipa air ini digunakan untuk mengangkat air dari pompa menuju reservoir yang berada di permukaan tanah. Selain itu lorong hubung juga digunakan untuk keluar masuknya peralatan peralatan PLTMH seperti generator, turbin, penstock, pompa, dll. Dengan lorong hubung ini, kita dapat dengan mudah melakukan maintenance dan perbaikan apabila terjadi kerusakan. Bayangkan jika tidak ada lorong hubung ini, maka untuk maintenance saja membutuhkan perjalanan sejauh 1 km dari mulut gua Ngerong. 4.4 Penggunaan listrik PLTMH Listrik yang dihasilkan oleh PLTMH yang digunakan untuk rumah tangga hanya bisa digunakan pada sore hingga pagi hari sedangkan listrik PLTMH yang digunakan untuk pompa air pada pagi hingga sore hari dengan ketentuan sebagai berikut : Gambar 4.8 Pemilihan Turbin Berdasar Debit dan Ketinggian 4

Tabel 4.4 Pembagian waktu penggunaan listrik PLTMH keperluan Waktu penggunaan Lama waktu penggunaan Rumah tangga 17.00 06.00 13 jam Pompa air 06.00 17.00 11 jam Listrik yang digunakan untuk rumah tangga tidak gratis artinya tetap membayar sedangkan listrik yang digunakan untuk pompa air, warga tidak membayar, namun warga hanya membayar jumlah air yang diterima dari air yang disalurkan oleh pompa air. 4.4.1 Penggunaan listrik PLTMH untuk rumah tangga Pertumbuhan konsumsi daya listrik dari tahun ke tahun terus meningkat, begitu juga di Desa Rengel. Sebagai acuan analisa pertumbuhan beban PLTMH adalah data kelistrikan Kecamatan Rengel secara umum. Tabel 4.5 Pemakaian daya listrik kecamatan Rengel tahun 2008 Daya No Desa Pelanggan Jumlah tersambung rumah tangga rumah tangga (KVA) 1 Kebon agung 132 581 71,45 2 Karangtinoto 240 729 129,85 3 Tambakrejo 229 495 117,30 4 Kanorejo 522 600 266,35 5 Ngadirejo 290 669 147,15 6 Sumberjo 508 1370 489,10 7 Campurejo 322 841 171,85 8 Banjararum 664 989 367,20 9 Prambonwetan 554 715 347,75 10 Banjaragung 680 1163 389,60 11 Panggulrejo 545 1272 311,40 12 Rengel 1308 2184 984,75 13 Sawahan 620 695 419,40 14 Maibit 267 1076 177,45 15 Pekuwon 648 1031 375,45 Jumlah total 7529 15716 4766 2007 7385 14450 4585 Sumber : PT PLN UPJ Tuban dan BPS tuban Tabel 4.7 Beban peralatan listrik rumah tangga No Peralatan Jumlah Daya lama kebutuhan Rumah pemakaian daya () tangga (jam) (kwh) 1 setrika 300 1 buah 300 2 0.6 2 TV 21" 110 1 buah 110 6 0.66 3 kamar tidur 2 buah 20 8 0.16 (LHE) 10 4 ruang tengah 15 ( TL) 1 buah 15 7 0.105 5 6 7 8 ruang tamu 15 ( TL) kamar mandi 5 teras 10 jalan raya (LED) 15 Jumlah kebutuhan daya per hari jumlah kebutuhan daya per bulan jumlah kebutuhan daya per tahun 1 buah 15 4 0.06 1 buah 5 5 0.025 1 buah 10 4 0.04 1 buah 15 13 0.195 1,74 52,2 626,4 Pada tabel di atas, jumlah kebutuhan listrik per hari mencapai 1,74 kwh, per bulan mencapai 52,2 kwh dan per tahun mencapai 626,4 kwh. Dengan biaya pokok penyediaan listrik (BPP) atau harga jual listrik untuk suku bunga 6 % didapat : BPP= TC+keuntungan. =Rp.614+(Rp.614 15%) =Rp.706/kWh maka : Tabel 4.8 Harga jual listrik rumah tangga menurut tabel 4.7 Waktu Daya pakai (kwh) Harga BPP Rp/kWh ( i = 6 % ) Harga Total (Rp) 1 hari (13 jam) 1,74 706 1228,44 1 bulan 52,2 706 36853,2 1 tahun 626,4 706 442238,4 Dari hasil tabel di atas dapat diketahui bahwa pengeluaran listrik tiap rumah tangga dalam 1 bulan yaitu Rp 36.853,2 dan pengeluaran dalam 1 tahun yaitu Rp 442238,4. Hal ini berlaku jika tiap rumah tangga memiliki peralatan listrik sesuai dengan tabel (4.7). 