STUDI ANALISA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR ALTERNATIVE MICROHYDRO
Badaruddin 1 , Jonathan Pedro Suwarjono 2
1,2 Jurusan Elektro, Universitas Mercu Buana Jl. Meruya Selatan, Kebun Jeruk - Jakarta Barat. Telepon: 021-5857722 (hunting), 5840816 ext.2600 Fax: 021-5857733 Email: bsulle@gmail.com
Abstrak -   Potensi   tenaga   air   di Indonesia    cukup    besar    yaitu    ± 75.000 MW yang tersebar di seluruh wilayah   Indonesia.   Potensi   tenaga air    tersebut    belum    dimanfaatkan secara optimal dan hanya sekitar 6% saja yang  sudah dimanfaatkan untuk PLTA, PLTM, dan PLTAAeMH. Pembangunan    Pembangkit    Listrik Tenaga  Air  Alternative  cibeling  ini dibangun    oleh    ESP-USAID    dan masyarakat  daerah  setempat  dalam program        PES        (        Payment Environmental      Services)      untuk melindungi        kawasan        Taman Nasional  Gunung  Gede  Pangrango dan   untuk   membantu   masyarakat mendapatkan  kehidupan  yang  lebih baik tanpa merambah hutan.
Kata  kunci : Microhydro, PLTA,

## PLTM, PLTAAeMH
Abstract -  Potential  water  power  in indonesia   big   enough   that   is   ± 75.000 mw widespread in all indonesia  area.    Potential    water power   not   yet   maked   use   in   an
optimal  fashion  and  only around  6% maked  use  to  PLTA,  PLTM,   and PLTAAMH.
Water   power   station   development alternative   Cibeling   this   built   by ESP-USAID     and     local     region society  in  PES  program  (Payment Environmental  Services)  to  protects big    mount    national    park    area pangrango  and  to  help  society  gets life better without clear away forest. Keywords : Microhydro, PLTA, PLTM, PLTAAeMH

## PENDAHULUAN
Energi listrik dalam kehidupan sehari-hari memiliki peranan penting dalam hal ini dapat dilihat bahwa energy listrik  dan  kondisi  ekonomi suatu wilayah sangat erat pengaruhnya.  Hal  ini  ditandai  pula oleh  besar kecilnya  pemanfaatan energy listrik,  akan  menunjukan tingkat  kesejahteraan  suatu wilayah. Namun  pada     beberapa wilayah masih   belum   mendapatkan   suplai
energy  listrik  yang  disebabkan  oleh kondisi topografi wilayah tersebut. Untuk   mengatasi   masalah   kondisi topografi  dan  ketersediaan  supplay sumberdaya  listrik  bagi  masyarakat tersebut,    maka    perlu    dilakukan pencarian    supplay    energi    listrik alternative     untuk     menggantikan pelayanan  dari  PLN  tersebut,  salah satu sumber energi listrik alternative adalah dengan memanfaatkan tenaga mekanik  dari  sumberdaya  aliran  air yang     banyak     terdapat     dikedua daerah             tersebut.             Untuk memanfaatkan sumberdaya mekanik air       tersebut       adalah       dengan membangun    fasilitas    pembangkit listrik skala kecil (mikrohydro) yang sesuai  dengan  kondisi  topografis  / geografis daerah tersebut.

## Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian penelitian ini adalah untuk pengkajian lebih lanjut/mendalam    tentang  daya turbin,  daya  yang dibangkitkan  dan optimasi perancangan runner pembangkit  listrik  tenaga microhydro yang berada di kampung Gunungbatu  desa  cinagara  caringin- bogor jawa barat
Pembatasan Masalah
Mengingat  luasnya  permasalahan yang  akan  dibahas,  maka  dalam penelitian ini hanya  membahas mengenai:
a)         Potensi  air  yang  tersedia  di cibeling, sebagai sumberdaya penggerak turbin
b)        Penentuan     lokasi     power hause dan  desain  pembangkit  yang akan di realisasikan.
c)         Analisa   teknik   pembangkit yang akan di kerjakan
LANDASAN TEORI Persyaratan PLTAAMH Pembangkit    Listrik Tenaga    Air Alternative Microhydro    memiliki beberapa persyaratan    yang   harus terpenuhi sebelum   pembangkit   ini dapat dibangun  pada  suatu  wilayah. Beberapa   persyaratan   yang   harus terpenuhi  untuk  Pembangkit  Listrik Tenaga  Air  Alternative  Microhydro antara lain:
a)  Bersekala      kecil,      hanya digunakan untuk menutupi atau mengganti kekurangan pasokan listrik  PLN.  Biasanya diletakkan    pada  kawasan yang tidak  terjangkau  oleh kabel distribusi primer PLN.
b) Memiliki    Sungai    sebagai sumber daya penggerak turbin/kincir memiliki kontinuitas air sepanjang tahun.
c)   Memiliki    Debit    dan    beda
elevasi yang  mencukupi. Memiliki Cacthman Area atau daerah   tangkapan   air   yang luas,  ini  di  karenakan  untuk menjaga       kontinuitas       air sungai  yang  akan  di  gunakan untuk sumber daya penggerak turbin.

