Pengembangan Kincir Air Sebagai Pembangkit Listrik untuk Kebutuhan Lokasi Wisata Bendungan Desa Menaming Rokan Hulu
Riau
Development of a Waterwheel as a Power Plant for the Necessity of Dam Tourism Locations in Menaming Rokan Hulu Village, Riau
Asral 1* , Yuli Handika 2 , Ferdinandus Pekei 3
1,2,3 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Riau Jl. HR Soebrantas Kampus Bina Widya Km 12,5 Simpang Baru, Pekanbaru, Riau 28293 – Indonesia *E-mail corresponding author: asral@lecturer.unri.ac.id
Received: 27 Juli 2023; Revised: 31 Agustus 2023; Accepted: 25 Oktober 2023
Abstrak. Bendungan Menaming berada di Desa Menaming terpisah sekitar 3 km dari pemukiman penduduk sehingga  jauh  dari  jangkauan  penyedia  layanan  listrik.  Air  dari  bendungan  didistribusikan  melalui saluran irigasi  ke  persawahan  dan  perikanan  warga  mengandung  banyak  daya  hidrolis.  Kegiatan  pengabdian masyarakat bertujuan untuk menyediakan kebutuhan daya listrik dengan mengembangkan pembangkit listrik pikohidro karena lokasi sedang dalam pengembangan untuk dijadikan kawasan wisata. Pemanfaatan sumber daya air pada saluran irigasi dapat dilakukan dengan mengembangkan kincir air sebagai penggerak generator listrik.  Pembangkit  listrik  dengan  penggerak  kincir  air  aliran  bawah  sangat  cocok  dikembangkan  karena pembuatan  dan  perawatannya  mudah.    Disamping  itu  struktur  dan  bentuk  kincir  air  dapat  menambah keindahan dan daya tarik bagi pengunjung lokasi wisata. Sekarang telah terpasang pembangkit listrik tenaga air  dengan  daya  total  sekitar  70  Watt.  Listrik  ditansmisikan  menggunakan  kabel  melalui  tiang  listrik  dan masing-masing dipasang sebuah lampu LED (Light Emitting Diode). Selanjutnya pada salah satu warung di dalam lokasi wisata dibuat instalasi lampu dan stopkontak untuk charging hand phone . Lampu juga terpasang pada sebuah rumah yang berdekatan.
Kata Kunci: Dam; irigasi; kincir air; listrik; wisata;
Abstract. The Menaming Dam is located in Menaming Village, about 3 km apart from residential areas, so it is  far  from  the  reach  of  electricity  service  providers.  Water  from  the  dam  is  distributed  through  irrigation channels  to  residents'  rice  fields  and  fisheries  containing  a  lot  of  hydraulic  power.  Community  service activities aim to provide electrical power needs by developing a pico-hydro power plant because the location is  being  developed  to  become  a  tourist  area.  Utilization  of  water  resources  in  irrigation  can  be  done  by developing a waterwheel as driving for electricity generators. The power plant with an undershot waterwheel is very suitable to be developed because it is easy to manufacture and maintain. Besides that, the structure and shape can add to the beauty and attractiveness of visitors to tourist sites. Now a hydroelectric power plant has been installed with a total power of about 70 W. Electricity is transmitted using cables through the power poles and  an  LED  light  is  installed  on  each  of  them.  Furthermore,  in  one  of  the  stalls  in  the  tourist  location, installation  of  lights  and  sockets  for  charging  mobile  phones  was  made.  Lights  were  also  installed  in  an adjacent house.
Keywords: Dam; electric; irrigation; tourism; water wheel.

