## Studi Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) pada PDAM Way Sekampung Kabupaten Pringsewu
Agus Sugiri Jurusan Teknik Mesin, Universitas Lampung
Jalan Prof. Soemantri Brodjonegoro No. 1 Gedung H Fakultas Teknik, Bandar Lampung 35145 Telp: (0721) 3555519, Fax: (0721) 734947 Email:agussugiri@yahoo.co.id

## Abstract
Electrical  energy  has  become  a  part  of  our  lives.  Even,  for  some  people  has  become  the  primary requirement  that  can’t  be  eliminated.  This  can  affect  the  sources  of  energy  used  in  the  process  of  power generation. Therefore, the presence sources of renewable energy is needed to increase the energy supply for the community.  In  this  case,  authors  tried  to  do  some  research  to  harness  the  flow  of  water  in  the  PDAM  Way Sekampung pipe as micro hydro power plant (MHP) The advantage of making the MHP's pipeline PDAM isn’t need for the manufacture of civilian buildings by making MHP is only by utilizing the existing water flow in a pipeline, so the production cost can be reduced. Moreover, can give an idea on the PDAM and the public that the pipeline PDAM that had been used only as a water distribution, can be used as power plant. The purpose of this study was to determine the discharge and head PDAM pipelines and then dimensional turbine design based on the potential obtained. The survey was conducted to obtain primary data and secondary data. The primary data is data acquired directly, while secondary data is the data obtained from documents stored on PDAM Way Sekampung.  From  the  research,  discharge  obtained  an average  of  46.287  L/s  in  normal  conditions,  and have the water level (head) of 5,998 m from the location of the turbine. The potential of the PDAM Way Sekampung, can  generate  power  of  2,057  Kw.  Results  dimensional  turbine  design  based  on  primary  data  or  the  direct retrieval, turbine shaft diameter 20 mm, 239 mm runner diameter, blade length 212 mm, a thickness of blade 1 mm and blade number 20.
Keywords: Energy, Potential, Micro hydro, cross-flow turbine

## PENDAHULUAN
Dalam  melakukan  segala  aktivitas,  kita  tidak akan  pernah  lepas  dari  energi  listrik.  Dimanapun kita tinggal, listrik sudah menjadi kebutuhan primer yang  sangat  dibutuhkan  bagi  setiap  kalangan.  Baik di  daerah  perkotaan,  maupun  daerah  terpencil, kebutuhan  akan  listrik  terus  bertambah.  Hal  ini dapat  berpengaruh  terhadap  sumber  energi  yang biasa  digunakan  untuk  pembangkit  listrik.  Seperti pada  pembangkit  listrik  tenaga  uap,  energi  yang dihasilkan  bersumber  pada  batu  bara  yang  semakin lama  jumlahnya  akan  semakin  berkurang.  Oleh karena  itu,  hadirnya  sumber-sumber  energi  yang dapat terbarukan, sangat dibutuhkan untuk menambah pasokan energi bagi masyarakat.[3]
Dengan  terus  dikembangkannya  Pembangkit Listrik  Tenaga  Mikrohidro  (PLTMH),  dapat memberikan variasi tambahan energi listrik alternatif  bagi  masyarakat  kita.  Selain  itu,  PLTMH juga  dapat  digunakan  sebagai  pengadaan  energi listrik  di  pedesaan,  yang  biasanya  sulit  dijangkau oleh  PLN.  Dengan  demikian,  masyarakat  yang tinggal  di  daerah  terpencil  bisa  menikmati  listrik tanpa harus  menunggu jalur  PLN  yang entah  kapan dapat  mereka  rasakan.  Upaya  mengembangkan mikrohidro adalah upaya konstruktif untuk
mengajak  masyarakat  peduli  dengan  lingkungan hidup secara nyata.[4]
Pemanfaatan air sebagai pemutar turbin, maka secara  tidak  langsung  kita  harus  menjaga  debit  air agar  tetap  lestari.  Sehingga  menjaga  kelestarian hutan  adalah  kewajiban  bagi  masyarakat  agar penerangan energi listrik dari mikrohidro senantiasa tetap terjaga.[4]
Dalam  hal  ini  PDAM  Way  Sekampung sebagai  suatu  perusahaan  pelayanan  air  bersih kepada  masyarakat  mempunyai  peran  yang  sangat penting dalam kelangsungan hidup masyarakat luas. Seperti yang telah diketahui pada pendistribusian air bersih sebelum disalurkan ke konsumen, air tersebut ditampung dalam sebuah bak reservoir yang tersedia di  lokasi  yang  dekat  dengan  sumber  air.  Sebagai tindak  lanjut  dari  keberadaan  bak  reservoir  milik PDAM  Way  Sekampung,  dalam  penelitian  ini penulis  berusaha  memanfaatkan  aliran  dari  bak tersebut  untuk  pembangunan  PLTMH.  Adapun salah satu keuntungan dari pembuatan PLTMH pada saluran  PDAM  ini  yaitu  tidak  perlunya  pembuatan bangunan sipil karena pembuatan PLTMH ini hanya tinggal  memanfaatkan  air  yang  ada  dalam  bak, sehingga  biaya  produksinya  dapat  ditekan.[5] Lokasi  yang  dipilih  dalam  penelitian  ini  adalah saluran bak reservoir milik PDAM Way Sekampung yang  terletak  di  Desa  Bumiarum,  Kecamatan
Pringsewu,  Kabupaten  Pringsewu.  Dalam  tahap penelitian PLTMH ini nantinya tentu saja diharapkan  sama  sekali  tidak  mengganggu  aktifitas pendistribusian air bersih kepada pelanggan.
Berdasarkan  ulasan  di  atas,  maka  dalam penelitian  ini  akan  dilakukan  studi  potensi  PLTMH pada  saluran  PDAM  yang  bertujuan  untuk membantu  memberikan  gambaran  pada  PDAM  dan masyarakat  bahwa  dalam  saluran  PDAM  yang selama ini hanya digunakan sebagai pendistribusian air  bersih,  dapat  digunakan  sebagai  pembangkit listrik  yang  dapat  digunakan  khususnya  PDAM sendiri untuk meringankan biaya produksi dalam hal energi listrik.