4.4.1.1 Jalur Distribusi Listrik Permukiman penduduk desa Rengel tidak terpusat pada satu wilayah. Rumah pembangkit direncanakan dibangun dekat dengan salah satu RT. Karena alasan permukiman yang terlalu menyebar dan daya yang dihasilkan kecil, maka tidak semua RT dapat menikmati listrik dari PLTMH. Berikut ini adalah RT RT yang dekat dengan daerah rumah pembangkit PLTMH sungai bawah tanah. 5

Tabel 4.9 Perhitungan Losses Daya dan Drop Tegangan Keterangan Rumah Pembangkit RT Panjang Distribusi (m) R (ohm) Arus Saluran (Ampere) P loss Drop Tegangan 6 100 0.11 0,8 1,1 7 500 0.55 48,2 4,02 5,5 8 800 0.87 6,3 8,8 4.4.2 Penggunaan listrik PLTMH sebagai pengairan Dari tahun ke tahun kebutuhan listrik terus meningkat, namun tidak hanya kebutuhan akan listrik yang terus meningkat, kebutuhan akan air sebagai sumber kehidupan warga pun semakin meningkat. Di desa Rengel sendiri kebutuhan warga akan air sangatlah mendesak. Pada musim kemarau warga selalu kesulitan akan air bersih baik untuk mandi, mencuci, bahkan untuk minum. Dari data PDAM berikut masih banyak warga kecamatan Rengel yang masih kekurangan air bahkan hampir di beberapa kecamatan di kabupaten Tuban kali ini, warga belum mendapat pasokan air dari PDAM. Walaupun untuk kecamatan Rengel sendiri hampir 80 % warga telah berlangganan air dari PDAM namun masih ada 20 % yang belum mendapat pasokan air dari PDAM. Selain itu 100 % warga di kecamatan sebelah desa Rengel yaitu kecamatan Grabagan belum mendapat pasokan dari PDAM. Dan hal inilah yang nanti akan di bahas lebih jauh. Tabel 4.10 Pelanggan PDAM tahun 2008 No Kecamatan Jumlah Rumah tangga Jumlah penduduk Jumlah Pelanggan PDAM 1 Rengel 2184 9306 1808 2 Grabagan 2420 9622 0 Jumlah 4604 18928 1808 Sumber : BPS Tuban 2009 Sehingga dari Tabel di atas dapat diketahui bahwa kebutuhan akan air bersih di dua kecamatan tersebut hampir mencapai 60 % dimana 2796 rumah tangga belum mendapat pasokan air bersih. Sehingga listrik PLTMH disini akan digunakan oleh pompa untuk menyedot air dari sungai bawah tanah menuju reservoir yang berada di permukaan. Kemudian dari reservoir disalurkan lagi ke reservoir reservoir yang berada di kampung - kampung penduduk. Setelah itu sampailah ke rumah rumah penduduk. 4.4.2.1 Proses pendistribusian air sungai bawah tanah dari sungai bawah tanah hingga ke rumah rumah penduduk. Di sini akan dijelaskan beberapa proses serta kapasitas jumlah air yang dapat disalurkan oleh pompa air menuju reservoir yang berada di atas permukaan. Dengan melakukan perhitungan terhadap daya listrik yang dihasilkan oleh PLTMH dengan ketinggian ketinggian tertentu sehingga menghasilkan jumlah kapasitas air yang disalurkan ke rumah warga. Gambar 4.14 Skema pendistribusian air yang disalurkan ke reservoir Besarnya volume reservoir didapat dari besarnya debit air per satuan waktu dimana debit air didapat dari daya yang didapat (kw) dibagi dengan ketinggian total dan gaya gravitasi bumi sehingga: Daya air( kw) debit _ air( m head( m) 9,81...