## 1. PENDAHULUAN
Menaming  adalah  suatu  desa  yang  terletak  di  Kabupaten  Rokan Hulu,  Kecamatan  Rambah. Berada di hulu daerah aliran Sungai Menaming merupakan sub daerah aliran Sungai Rokan Kanan di  Provinsi  Riau. Terletak  pada  0°51′54.38″ N  dan  100°02′40.33″  E  berjarak  sekitar  3  kilometer dari  perumahan  penduduk  tanpa  adanya  aliran  listrik  menjadikan  lokasi  ini  terisolir  dari  sumber penyedia layanan listrik PLN. Pada lokasi tersebut telah dibangun sebuah bendungan air bertujuan menyediakan air untuk persawahan dan perikanan. Karena tempatnya strategis berada diperlintasan jalan  ke  lahan  pertanian  lokasi  tersebut  telah  menjadi  tempat  persinggahan  bagi  warga  yang kemudian  dimanfaatkan  untuk  berjualan  makanan  dan  kebutuhan  lainnya.  Disamping  itu  karena pemandangannya yang indah dan lokasinya luas banyak pengunjung dari dalam bahkan luar desa yang  sengaja  datang  berkunjung  untuk  menikmati  suasana  alam  yang  damai.  Kondisi  di  lokasi Bendungan Menaming dapat dilihat pada Gambar 1.
(a) (b)                                        (c) Gambar 1 . Gambaran keadaan disekitar Bendungan Menaming, a) bendungan, b) warung, dan
c) aktivitas petani sawit
Pemanfaatan ilmu pengetahuan dan teknologi dalam menyelesaikan masalah adalah terbukti berhasil  jika  merujuk  kepada  kegiatan  yang banyak  dilakukan oleh  peneliti  di  masa  ini. Relevan dengan permasalahan tersebut telah dilakukan pengujian kincir air untuk menghasilkan daya listrik dan menaikan air bersih disaluran irigasi Desa Koto Tibun Kampar (Asral et al., 2017, 2019). Aliran air pada saluran irigasi yang tersedia di lokasi dapat dimanfaatkan untuk menggerakan roda kincir tanpa mengganggu kebutuhan masyarakat pengguna sumber air. Maka dari itu kegiatan pengabdian ini akan memanfaatkan hasil penelitian yang sudah berhasil dilakukan tersebut.
Disamping  itu  berbagai  kajian  mengenai  pemanfaatan  energi  maupun pengaturan  keperluan energi  pada  saluran  air  skala  kecil  telah  menjadi  topik  penelitian  yang  dilakukan  oleh  beberapa peneliti,  seperti:  pengefisienan  pemakaian  air  dan  penggunaan  energi  untuk  modernisasi  saluran irigasi, (Tarjuelo et al., 2015), pengaturan / optimalisasi penggunaan sumber daya air untuk irigasi, konsumsi  dan  pembangkit  listrik  tenaga  air  (Wu  &  Chen  2013),  nilai  ekonomi  kincir  air  yang digunakan untuk memompakan air sungai ke lahan pertanian (Dewi, 2011). Pemakaian kincir air untuk menaikan air dari  saluran irigasi ke lahan pertanian, untuk mengatasi masalah kekurangan pasokan air pertanian karena ketinggian air yang kurang (Darmawi et al., 2011).
Kemudian usaha untuk meningkatkan produksi energi oleh pembangkit daya air juga menjadi perhatian oleh peneliti dan berhasil mengaplikasikan sistem pembangkit daya air siklus gabungan (Liu dan Packey 2014). Pada daerah yang memanfaatkan sumber daya alamnya untuk pemenuhan kebutuhan khususnya daya listrik, demi kesinambungan dan peningkatan daya listrik maka cocok diterapkan teknologi energi hybrid turbin mikrohidro dan panel surya (Madi et al., 2022). Pengujian prestasi,  rugi-rugi  daya  dan  estimasi  daya  mekanik  pada  kincir  air  perlu  dilakukan  sebelum penerapan (Quaranta et al.,2015). Perancangan merupakan tahapan terpenting dari suatu tindakan
mengaplikasikan suatu peralatan dengan memaparkan secara keseluruhan perancangan komponen utama pada kincir air (Quaranta, 2018). Penerapan kincir air yang merupakan salah satu teknologi tradisional  sangat cocok dikembangkan untuk mengatasi masalah dengan cara ramah lingkungan (Heider  et  al.,  2022).  Berdasarkan  suatu  analisis  bahwa  penerapan  generator  mikrohidro  sebagai pembangkit listrik memberikan manfaat yang sangat banyak bagi masyarakat sehingga mendapat respon yang sangat baik (Madi et al., 2021). Sementara itu data dan teori mengenai turbin air skala kecil adalah sangat terbatas, sehingga sangat sulit mencari referensi sebagai bahan ajar.
