## Studi Kelayakan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) pada sungai Arter Desa Hurun Kecamatan Padang Cermin Kabupaten Pesawaran Lampung

## Agus Sugiri, Harmen Burhanuddin, Edo Trinando
Dosen Teknik Mesin Universitas Lampung Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung Jl. Prof. Dr. Sumantri Brojonegoro No. 1, Gedung H Lt.2, Bandar Lampung 35145 Telp.(0721)7479221, E-mail: edo3nando@yahoo.com

## Abstract
Electricity is very important in human life. In Indonesia,electricity is a basic necessity for society and industry. Electrical energy  supply in Indonesia is targeted to use the 5% comes from renewable energy, it has been included in the government regulation No. 3 of 2005. One of the power plants that are potentially is Micro Hydro Power (MHP), which is an implementation of the green energy initiative to encourage renewable energy step. If the MHP potential can be developed, then at least 12,000 MWh or 14% of Indonesia's total energy needs in 2005 are contributed by the MHP.The purpose of this final project: " Feasibility Study of micro hydro power plant (MHP) on arter river at hurun village Padang Cermin district Pesawaran region lampung " is to plan a hydroelectric  small  scale  power  plant  that  can  be  used  and  applied  as  a  fulfillment  of  electrical  energy  in Indonesia,  especially  for  people  who  can  not  enjoy  electricity.The  Procedures  to  obtaining  data  for  Head cleaner using a plastic hose method and calculation method, so the net head of 11.15 m obtained. To determine the amount of water flow, the method used is the method of floating objects, as well as doing some calculations and obtained intake capacity of 66.7 l / s. And the resulting power of 5.10 Kw. From data result, turbine suitable types is crossflowtubine.
Keywords: micro hydro power plant, water discharge, crossflow turbine .

## PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Listrik  sangat  berperan  penting  dalam  kehidupan manusia.  Di  Indonesia  listrik  merupakan  suatu kebutuhan  pokok  bagi  masyarakat  dan  industri. Pasokan  energi  listrik  di  Indonesia  ditargetkan dapat  menggunakan  5%  berasal  dari  energi terbarukan,  hal  itu  telah  dicantumkan  pada peraturan  Pemerintah  no  3  tahun  2005.  Salah  satu pembangkit listrik yang berpotensi adalah Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH), yang  merupakan  satu  implementasi  dari  green energy initiative yaitu mendorong energi terbarukan. Jika potensi PLTMH dapat dikembangkan, maka paling tidak 12.000MWh atau sebesar 14% dari kebutuhan energi total Indonesiatahun 2005 dapat disumbang dari PLTMH.PLTMH adalah pembangkit listrik berskala  kecil  (kurang  dari  200 kW ),  yang memanfaatkan  tenaga  (aliran)  air  sebagai  sumber penghasil energi.Dengan demikian, sistem pembangkit  mikrohidro  cocok  untuk  menjangkau ketersediaan jaringan energi listrik di daerah-daerah terpencil dan pedesaan.
Berikut  adalah  gambar  skema  Pembangkit  Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
. Gambar 1. PLTMH (Laymand, 1998)
Keuntungan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) :
1. Dibandingkan  dengan  pembangkit  listrik jenis  yang  lain,  PLTMH  ini  cukup  murah karena menggunakan energi alam.
2. Memiliki  konstruksi  yang  sederhana  dan dapat  dioperasikan  di  daerah  terpencil dengan  tenaga  terampil  penduduk  daerah setempat dengan sedikit latihan.
3. Tidak menimbulkan pencemaran.
4. Dapat  dipadukan  dengan  program  lainnya seperti irigasi dan perikanan.
Berdasarkan  uraian  diatas,  penulis  tertarik  untuk melakukan  penelitian  yang  berjudul  “Studi Kelayakan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)  pada  sungai Arter  Desa  Hurun Kecamatan Padang Cermin Lampung”.

## Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
1.  Mengetahui  besarnya  debit  dan head di sungai Arter desa Hurun Kecamatan Padang Cermin  Kabupaten  Pesawaran  Provinisi Lampung.
2.  Menentukan  jenis  turbin  air  yang  sesuai dengan  kondisi head dan  debit  air  sungai Arter di Desa Hurun.

## Batasan Masalah
Agar penelitian yang dilakukan dapat lebih terarah, peneliti membatasi permasalahan antara lain:
1. Pengambilan  data  debit  air  dan  head dilakukan secara langsung ( primer ).
2. Studi  potensi  ini  hanya  menentukan  jenis turbin  yang  sesuai  dengan  daerah  lokasi penelitian.
3. Pemilihan  material  turbin  tidak  dibahas dalam penelitian ini.