(4.6) _ 3 / det)... Diasumsikan kedalaman sungai bawah tanah dari permukaan tanah 100 m, ketinggian reservoir dari permukaan tanah 10 m. Kemudian daya yang digunakan untuk pompa air sebesar 20 kw sehingga didapat debit air : Ketinggian total = 110 m Daya yang digunakan pompa = 20 kw 20 3 debit _ air 0,01853( m / det) 18,53( l / det) 110 9,81 Artinya disini dalam 1 detik, air yang dihasilkan oleh pompa dengan daya 20 kw adalah 18,53 liter. Sehingga dalam waktu 1 jam di dapat 66708 liter. Jika dalam ketentuan 1 hari pompa bekerja 11 jam maka di dapat jumlah volume air dalam sehari yaitu 733788 liter. Tabel 4.12 Jumlah volume air yang dihasilkan Debit Volume Volume air Volume air air air dalam dalam 1 dalam 1 bulan (lt/detik) 1 jam hari / 11 (liter) (liter) jam (liter) 18,53 66.708 733.788 22.013.640 Dari survey yang dilakukan oleh direktorat Pengembangan Air Minum, Ditjen Cipta Karya pada tahun 2006 diketahui bahwa Rata-rata pemakaian air bersih harian per orang Indonesia adalah 144 L atau setara dengan sekitar 8 botol galon air kemasan. Jadi akan didapatkan jumlah warga yang mendapatkan aliran air dari sungai bawah tanah sebesar 5095 orang per hari. 733788_ liter / hari jumlah _ pelanggan_ air 5095_ orang 144 _ liter / hari 6

Setelah air yang disedot oleh pompa air menuju reservoir 1 (R1), air tidak langsung disalurkan ke rumah rumah warga namun disalurkan dulu ke reservoir lainnya dengan kapasitas yang lebih kecil dari reservoir 1 (R1), hal ini dikarenakan adanya jarak yang jauh antara rumah warga dengan reservoir utama, sehingga diperlukan reservoir cadangan yang lain, baru setelah itulah air disalurkan ke rumah rumah warga. Gambar 4.15 Skema routing reservoir 4.4.2.2 Peralatan teknis yang digunakan dalam pendistribusian air sungai bawah tanah 1. Pompa air Jenis/tipe pompa yang sering digunakan dalam irigasi adalah (a) Pompa aliran Axial (atau tipe propeler) (b) Pompa tipe aliran radial (atau sentrifugal) (c) Tipe aliran campur (mixed flow). 2. Pipa air Pipa air ialah pipa atau tabung, kebanyakan terbuat dari polivinil klorida (PVC), saluran besi, polietilena, atau tembaga yang membawa air bersih yang diberi tekanan udara. Tabel 4.13 Ukuran pipa berdasarkan debit 3. Reservoir Reservoir disini berfungsi untuk menyimpan air yang disalurkan oleh pompa air dari bawah tanah kemudian disalurkan ke rumah rumah warga, ukuran reservoir bermacam macam tergantung kebutuhan air penduduk. 