Berdasarkan  hasil  survei  dan  mempertimbangkan  berbagai  kajian  dari  literatur  bahwa pengembangan sebuah pembangkit listrik dapat menjadi penyelesaian masalah ketersediaan daya listrik.  Air  pada  saluran  irigasi  dapat  dimanfaatkan  untuk  menggerakan  kincir  air  tanpa mempengaruhi jumlah volume air untuk kebutuhan persawahan dan perikanan. Jumlah daya listrik yang dihasilkan sesuai dengan keadaan potensi energi air dilokasi. Keadaan sumber daya air dengan kandungan energi kecil sesuai untuk pembangkit listrik pikohidro. Selama saluran air irigasi belum dimodifikasi maka sebuah pembangkit listrik dengan kincir air tipe undershot sebagai penggerak cocok  diterapkan.  Tujuan  kegiatan  pengabdian  ini  adalah  menyediakan  daya  listrik  untuk penerangan dan charging hand phone di lokasi wisata bendungan menaming.

## 2. METODE
Tahapan  kegiatan  dimulai  dengan  melakukan  survei  ke  lokasi  dan  mengumpulkan  referensi pendukung yang bisa dijadikan dasar untuk anjut ke tahapan berikutnya. Diskusi diperlukan untuk membahas  segala  kemungkinan  untuk  pelaksanaan  kegiatan.  Perancangan  menjadi  tahapan selanjutnya  untuk  mendapatkan  ukuran  dan  komponen  peralatan  yang  sesuai  untuk  diterapkan. Pembuatan dilakukan di Laboratorium Teknologi Mekanik Universitas Riau khusus kincir air dan transmisi mekanik. Untuk memasang peralatan setiap komponen diangkut ke lokasi menggunakan truk. Setelah pemasangan maka dilanjutkan dengan pengujian dan monitoring. Diagram alir kegiatan pengabdian dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram alir metode penerapan pembangkit listrik tenaga air pikohidro
Kegiatan dilakukan dengan menerapkan teknologi pembangkit listrik tenaga air dibuat sesuai dengan potensi daerah (Butera dan Balestra, 2015) dan penerapan harus mengacu kepada hasil dari
Mulai Perancangan sistem PLTPH Selesai Survei lokasi dan studi literatur Pemasangan PLTPH dan Instalasi listrik Monitoring dan Evaluasi Pembuatan Kincir Air dan transmisi mekanik
Diskusi Tim Pelaporan
suatu kajian (Williamson et al.,2014). Oleh sebab itu sebuah kincir air  dapat dikembangkan yang berfungsi  memutar  generator  sehingga  menghasilkan  daya  listrik.  Daya  listrik  yang  dihasilkan langsung bisa digunakan untuk keperluan masyarakat. Lokasi pengabdian bertempat di Bendungan Desa  Menaming  Kecamatan  Rambah  Kabupaten  Rokan  Hulu  Riau.  Dari  lokasi  telah  dilakukan survei  atas  potensi  sumber  daya  air  dan  keadaan  aktivitas  kehidupan  masyarakat,  seperti  terlihat pada  Gambar  3.  Pada  kawasan  tersebut  terlihat  sangat  cocok  dikembangkan  sebuah  pembangkit listrik untuk memenuhi kebutuhan dasar guna kemajuan suatu kawasan.
(a)                                            (b)                             (c) Gambar 3 . Survei potensi sumber daya dan kondisi masyarakat, a) persiapan alat ukur aliran,
b) pengukuran aliran, dan c) warung tempat kumpul masyarakat.