## METODE PENELITIAN

## Tempat dan Waktu
Penelitian  ini  dilakukan  di  Sungai  Arter  Desa Hurun  kecamatan  Padang  Cermin.  Rentang  waktu penelitian  antara  bulan  Maret  2013  hingga  Juli 2013.
Alat dan Bahan
1. Busur Kayu
2. Meteran
3. Selang Plastik
4. Benang Nilon
Metode Pengumpulan Data
1. Pembuatan Formulir
Formulir A berupa informasi dasar potensi PLTMH Formulir  B  berupa  Potensi  data-data PLTMH
2. Data Primer
Data  primer  adalah  data  yang  didapat  dari pengukuran  langsung  di  lokasi  Sungai Arter  di  Desa  Hurun  Kecamatan  Padang Cermin, Lampung meliputi beda ketinggian ( head ), debit aliran air. 3. Pengukuran Head
Pengukuran head ini  menggunakan  alat pengukuran sederhana yaitu menggunakan sehelai benang nilon dan selang plastik. Cara  kerja  pengukuran  menggunakan metode selang plastik:
a. Pengukuran dimulai diatas elevasi
permukaan air pada posisi forebay yang telah ditentukan
b. Pengukuran  selanjutnya  dengan melanjutkan  pengukuran  pada titik  yang  lebih  rendah  dari pengukuran sebelumnya.
c. Lanjutkan  pengukuran  sampai lokasi turbin yang akan ditempatkan,  jumlahkan  seluruh hasil pengukuran untuk mendapatkan head ketinggian.
Pengukuran Debit Air Primer
Suatu  sungai  akan  sangat  bervariasi  alirannya  di sepanjang  tahun,  pengukuran  dilakukan  pada  saat aliran  terendah  (musim  kemarau).  Rata-rata  aliran terendah digunakan sebagai dasar dalam perencanaa  PLTMH.  Pengukuran  debit  aliran secara  langsung  ketempat  penelitian  (pengukuran primer ).
Rumus  dasar  menghitung  debit  (  Penche,
C, 1998)  :
Q = A . V (1) Dimana : Q = Debit ( m 3 / s ) A = Luas bagian penampang basah ( m 2 ) V = Kecepatan aliran rata-rata pada luas bagian penampang basah ( m / s ).

## A. Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh diolah baik primer dimasukkan ke  dalam  rumus  empiris,  kemudian  data  dari perhitungan  disajikan  dalam  bentuk  tabulasi  dan grafik dan dari perhitungan tersebut dapat diketahui besarnya  potensi  yang  dapat  digunakan  sebagai PLTMH untuk Sungai Arter Desa Hurun.
Berikut di bawah ini adalah gambar diagram alir metode penelitian

## Diagram Alir Metode Penelitian
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Kondisi Daerah Studi
Rencana  PLTMH  terletak  di  kecamatan  Padang Cermin,    Kabupaten  Pesawaran,    Propinsi Lampung. Di rencana lokasi studi ini mengalir anak sungai  Arter  yang  berpotensi  untuk  dijadikan sumber  pembangkit  listrik  tenaga  air  skala  kecil (PLTMH).  Kondisi  DAS  (Daerah  Aliran  Sungai  ) berupa  hutan  yang  sudah  diolah  oleh  penduduk
menjadi  lahan  pertanian  dan  perkebunan  coklat, sungai  ini  memberikan  debit  aliran  dan  head  yang cukup ideal untuk di buat PLTMH.

## Data Primer
1. Debit sungai(metode benda apung) Data yang diperoleh : Q = V a . A . 1000   s l /
Q = 0,204 m/s x 0,3270 m 2 =,0,0667 (m 3 /s) = 66,7 (l/s)
2. Data Head gross
Dari  pengukuran  metode  benang  nilon didapat head gross setinggi 741 cm dan dengan menggunakan  metode  selang  plastik  385 cm , jadi  total  keseluruhan head  gross 1126 cm = 11,26 m .