4.4.2.3 Penentuan harga jual air dan pemasangan saluran distribusi air Tabel 4.15 Biaya biaya awal dan bulanan menurut PDAM No Keperluan Biaya awal Biaya bulanan 1 Pembelian pipa, pemasangan meteran, pemasangan pipa, dan administrasi 2 Pemeliharaan jaringan dan Rp 1.000.000 - Rp 7500 - administrasi 3 Tarif air bersih (per m 3 ) - Rp 900 Jumlah Rp 1.000.000 Rp 8400 Jumlah total Rp 1.008.400 Sumber : PDAM Tuban 2009 Tabel 4.16 Biaya yang harus dikeluarkan pelanggan air dalam 1 bulan berdasarkan jumlah anggota keluarga Jumlah anggota tiap rumah tangga Volume pemakaian air bersih dalam 1 hari (m3) Volume pemakaian air bersih dalam 1 bulan ( m3) Tarif air bersih yang dikeluarkan (Rp) Tarif total (beserta biaya lain lain) (Rp) 4 orang 0,576 17,28 Rp 15.552 Rp 23.502 5 orang 0,72 21,6 Rp 19.440 Rp 26.940 6 orang 0,864 25,92 Rp 23.328 Rp 30.828 4.5 Analisa Pembangunan PLTMH Ditinjau dari Aspek Ekonomi Pada pembahasan ini akan dijelaskan analisis yang dilakukan untuk PLTMH desa Rengel ditinjau dari aspek ekonomi. Pada pembangunan PLTMH desa Rengel, maka diambil asumsi secara umum bahwa akan dibangun PLTMH dengan dengan kapasitas total maksimum 30 kw dengan faktor kapasitas 50% dan memiliki umur pembangkit 25 tahun. 4.6.1 Perhitungan Biaya Pembangkitan Energi Listrik Tabel 4.17 Biaya Pembangunan PLTMH Keterangan Biaya (Rp) Peralatan Pembangkit: Turbin Cross Flow 100,000,000 Generator 30kW 40,000,000 Switchgear/Control System 20,000,000 Ballast Load: Air Heater 16,000,000 Bangunan Sipil Bendungan Intake Bak Penenang Bus Beton 200,000,000 Penstock Pondasi Turbin Rumah Pembangkit Tailrace Distribusi dan Instalasi Rumah Kabel Twisted Alumunium 4x70mm2 180,000,000 Kabel Twisted Alumunium 2x10mm2 24,000,000 Instalasi Listrik Rumah 100,000,000 Auto transformer 40,000,000 TOTAL 720,000,000 7

Biaya Investasi dengan kurs Rp 10.000 per dollar Biaya Pembangunan Investment Cost Installed Capacity 2.400 USD/kW 72.000 USD 30kW 4.6.1.1 Biaya Operasi dan Perawatan (Operation and Maintenance Cost / O&M) Tabel 4.18 Biaya Operasi dan Perawatan PLTMH per Tahun Deskripsi Jumlah (Rp) Perawatan Jaringan Distribusi Listrik 1.500.000 Perawatan Peralatan Elektrikal Mekanikal 3.600.000 Perawatan Bangunan Sipil 4.000.000 Honor Operator dan Pengelola 21.600.000 Administrasi & Umum 1.500.000 TOTAL 32.200.000 4.6.1.2 Perhitungan Biaya Pembangkitan Total Tabel 4.19 Perhitungan Biaya dengan Suku Bunga 6%, 9 %, dan 12% Perhitungan Suku Bunga 6% 9% 12% Biaya Pembangunan (USD/kW) 2400 2400 2400 Umur Operasi (tahun) 25 25 25 Kapasitas (kw) 30 30 30 Biaya O&M (USD/kWh) 1,84 1,84 1,84 Biaya Modal (USD/kWh) 0,043 0,056 0,07 Biaya Total (USD/kWh) 0,0614 0,0744 0,0884 4.6.1.3 Pendapatan Pertahun (Cash in Flow) a. Untuk Suku Bunga i = 6% BPP= TC+keuntungan =Rp.614+(Rp.614 15%) =Rp.706/kWh CIF = kwh out (BPP TC) = kwh out ((TC+keuntungan) TC) = 131.400 (15% Rp. 614) = Rp 12,1 juta/tahun b. Untuk Suku Bunga i = 9% BPP= TC+keuntungan =Rp.744+(Rp.744 15%) =Rp.856/kWh CIF = 131.400 (15% Rp. 744) = Rp 14,66 juta/tahun c. Untuk Suku Bunga i = 12% BPP= TC+keuntungan =Rp.884+(Rp.884 15%) =Rp.1016/kWh CIF = 131.400 (15% Rp. 884) = Rp.17,42 juta/tahun 4.6.1.4 Net Present Value (NPV) 3-687.657-682.891-678.16 4-678.072-672.506-667.089 5-669.03-662.978-657.205 6-660.5-654.236-648.379 7-652.453-646.217-640.499 8-644.861-638.86-633.464 9-637.7-632.11-627.182 10-630.943-625.917-621.573 11-624.569-620.236-616.565 12-618.555-615.024-612.094 13-612.883-610.242-608.102 14-607.531-605.855-604.537 15-602.482-601.83-601.355 16-597.719-598.138-598.513 