Berdasarkan survei kemudian dilakukan perancangan untuk memperoleh sebuah kincir air yang sesuai  untuk  pembangkit.    Kincir  air  yang  tepat  adalah  tipe undershot karena  pemasangan  lebih mudah  dan  sesuai  dengan bentuk  saluran  air  yang  tersedia.  Ukuran utama  kincir  adalah  diameter luar 2,44 m, lebar 1,2 m dan jumlah sudu 12 buah. lokasi tempat pemasangan yaitu pada saluran irigasi berjarak 10 m ke hilir dari bendungan. Hasil lengkap perancangan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Dimensi dan spesifikasi kincir air tipe undershot Nama Komponen Ukuran Satuan Diameter luar kincir air 2,44 m Kecepatan keliling kincir 0,11 m/s Putaran kincir 0,83 rpm Jumlah sudu 12 satuan Jarak antar sudu bagian luar 0,63 m Jumlah sudu yang aktif 1,28 s Volume air yang diterima oleh tiap sudu 0,19 m 3 Lebar kincir 1,20 m Panjang sudu 0,57 m Diameter dalam kincir 1,3 m Daya hidrolik air masuk turbin 1,16 Kw Daya output 884,84 W Diameter poros 80,66 mm
Tahapan selanjutnya adalah membuat kincir air untuk dipasang di lokasi. Pembuatan dilakukan mengikuti proses dan tata cara yang berlaku dalam suatu pembuatan, Dalam pembuatan pekerjaan yang dilakukan meliputi memotong, mengelas/menyambung, membubut dan finishing. Komponen lainnya seperti bantalan, puli-sabuk dipilih berdasarkan kebutuhan sesuai dengan perhitungan dan keadaan lapangan. Gambaran proses pembuatan seperti ditunjukan pada Gambar 4.
(a) (b)
(c)                                                    (d) Gambar 4 . Proses pembuatan kincir air, a) pemotongan plat, b) penandaan gambar rancangan, c)
pemasangan sudu, dan d) finishing .
Karena pembuatan di lakukan di bengkel maka diperlukan usaha untuk memindahkan kincir air ke lokasi di menaming yang berjarak 180 km. Kincir air diangkut menggunakan truk pengangkut untuk dipasang pada saluran irigasi. Pemasangan dibantu oleh masyarakat dan mahasiswa Kukerta hingga pembangkit terpasang sempurna. Perakitan dan penyetelan keseluruhan sistem pembangkit dilakukan  di  lokasi  hingga  siap  untuk  digunakan.  Pemasangan  sistem  pembangkit  listrik  seperti ditunjukan pada Gambar 5.
(a) (b)
(c)                                                        (d) Gambar 5 . Proses pemasangan pembangkit listrik di lokasi , a) pemindahan dari truk pengangkut, b) pemindahan ke tempat pemasangan, c) penempatan, dan d) keadaan lokasi setelah terpasang

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk  memastikan  bahwa  peralatan  berfungsi  dengan  baik  dan  bermanfaat  oleh  masyarakat maka dilakukan proses pengujian. Pengujian dilakukan setelah selesai penempatan kincir air pada saluran  irigasi  desa  menaming  dan  memasang  sistem  transmisinya  hingga  generator  mencapai putarannya untuk menghasilkan tegangan. Untuk menghemat waktu pengujian terhadap kapasitas pembangkti  dilakukan  selama  seminggu  sehingga  diperoleh  data  yang  diinginkan,  seperti  dapat dilihat  pada  Tabel  2. Pengujian  bertujuan untuk mengetahui beban  listrik  maksimum  yang  dapat ditanggung oleh pembangkit.
Tabel 2. Hasil pengujian kapasitas pembangkit selama seminggu
Hari ke Tegangan (Volt) Kuat Arus (I) Daya, beban (Wat) 1 10 0,5 5 8 1,125 9 7 3,6 25 6 10,6 64 2 9,8 0,51 5 7,7 1,16 9 6,8 3,67 25 5,8 12,03 64 10 0,5 5 3 8 1,125 9 7 3,6 25 6 10,6 64 4 10 0,5 5 8 1,125 9 7 3,6 25 6 10,6 64 5 9,9 0,54 5 7,9 1,13 9 6,9 3,62 25 5,9 10,64 64 6 10 0,5 5 8 1,125 9 7 3,6 25 6 10,6 64 7 10 0,5 5 8 1,125 9 7 3,6 25 6 10,6 64
Dari  hasil  yang  ditunjukan  ini  maka  tujuan  pengabdian  yang  dapat  dicapai  adalah  telah terpasangnya pembangkit listrik di lokasi untuk melayani kebutuhan kegiatan pariwisata. Manfaat lain adalah dapat menambah keindahan lokasi wisata seperti yang terlihat pada Gambar 6.