## Studi Kelayakan PLTAAMH
Tidak    semua  tempat    pada suatu sungai dapat digunakan untuk membanggun suatu Pembangkit LIstrik Tenaga Air Alternative
Microhydro.  Jika  sepanjang tahun sungai  tidak  kering dengan  debit  air yang cukup besar dan memiliki beda elevasi  yang mencukupi,  maka  tidak perlu    di    ragukan    lagi       tempat tersebut  layak  di   bangun Pembangkit Listrik Microhydro.
Selain  itu,  ada beberapa hal yang     perlu mendapat perhatian dalam  membangun suatu Pembangkit  Listrik  Tenaga Air Alternative Microhydro, yaitu:
•   Bendungan        /        Daerah Penyerapan Air
•   Saluran Pengantar (intake)
•   Kolam    Penampung    (head Tank)
•   Pipa Pesat (penstock)
•  Gedung  Pembangkit  (Power house)
•   Turbin dan Generator
Perencanaan PLTAAMH
Perencanaan  suatu  Pembangkit Listrik Tenaga Air Alternative microhydro tidak jauh berbeda dengan perencanaan Pembangkit Listrik  Tenaga  Air pada  umumnya. Hal   –   hal   yang   perlu   dilakukan dalam perencanaan Pembangkit
Listrik Tenaga Air Alternative Microhydro adalah sebagai berikut:
•  Pengumpulan data
•  Survey lokasi
•  Pengukuran debit air
•  Pengukuran potensi tenaga air
Berdasarkan  hal-hal  tersebut  dapat di   tentukan   gambaran   awal   dari pembangkit listrik ini.
Pembangkit   Listrik   Tenaga   Air Alternative Microhydro Cibeling Kondisi      Alam      Dan      Lokasi Pembangkit
Pembangunan         pembangkit listrik      tenaga      air      alternative
microhydro ini  merupakan bagian dari konsep PES (Payment environmental services)  dari proyek ESP( Environmental Services
Program)  yang merupakan  program dari USAID.
Sungai
cibeling secara administratif    termasuk  kedalam Desa  Cinagara,  tepatnya  di  sekitar Kampung  Cibeling  dan Kampung Tangkil,   Sungai   Cibeling   terletak pada koordinat BT: 106° 51' 25.39" ; LS: 6° 44' 47.15".
Lokasi  rencana  pembuatan pembangkit  microhydro ini  berada pada aliran  Sungai  Cibeling  yang bermuara  pada  kawasan  Hutan Taman  Nasional  Gunung  Gede- Pangrango. Menurut hasil pengamatan secara langsung dilapangan  pada  survey  31  Maret 2009     diperkirakan     aliran     debit Sungai  Cibeling ini mencapai  2.000 liter  per  detik  atau  2  M 3 per  detik, sebuah  aliran  sungai  yang  cukup besar  dan  deras.  Melihat  saat  ini sudah  memasuki musim  kemarau dengan  debit  air  yang mencapai500 s/d    600  liter  per  detik  sungai  ini masih   memiliki   suplai   air   yang cukup besar.
Kondisi  daerah  resapan  atau daerah  tangkapan hujan  Sungai Cibeling ini  merupakan  hutan  yang terjaga sangat  baik  dan  merupakan wilayah Taman Nasional Gunung gede-Pangrango, dengan luas  area sekitar 1.265,5 Hektar, dengan kondisi  penggunaan  dan  peruntukan lahan saat ini sebagai berikut :
1.          Hutan 1,195.25 Ha
2.          Belukar/ Semak  0.52 Ha
3.          Kebun  11.80 Ha
4.          Sawah  18.83 Ha
5.          Ladang  36.65 Ha
6.          Pemukiman 2.83 Ha
Peta  1.  Tataguna  lahan kawasan daerah resapan Sungai Cibeling Daerah Aliran Sungai
Sumber  air  Pembangkit  Listrik Tenaga Air Alternative  Microhydro cibeling diperoleh dari Sungai cibeling  yang di  ambil  dengan  cara menyodet  dan  membuat  parit  yang di arahkan menuju bangunan pembangkit.    Sodetan    ini    berada
tepat  di  lereng  punggung Gunung Gede  Pangrango  sehingga  sungai cibeling ini  tidak  pernah  kering dan cukup deras karena memiliki
Cachment area  yang luas dan terjaga kelestariannya.
Peta   2   :   Daerah   Aliran   Sungai