17-593.225-594.75-595.976 18-588.986-591.643-593.711 19-584.987-588.791-591.688 20-581.214-586.176-589.882 21-577.655-583.776-588.27 22-574.297-581.574-586.83 23-571.129-579.554-585.545 24-568.141-577.701-584.397 25-565.321-576.001-583.373 Jumlah 12.1-15536.3 14.66-15527.8 17.42-15509.4 4.6.1.6 Laba Investasi (Return of Investment) Tabel 4.21 Return of Investment PLTMH Investasi (COF 0) = Rp 720 juta Tahun Suku Bunga 6% Suku Bunga 9% Suku Bunga 12% ke- ROI ROI ROI Benefit Benefit Benefit 0 0.00-100.00 0.00-100.00 0.00-100.00 1 12.1-98.32 15.87-97.96 17.42-97.58 2 24.2-96.64 31.74-95.93 34.84-95.16 3 36.3-94.96 47.61-93.89 52.26-92.74 4 48.4-93.28 63.48-91.86 69.68-90.32 5 60.5-91.60 79.35-89.82 87.1-87.90 6 72.6-89.92 95.22-87.78 104.52-85.48 7 84.7-88.24 111.09-85.75 121.94-83.06 8 96.8-86.56 126.96-83.71 139.36-80.64 9 108.9-84.88 142.83-81.68 156.78-78.23 10 121-83.19 158.70-79.64 174.2-75.81 11 133.1-81.51 174.57-77.60 191.62-73.39 12 145.2-79.83 190.44-75.57 209.04-70.97 13 157.3-78.15 206.31-73.53 226.46-68.55 14 169.4-76.47 222.18-71.49 243.88-66.13 15 181.5-74.79 238.05-69.46 261.3-63.71 16 193.6-73.11 253.92-67.42 278.72-61.29 17 205.7-71.43 269.79-65.39 296.14-58.87 18 217.8-69.75 285.66-63.35 313.56-56.45 19 229.9-68.07 301.53-61.31 330.98-54.03 20 242-66.39 317.40-59.28 348.4-51.61 21 254.1-64.71 333.27-57.24 365.82-49.19 22 266.2-63.03 349.14-55.21 383.24-46.77 23 278.3-61.35 365.01-53.17 400.66-44.35 24 290.4-59.67 380.88-51.13 418.08-41.93 25 302.5-57.99 396.75-49.10 435.5-39.51 4.7 Analisa Pembangunan PLTMH sungai bawah tanah Ditinjau dari Aspek Lingkungan 1 Tahap Pra Konstruksi 2 Tahap Konstruksi 3 Tahap Operasi 4 Tahap Pasca Operasi Tabel 4.20 Net Present Value (Juta) PLTMH Investasi (COF 0) = Rp 720 juta Tahun Suku Bunga 6% Suku Bunga 9% Suku Bunga 12% ke- CIF NPV CIF NPV CIF NPV 0 0.00-720.000 0.00-720.000 0.00-720.000 1 12.1-708.585 14.66-706.55 17.42-704.446 2-697.816-694.211-690.559 8

4.8 Analisa Pembangunan PLTMH Ditinjau dari Aspek Sosial Gambar 4.20 IPM dan Reduksi Shortfall Jawa Timur Gambar 4.21 IPM dan Rasio Elektrifikasi Jawa Timur 4.9 Potensi Energi Baru Terbarukan Sebagai Sumber Pembangkit Tenaga Listrik 1. Pembangkit Listrik Tenaga Surya 2. Pembangkit Listrik Tenaga Angin 3. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel dengan Bahan Bakar Biodiesel 5.1 Kesimpulan 5. PENUTUP 1. PLTMH di desa Rengel ini direncanakan akan memanfaatkan aliran air Sungai bawah tanah dengan debit 773,6 liter/detik. Sumber daya air yang diperoleh tersebut relatif dapat menjamin pasokan air sepanjang tahun dalam jumlah memadai sehingga PLTMH dapat beroperasi secara optimum sepanjang tahun. Kapasitas daya terbangkit PLTMH ini direncanakan sebesar 25,4 kw dengan debit tinggi jatuh air efektif 6 m. 2. Dari analisa aspek teknis, diperoleh kesimpulan: Komponen sipil PLTMH ini terdiri dari Bendungan jenis beton graviti, Intake, Bak penenang, Pipa pesat, Rumah pembangkit (power house), Lorong hubung. Komponen elektro-mekanik PLTMH ini terdiri dari Turbin cross flow, Transmisi mekanik jenis flat belt, Generator