(a)                                                             (b)
Gambar 6 . Kondisi terpasang kincir air menambah keindahan lokasi objek wisata. a) pemandangan dari sisi masuk lokasi, dan b) lokasi pemasangan lampu.
Pemasangan  tiang  listrik  pada  lokasi  wisata  dimulai  dari  yang  berdekatan  denagn  lokasi pembangkit, untuk tiang rangkaian kabel menuju tempat dipasangnya lampu penerangan. Gambar 7  memperlihatkan  posisi  pemasangan  tiang  listrik.  Pada  tiang  listrik  juga  dipasang  1  buah  bola lampu untuk penerangan pada lokasi tersebut. Kabel listrik terus disambung melalui tiang hingga dekat ke sebuah warung, dimana selanjutnya dilakukan pemasangan instalasi listrik.
(a)                                        (b)                                     (c)
Gambar 7 . Lokasi pemasangan tiang listrik. a) di sisi masuk dekat pembangkit, b) di pintu masuk, dan c) di samping warung.
Setelah tiang terakhir maka arus listrik di bawa ke warung berdekatan dan dipasang pula sebuah lampu  dan  stopkontak  untuk  keperluan  berbagai  macam  contohnya charging  hand  phone .  Daya yang  tersisa  kemudian  diteruskan  lagi  kesebuah  rumah  warga  yang  berada  dekat  dengan  lokasi, seperti terlihat pada Gambar 8.
(a)                                 (b) Gambar 8 . Pemasangan stopkontak dan lampu di rumah warga, a) stopkontak di warung, dan
b) lampu di rumah warga.

## 4. SIMPULAN
Dari kegiatan pengabdian ini dapat dibuat beberapa kesimpulan sebagai berikut:
1.  Pembangkit  listrik  terpasang  di  saluran  irigasi  bendungan  menaming dapat  menyediakan daya listrik hingga 70 Watt.
2.  Daya  listrik  yang  dihasilkan  dapat  memenuhi  kebutuhan  listrik  sebuah  warung  dan spot charging hand phone di lokasi wisata bendungan menaming.
3.  Untuk menjawab kebutuhan warga sekitar sebuah titik instalasi listrik terpasang di sebuah rumah warga yang berhampiran dengan lokasi.
4.  Daya  listrik  yang  dihasilkan  belum  mencukupi  kebutuhan  secara  keseluruhan  dan  mitra meminta untuk penambahan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih yang mendalam disampaikan kepada Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat  Universitas  Riau  (LPPM-UNRI)  atas  dukungan  dana  dan  pengelolaan  hingga terlaksananya  kegiatan  yang  sangat  banyak  manfaat  ini.  Juga  kepada  aparat  pemerintahan  Desa Menaming  dan  pemuda  yang  telah  memberikan  kerja  sama  serta  perhatian  yang  tulus  terhadap pengembangan pembangkit listrik di lokasi.

## REFERENSI
Asral, Akbar, M., & Syafri. (2017). The Performance of Undershot Water Turbine Combined With Spiral  Tube  Pump  On  Empowerment  of  Energy  Resources  Local  Contiguous  Small  River. Journal of Ocean, Mechanical and Aerospace , 42(1),19-23. DOI: 10.31227/osf.io/s3ep8.
Asral, Huda, F., & Akbar, M. (2019). Two water wheels performance in series for Empowerment of  irrigation .  Proceeding  the  International  Conference  on  Design,  Energy,  Materials  and Manufacture, 24-25 October 2018, Bali-Indonesia. DOI 10.1088/1757-899X/539/1/012025.
Asral, Fatra, W., & Yasri, I. (2019). The Performance of Undershot Water Wheel On Irrigation with Four  Steps  Mechanical  Transmission  and  A  Flywheel. International  Journal  of  Engineering and Technology (IJET) , 10(6), 1744-1750. DOI: 10.21817/ijet/2018/v10i6/181006045.