## Cibeling
Sungai  Cibeling  adalah  salah  satu hulu sangai  cisadane  yang melalui beberapa  daerah  yaitu  Kab.Bogor, Tanggerang  Selatan,  Kab.Tangerang dan  Kota  Tangerang  yang memiliki alur sungai lebih dari 75 Km. Sungai Cibeling  sendiri    memiliki    alur sungai  utama 5,2  Km  dan  sungai  ini memiliki  banyak  undakan  udankan di sepanjang badan sungai. Berdasarkan hasil survey dan pengukuran dilapangan  diperoleh besarnya   aliran   dari   salah   satu sumber  air  adalah  sebesar 182 liter/detik.
Sebagian besar daerah pengaliran Sungai cibeling
merupakan   daerah   hutan   lindung
dan   persawahan   serta   kolam   juga perkampungan di bagian hilirnya.

## Hidrometri
Hasil  perhitungan  perkiraan harapan potensi  sumberdaya  air  maksimal yang  dapat  mengalir  di  Sungai Cibeling pada  saat  musim  kemarau adalah  berkisar  antara  566  s/d  600 liter  per  detik  dan  untuk  harapan debit  minimalnya  adalah berkisar antara 354  s/d  400  liter  per  detik. Contoh perhitungan  debit  asumsi potensi sumberdaya  air  dari daerah resapan  Sungai  Cibeling di  saat musim  kemarau  adalah sebagai berikut :
- Luas   daerah   resapan   :   1.265,5 Hektar
- Tingkat    curah    hujan    tahunan
:  2.500mm/thn  s/d  4000
mm/thn
Sehingga :
Jumlah hujan maksimal per tahun: 12.655.000 M 2 x  4000 mm/tahun = 50.620.000 M 3
-      Hilang      sebagai      evaporasi, evapotranspirasi, runoff dll 65 %  = 32.903.000 M 3
-  yang  menjadi  air  tanah  dan  mata air         35 %  = 17.717.000 M 3
Objek Survey Data Yang Diperoleh Kapasitas Air/ Debit air (Qd) 400 ltr/ det Tinggi Jatuh Air  Kotor(Hg) 8 mtr Tinggi Jatuh Air bersih (Hn) 7 mtr Efisiensi Turbin Yang diharapkan ( ή t) 75% Efisiensi Generator Yang diharapkan (ή g) 90% Efisiensi    pembangkit    listrik yang diharapkan/tahun 75 %
Sehingga debit maksimal  yang dapat diharapkan dimusim kemarau  adalah diperkirakan 566 s/d 600 liter/detik -  Jumlah  hujan  minimal  per  tahun: 12.655.000  M2  x  2500  mm/tahun  = 31.637.500 M 3
- Hilang sebagai evaporasi,
evapotranspirasi, runoff dll     65    % = 20.564.375 M 3
-  yang  menjadi  air  tanah  dan  mata air          35 % = 11.073.125 M 3
Sehingga  debit  minimal  yang dapat diharapkan    pada  saat    musim kemarau adalah diperkirakan 354 s/d 400 liter/detik
Analisa Teknik PLTAAMH Penentuan Jenis Turbin
PLTA  Alternative  Microhydro Cibeling   direncanakan menggunakan sebuah turbin. Untuk menentukan kapasitas  turbin dipakai referensi  water power  dan dam construction dengan menghitung kemampuan turbin    membangkitkan daya.  Daya turbin  dapat  dihitung berdasarkan  hasil  survey  lapangan yaitu:
Tabel 4.1. Hasil Survey Lapangan
Berdasarkan  table  4.1    maka  daya turbin :
P t =    9.8 . 0,75 . 0,4 . 8 P t =    23,52 Kw
Melihat  kondisi  sungai cibeling,  dengan  debit  yang tidak terlalu besar  yaitu antara 300 – 2000 ltr/ dtk dan tinggi jatuh  yang  rendah yaitu 8 meter.    Turbin  cross  flow (turbin  arus  silang)  adalah  turbin yang  paling tepat  digunakan  untuk PLTA Alternative Microhydro cibeling.
maksimum (v 2 ) Diameter turbin ( D ) 0,4 m Kelengkungan      sudu ( α) o 16 Putaran runner (n) 28 rpm Luas penampang (A) 0,4 x 0,15= 0,6 m 2 Parameter Data yang diperoleh Massa jenis fluida ( ρ )
1kN/m 3
Kecepatan aliran (v 1 ) 0,8 m/s Kecepatan           aliran 1,132 m/s
Turbin    crossflow    memiliki    sudu pengarah  untuk  memperoleh  aliran air yang optimal, dan dapat menutup aliran air keroda jalan (runner) aliran air  masuk  ke  turbin  di  atur  melalui inlet  yang  dipasang  kokoh  dengan sudu  pengarah.  Roda  jalan  terbuat dari  baja,  terdiri  dari  sejumlah  sudu (bilah)  yang  terpasang  kokoh  pada sekeliling     piringan     dan     poros ditumpu oleh sepasang bantalan bola atau luncur. Agar air dalam rumah turbin      tidak      masuk      kedalam bantalan, maka dipasang seal antara poros roda jalan dan rumah turbin.
Analisa    Optimasi    Perancangan Runner
Optimasi  perancangan  Runner turbin  crossflow dipengaruhi  oleh beberapa variabel utama  antara lain: massa jenis  fluida  ( γ) ,  kecepatan aliran air  (v), masa air (m) dan head air (Q). Berdasarkan hasil
pengamatan  dan penghitungan di lapangan di peroleh parameter
sebagai berikut: Tabel 4.2. Parameter pengukuran
lapangan
Berdasarkan tabel 4.2 maka kecepatan   keliling   dapat   dihitung sbb:
u = D . π . n
= 0,4 . 3,14 . 28
= 35,19 m/s
Berdasarkan   data   dari   tabel   4.2 maka  F x dapat  di  tentukan:  dengan asumsi α 1 = α 2
F x =  1  .  0.6  .  (35,19  –  0,8)  . (1.132 cos 16 0 – 0,8 cos 16 0 ) =  20,634 . 0,319
= 6,58 kNm/s
Jadi   impact  of  jet-nya  adalah  6,58, sehingga momen pembebanan terhadap    runner  turbin    dapat dihitung :
Dengan asumsi nilai F 1 sama dengan F x maka: M A =M B = 1/12. F 1 . b o 2
Dimana  b 0 adalah  panjang  runner yang dibentangan sehingga panjangnya  sama  dengan  keliling runner itu sendiri yaitu:
b o = 2 π r
= 2 . 3,14 . 0,2
= 1,256 m
Sehingga momen pembebanannya menjadi:
= 1/12 . 6,58 . 1,256 = 0,689 kN/s Dari  momen  pembebanan ini, maka tebat  sudu  dapat  ditentukan dengan lebih optimal.

## KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah  dilakukan,  maka  dapat ditarik kesimpulan bahwa:
a)  Turbin  yang sesuai  dengan Pembangkit Listrik Tenaga Air Alternative  Microhydro ini adalah  turbin    crossflow (turbin  aarus silang),  dengan turbin  crossflow  daya  turbin yang mampu  dibangkitkan adalah 23,52 Kw.
b)   Debit     air     pembangbangkit listrik  tenaga  air  microhydro cibeling yang digunakan adalah  400  ltr/det.  Debit  air tersebut  dapat  menyebabkan energy  terbangkitkan  adalah 18,522 Kw.
c)    Optimasi perancangan runner
ditujukan   untuk mendapatkan         pandangan
awal
dalam pemilihan bahan/material  yang akan digunakan.
d)  Pembangunan     Pembangkit
Listrik  Tenaga  Air  Alternative Microhydro  cibeling  adalah projek  dari  ESP-USAID  untuk mempertahan  hutan lindung Taman   Nasional    Gunung Gede
Pangrango
dari perahambahan  hutan  oleh masyarakat sekitar.

## Saran
Agar   lebih   ditingkatkan   lagi pengadaan     dan     pengembangan Pembangkit     Listrik     Tenaga     Air Alternative        Microhydro        pada daerah  lain  yang  belum  terjangkau oleh   jaringan   distribusi   PLN   dan penggunaan       PLTAAMH       dapat digunaakan    untuk    menggantikan pembangkit listrik energy fosil.

## DAFTAR PUSTAKA
1.   DR. A. Arismunandar dan DR. S.
Kuwahara,  teknik  tenaga listrik jilid  kedua  pembangkit  listrik tenaga  air ,    PT.  Pradnya Paramita, Jakarta 2010.
2.   Ir.             Djiteng             Marsudi, Pembangkitan Energi Listrik, PT.
Jalamas Berkatama dan STT PLN, Jakarta,2003.
3.   ……….,    Turbin    Arus    Silang    ( Cross-Flow   Turbines   )   untuk desa, yayasan Gema Aproteknika.
4.  M.M.El-Wakil  diterjemahkan  E,
Jasfli  Msc, Instalasi  Pembangkit Daya , 1992.
5.   D  Stevenson,  Wiliam,Jr, Analisis Sistem  Tenaga LIstrik, Erlangga,
Jakarta, 1984.