sinkron tiga fasa, Sistem kontrol ELC (Electronic Load Control) dengan ballast load air heater, Kabel tembaga NYM 4x16 mm 2. PLTMH direncanakan dapat memenuhi kebutuhan 56 rumah dengan daya terpasang tiap rumah 450 kw dan digunakan untu pompa air dalam pendistribusian air bersih ke rumah rumah warga. Instalasi rumah (house wiring) dilakukan sesuai standar PLN dalam penggunaan material kabel dan aksesoris. Setiap jaringan rumah dilengkapi 1 stop kontak. Sambungan jaringan listrik juga dilengkapi kwh meter 450 VA, 2 A. Jumlah besarnya air bersih yang didistribusikan ke rumah tangga tiap hari adalah 733.788 liter dimana hal ini dapat mengairi 5095 orang. Tiap pelanggan rumah tangga yang terdiri dari 4 orang akan membayar air sejumlah Rp 15.552. Daya mampu PLTMH sebesar 25,4 kw sangat terbatas untuk memenuhi kebutuhan beban rumah tangga dan pompa air. Untuk mengimbangi permintaan daya yang terus meningkat, maka perlu beberapa alternatif pemecahan masalah, antara lain Meningkatkan daya output PLTMH dengan meningkatkan energi potensial air, Memanfaatkan potensi energi baru terbarukan sebagai sumber tenaga pembangkit listrik, Menerapkan Demand Side Management (DSM), Mengupayakan perluasan jaringan listrik PLN ke desa Rengel maupun desa lain yang belum teraliri listrik. 3. Analisa aspek ekonomi yang telah dilakukan, diperoleh kesimpulan: Biaya pembangunan PLTMH sungai bawah tanah sebesar 72.000USD atau setara dengan Rp.720 juta dengan kurs Rp.10.000 per dollar, Biaya pengoperasian dan perawatan PLTMH sungai bawah tanah sebesar Rp.32,2 juta pertahun, Biaya pembangkitan total antara lain, untuk suku bunga i=6% adalah Rp.614/kWh; untuk suku bunga i=9% adalah Rp.744/kWh; untuk suku bunga i=12% adalah Rp.884/kWh; Harga jual listrik PLTMH Rp.706/kWh. 4. Dampak lingkungan saat PLTMH sungai bawah tanah beroperasi antara lain Batu - batuan pada dasar sungai di sekitar bendungan dan Debit air PLTMH dijaga dengan mempertahankan kelestarian hutan sekitar. Menjaga kelestarian hutan dapat mengurangi emisi gas rumah kaca yang menjadi salah satu penyebab pemanasan global. 9

5. Pembangunan PLTMH mendorong tumbuhnya kegiatan ekonomi yang produktif dan meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Penggunaan listrik dapat memperlancar akses pendidikan bagi masyarakat desa Rengel. Dengan adanya PLTMH, rasio elektrifikasi dapat meningkat. 6. Desa Rengel memiliki potensi energi baru terbarukan seperti tenaga air, tenaga matahari, tenaga angin, dan tenaga biomassa. Potensi ini dapat digunakan sebagai sumber tenaga listrik maupun bahan bakar. Pemanfaatan energi baru terbarukan untuk memenuhi sebagian besar kebutuhan energinya sendiri dapat menjadikan Desa Rengel sebagai Desa Mandiri Energi. 5.2 Saran 1. Masyarakat desa Rengel sebagai calon penerima manfaat PLTMH harus berperan aktif dalam mengusahakan dibangunnya PLTMH sungai bawah tanah. PLTMH tidak akan terealisasi jika masyarakat sendiri tidak memilki kemauan besar untuk mewujudkannya. Masyarakat desa Rengel harus terlibat langsung dalam perencanaan, pendanaan, dan pengelolaan PLTMH. 