Butera, I., & Balestra, R. (2015).Estimation of the Hydropower Potential of Irrigation Networks. Renewable  and  Sustainable  Energy  Reviews ,  48(5),  140–151.  https://doi.org/10.1016/j.rser. 2015.03.046.
Dewi,  E.P.  (2011). Analisa  Sumbangan  Nilai  Ekonomis  Air  Pada  Kincir  Air  Irigasi  Terhadap Pendapatan Petani dan Masyarakat Tani . Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Andalas Padang.
Darmawi, S.R., Bernas, S.M., & Imanuddin, M.S. (2011). Hambatan dan Tantangan Pemanfaatan Aliran  Air  Pada  Saluran  Irigasi  Sekunder  Untuk  Memompakan  Air  Kelahan  Persawahan Sebagai  Dukungan  Bagi  Pengelolaan  Lahan  Sub-Optimal  Di  Desa  Bangun  Sari  Telang  II- Kabupaten Banyuasin . Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.
Heider,  K.,  Quaranta,  E.,  Aviles,  J.M.G.,  Lopez,  J.  M.R.,  Balbo,  A.L,  &  Scheffran,  J.    (2022). Reinventing  the  wheel  –  The  preservation  and  potential  of  traditional  water  wheels  in  the terraced  irrigated  landscapes  of  the  Ricote  Valley,southeast  Spain. Agricultural  Water Management , 256, 107240. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2021.107240.
Madi, Naimah, K., Hariyanto, D., Ikhram, R., Rahmadi, I., Kusuma, A.P., Hasbiyalloh, & Rafi, R. (2021).    Analisis  Tingkat  Kepuasan  Masyarakat  Terhadap  Penerapan  Generator-Mikrohidro Sebagai  Sumber  Energi  Listrik  di  Dusun  Batu  Saeng,  Lampung. Jurnal  Pengabdian  Pada Masyarakat , 6 (3), 811-822. DOI: https://doi.org/10.30653/002.202163.815.
Madi, Yunesti, P., Praseptiawan, M., Rafi, R., & Kusuma, A.P. (2022). Penerapan Teknologi Energi Hybrid:  Turbin  Mikrohidro  dan  Panel  Surya  Untuk  Menambah  Produksi  Energi  Listrik  di Dusun  Batu  Saeng, Tanggamus, Lampung. Jurnal Pengabdian Pada  Masyarakat ,7  (3), 592- 601. https://doi.org/10.30653/002.202273.149.
Quaranta,  E.,  &  Revelli,  R.  (2015).  Performance  Characteristics,  Power  Losses  and  Mechanical Power Estimation for a Breastshot Water Wheel. Energy , 87, 315-325. https://doi.org/10.1016/j.energy. 2015.04.079.
Quaranta, E. (2018). Stream water wheels as renewable energy supply in ﬂowing water: Theoretical considerations, performance assessment and design recommendations. Energy for Sustainable Development , 45, 96-109. https://doi.org/10.1016/j.esd.2018.05.002.
Tarjuelo, J. M., Diaz ,  J.A.R, Abadía, R., Camacho, E., Rocamora, C., & Moreno, M.A. (2015). Efficient  Water  and  Energy  Use  in  Irrigation  Modernization:  Lessons  from  Spanish  Case
Studies. Agriculture Water Management , 162, 67-77.
https://doi.org/10.1016/j.agwat.2015.08.009.
Wu, Y.,    &  Chen,  J.  (2013).  Estimating  irrigation  water  demand using  an  improved  method  and optimizing reservoir operation for water supply and hydropower generation: A case study of the Xinfengjiang reservoir in southern China. Agriculture Water Management , 116, 110-121. https://doi.org/10. 1016/j.agwat.2012.10.016.
Williamson, S.J, Stark, B.H, & Booker, J.D. (2014). Low Head Pico Hydro Turbine Selection Using a  Multi-Criteria  Analysis. Renewable  Energy ,  61,  43-50.  https://doi.org/10.1016/j.renene. 2012.06.020.