## 3. Diameter pipa penstock
Persamaan Diameter pipa (Penche, 1998) : Dimana : n  =  koefisien  kekasaran  material, untuk bahan PVC n = 0,009 (Pence, 1998)
D p = 2,69 1875 , 0 2 2 . .         H L Q n p (2) = 0,301 m = 11 inchi.
4. Menentukan Head efektif
a. Friction loss (H f )
       g Dp Vp Lp f Hf 2 . . . 2 (3) 𝑓 = koefisien pada diameter pipa penstock 𝑓 = 124,5 018 , 0 2 1 2            Dp n (4) 𝐴 𝑝 = area potong melintang pipa penstock
𝐴 𝑝 =3,14 071 , 0 4 2        Dp (5)
𝑉 𝑝 = kecepatan aliran di penstock ( m / s )
s m Ap Q Vp / 9 , 0   (6) 𝐻 𝑓 = 0,018 m x x x 074 , 0
301 , 0 81 , 9 2 9 , 0 30 2       
b. In let loss (H e )
F e = 0,5 koefisien bentuk inlet
Start Studi Literatur Pengambilan Data Primer 1. Debit & Head
2. Data Kependudukan
Data Hasil Penelitian Analisis Data dan Pembahasan Kesimpulan dan Saran Selesai Head Efektif Debit Daya out put Estimasi Biaya
m g Vp Fe He 022 , 0 . 2 ..   (7)
c. Valve loss (h v ) F v = 0,1 koefisien jenis katup (butterfly katup)
m g Vp Fv Hv 004 , 0
. 2 ..  
(8)
d. Bend loss (kerugian belokan) h o h o = 10% . (h f + h e + h v ) (9)
= 0.01 m H loss total = (h f + h e + h v +h o )  =.0,11 m H efektif = H gross H loss
(10)
= 11,26   0,11= 11,15 m
5. Daya ( P ) Dimana: 𝜌 = 1000 kg / m 3 η    =  70  %  =  0,7  (layman2  europa. dg17hydro)
P = 𝜌 . Q . g . H . η (11)
= 5107,02 Wat t = 5,10702 kW
6. Kecepatan spesifik (N s ) 4 5 2 1 . Hefs e N Ns 
(12)
1 Kw
= 1,341 HP
Ne = 5,10702 Kw = 6,848 HP 𝑛 11 = 40 (koefisien crossflow T13) (JICA, 2003)
rpm Hnet D n n 74 , 443 11   (13) Ns = 99 , 56 5 , 11 848 , 6 74 , 443 4 5 2 1  x
Berikut ini tabel untuk menentukan jenis
turbin
Tabel 1. Nilai yang diperlukan untuk menentukan
turbin . No Keterangan ( symbol ) Nilai 1 Putaran Spesifik (N s ) 56,99 2 Head efektif (H e ) 11,15 m 3 Daya turbin 5,107 kW 4 Debit aliran 0,0667 m 3 /s
Dengan  daya  turbin  sebesar  5,107 kW maka Pembangkit Listrik yang dipakai adalah
Pembangkit Listrik Micro-Hydro (Laymand, 1998). Dengan  kecepatan  spesifik  sebesar  56,99  maka turbin yang dipakai adalah jenis turbin Cross-Flow . Berikut  dibawah  ini  adalah  grafik  penentuan  jenis turbin berdasarkan head dan flow
Grafik 1. Memilih jenis turbin berdasarkan head dan flow (Laymand, 1998)

## Berikut dibawah ini adalah gambar dari turbin crossflow
Gambar 4. Turbin crossflow (Haimerl, L.A., 1960)

## Estimasi biaya
Dengan daya terbangkitkan generator 5,10 kW , misalkan beroperasi dalam tiap tahun 360 hari, sehari 24 jam, perkiraan harga pembuatan PLTMH 5-10 kW Rp  98.787.588,-.  Biaya  operasional bulanan sekitar Rp 250.000,-. Harga listrik per- kWh sebesar Rp 1.342,- perkiraan umur turbin 10 tahun, perhitungan kelayakan adalah SBB :
1. Biaya  Penduduk    Menggunakan  Listrik PLN :
Biaya listrik PLN per kWh ± Rp. 1.342,- ( sumber : PLN.co.id )
Total  pemakaian    listrik  penduduk  perbulan jika pemakaian listrik lampu ±100 watt dipakai 12 Jam/hari  dan  pemakaian  elektronik  lainnya  ±350
watt dipakai ± 6 jam
a. Pemakaian listrik lampu 100 watt x 12 jam = 1200 Wh
= 1,2 k Wh = Rp 1.610,- / hari
Biaya/bulannya  = 1.610 x 30 = Rp 48.312,- / bulan Biaya/tahunnya  = 18.300 x 12 = Rp 579.744,-/tahun
b. Pemakaian listrik elektronik 350 watt x 6 jam
= 1750 Wh
= 1,75 kWh
1,75 kWh x Rp.1.342
= Rp 2.348,- / hari Biaya/ bulannya   = 2.348 x 30
= Rp 70.455,- /bulan
Biaya/tahunnya  = 70.455 x 12
= Rp 845.460,- /tahun
2. Biaya  Penduduk  Menggunakan  Listrik PLTMH
Perkiraan    harga  pembuatan  PLTMH  5-10 kW sebesar    Rp  98.787.588,-,    rincian  biaya terdapat di lampiran.
Dengan  biaya  operasi  bulanan  Rp  250.000,- maka :
Biaya tahunan : 250.000 x 12 = Rp 3.000.000,-
3. Perbandingan  Biaya  Pemakaian  PLN  & PLTMH
Jika  PLTMH  dengan  daya  510 kW dapat menyalurkan  listrik  ke  51  rumah  dengan  daya per  rumah  sebesar  ±100 watt ,  maka  estimasi biaya dapat di hitung :
a. Biaya  yang  dikeluarkan    penduduk    jika memakai  PLTMH  dalam    kurun  waktu  10 tahun.
Biaya  pembuatan  PLTMH  awal  +  biaya perawatan tahunan
=  Rp  98.787.588,-  +  30.000.000  =  Rp 128.787.588,-
b. Biaya yang dikeluarkan penduduk jika menggunakan  PLN  dalam  kurun  waktu  10 tahun
Biaya bulanan 51 KK selama 10 thn
=  (Rp
579.744 x 10) 51KK
= Rp 295.669.440,- Dari  kurun waktu  10  tahun  maka penghematan  yang  di  dapat  jika  menggunakan PLTMH adalah :
Biaya B – Biaya A = Rp 295.669.440 – Rp 128.787.588 Biaya  yang  dapat  dihemat  oleh  masyarakat
= Rp 166.881.852,-