2. Pembangunan PLTMH harus didukung oleh pemerintah daerah baik dalam pendanaan maupun teknologi. 3. Melakukan pencegahan dan larangan melakukan pertambangan batu kapur. Dimana hal ini dilakukan oleh warga sekitar maupun oleh perusahaan pertambangan karena dapat mengancam sumber air bawah tanah maupun kelangsungan habitat yang berada di sungai bawah tanah. 4. Penggunaan Aki untuk menyimpan listrik pada malam hari yang bermanfaat untuk siang harinya. Dimana pada siang hari warga tidak mendapat aliran listrik dari PLTMH. DAFTAR PUSTAKA [1] Puguh Adi Satriyo, Pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro untuk Daerah Terpencil, http://buletinlitbang.dephan.go.id [2] Mahmudsyah. Syariffuddin, Ir. H M.Eng, Pengembangan Desa Mandiri Energi, Handout Kuliah Manajemen Energi Listrik, Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS, Surabaya, 2008. [3] Bibit Supardi, S.Pd., MT, Membangun Desa Mandiri Energi Berbasis PLTMH di Kabupaten Klaten, UGM 2006. [4] Marsudi, Djiteng. Pembangkitan Energi Listrik, Erlangga. 2005. [5] Majuro. Workshop on Renewable energies. Republik of the Marshall Island. March 17,2005. [6] Kabupaten Tuban dalam Angka,Badan Pusat Statistik Kabupaten Tuban, 2008. [7] Kecamatan Rengel dalam Angka, Badan Pusat statistik. Kabupaten Tuban, 2007 2008 [8] Damastuti Anya P., 1997,Teknologi Pembangkit listrik Tenaga Mikro Hidro, www.elsppat.or.id [9]...,Guide on How to Develop a Small Hydropower Plant, European Small Hydropower Association ESHA, Inggris, 2004. [10]....,Indeks Pembangunan Manusia Provinsi Jawa Timur tahun 2007, Badan Pusat Statistik Surabaya, 2007 [11] Adji Tjahyo Nugroho, Kondisi Daerah Tangkapan Sungai Bawah Tanah Karst Gunungsewu Dan Kemungkunan Dampak Lingkungannya Terhadap Sumber Daya air (Hidrologis) karena Aktivitas Manusia, Fakultas Geografi UGM, [12] Laporan Listrik Pedesaan, PT PLN Persero UPJ Tuban, 2007-2009 [13]..., 2010, Peta Daerah Kecamatan Rengel, URL:http://www.googlemap.com/ [14] Mokhtar Mohamad, Data Monografi Desa Rengel 2009, Kantor Kepala Desa Rengel, 2010 [15] Mahmudsyah Syariffuddin, Ir. H. M.Eng., Statistik PLN, 2008 [16]..., 2007, 62 Desa di Kabupaten Tuban Krisis Air, URL:http://www.Tempointeraktif.com/ [17] Kalsim Dedi Kusnadi, Ir.,M.Eng, Irigasi Pompa, Bagian Teknik Tanah dan Air, FATETA IPB, 2001 [18] Rahmadi Cahyo, Tinjauan Khusus Gua Ngerong, Rengel, Bidang Zoologi, Puslit Biologi-LIPI, 2002 DAFTAR RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Lamongan, Jawa Timur pada Tanggal 30 Mei 1987 dengan nama lengkap Anggie Priyowinata, dilahirkan sebagai anak ke-2 dari 2 bersaudara pasangan Soeprijono dan Listiadah yang bertempat tinggal di Lamongan, Jawa Timur. Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro, Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepeluh Nopember Surabaya. Jenjang pendidikan yang telah ditempuh adalah sebagai berikut : SDN Made III, Lamongan, lulus tahun 1999 SMPN 1, Lamongan, lulus tahun 2002 SMU Negeri 2, Lamongan, lulus tahun 2005 Tahun 2005 terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepeluh Nopember Surabaya. 10