## KESIMPULAN DAN SARAN
1.  B erdasarka  output  yang  dihasilkan,  pembangkit listrik tenaga air yang bisa digunakan di desa Hurun tersebut adalah Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro  (PLTMH),  karena  besar  daya  yang dihasilkan 5,10 kW .
2. Berdasarkan    hasil  perancangan  turbin  air dengan  asumsi  efesiensi  70%  maka  potensi  sungai Arter  Desa  Hurun  dapat  menghasilkan  daya  listrik 5,107 Kw Daya ini jika digunakan untuk 51 rumah maka  setiap  rumah  mendapat  pasokan  listrik sebesar 100 watt.
3.  Pemilihan  jenis  turbin yang  digunakan dipengaruhi  oleh  debit  dan  tinggi  jatuh  air. Berdasarkan  pengambilan  data  maka  didapat  debit aliran (Q) 0,0667 m 3 / s dan head efektif 11,15 m jenis turbin air yang tepat untuk digunakan adalah turbin crossflow .
4.  Biaya  penghematan  jika  penduduk  memakai PLTMH  dalam  kurun  waktu  10  tahun  adalah  ±  Rp 166.881.852,-
5.  Sungai  Arter  desa  Hurun  telah  masuk  dalam kategori  layak  didirikan  Pembangkit  Listrik  Mikro Hidro  (PLTMH)  karena  telah  memenuhi  ±10  % kebutuhan listrik penduduk.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Arter  A,  Meier  U.,  1990, Hydraulics Engineering  Manual ,  H.  Harrer,  St.  Gallen, Switzerland.
[2] Doland  J.  James.  1984. Hydro  Power Engineering, A Textbook for Civil Engineers . The Ronald Press company. New York.
[3] Fox, Robert W. dan Alan T Mcdonald.1995. introduction  to  Fluid  Mechanics  3 rd edition. John Willey & Sons. USA.
[4] Haimerl,  L.A.(1960). The  Cross  Flow Turbine . Jerman Barat.
[5] Ismono H.A., 1999. Perencanaan Turbin Air Tipe  Cross  Flow  Untuk Pembangkit  Listrik Tenaga  Mikrohidro  di  Institud  Teknologi Nasional Malang. Skripsi.
[6] Lal,  Jagdish.  (1975). Hydraulic  Machine . New Delhi :  Metropolitan Book Co   Private Ltd.
[7] Mockmore  C.A.,  Merryfield  fred,  1949. The Banki Water Turbine . Bulletin Series No. 25
Engineering  Experimental  Station,  Oregon State  System  of  Higher  Education,  Oregon State College, Corvalis.
[8] Penche,  Celso.  (1998). Guide  on  How  to Develop a Small Hydropower Plant. European  Small  Hydropower  Association (ESHA). German.
[9] Prayitno.  2005  . Diktat  Kuliah  Turbin  Air . MST – UGM, Yogyakarta
[10] SKAT,1990. Hydraulic
Engineering Manual, Harnessing  Water  Power  On  a Small  scale.  Swiss  Center  for  Appropiate technology.
[11]   Patty,  O.F.,  1995, Tenaga  air ,  Jakarta  : Erlangga.
[12]   Vienna dan Radler S. 1981 . Triebwasserweg und spezifische Probleme von
Hochdruckanlagen.
In:
Kleinwasserkraftwerke,  Projektierung  und Entwurf. University for Soil Culture, Intitute for Water Management. [13]   Laymad.  1998. On  How  Develop  A  Small Micro Hydropower Site