## METODE PENELITIAN

## Peralatan dan Persiapan
Penelitian  ini  dilakukan  pada  saluran  pipa PDAM Way Sekampung, Desa Bumiarum, Kecamatan  Pringsewu,  Kabupaten  Pringsewu.  Dan penelitian  ini  dilakukan  dari  bulan  Maret  2013 hingga Mei 2013.
Adapun  peralatan  dan  bahan  yang  digunakan dalam penelitian ini adalah: a. Manometer Alat ini digunakan untuk mengetahui atau mengukur besarnya  tekanan  air  dalam  saluran  pipa,  dengan diketahui tekanan air maka tinggi jatuh, debit aliran dapat dihitung.
Gambar 1. Manometer b. Altimeter
Altimeter adalah alat yang dapat digunakan untuk menentukan tinggi lokasi/letak rencana PLTMH.
Cara kerja ini berdasarkan tekanan udara/waktu dan cuaca
Gambar 2. Altimeter
c. Sekat V-Notch ( Thompson )
Alat  tersebut  digunakan  untuk  menentukan  debit aliran yang ada pada jaringan transmisi PDAM.
Gambar 3.  Sekat V-Notch
d. Mistar Digunakan untuk mengukur ketinggian air pada alat V-Notch
e. Meteran
Digunakan  untuk  mengukur  dimensi  bak  WTP  dan panjang pipa yang ada di PDAM

## Pengumpulan Data
Pengumpulan  data  untuk  mendapatkan  data tentang debit dan head di saluran pipa PDAM. Data berupa data primer yang diambil langsung di lokasi saluran  pipa  PDAM  dan  data  sekunder  yang merupakan  data  dari  PDAM  Way  Sekampung selama kurun waktu satu tahun terakhir.
a. Data Primer
Data  primer  calon  lokasi  pembangunan  PLTMH yang  meliputi  beda  ketinggian  ( head )  dan  debit aliran air. Data primer diambil secara langsung pada saat melakukan survei menggunakan alat ukur yang sudah disediakan di atas. Data diambil menggunakan  alat  altimeter  untuk  menentukan ketinggian  lokasi,  serta  sekat V-Notch untuk mendapatkan  debit  aliran  yang  ada  pada  saluran PDAM.
1) Mengukur debit Pengukuran  dilakukan  dengan  menggunakan
alat V-Notch . Pengukuran dilakukan pada pintu keluar  air  pada  bak Water  Treatment  Plant (WTP) pipa PDAM Way Sekampung.
Gambar 4. Sekat Thompson
2) Menentukan Head
Dalam  menentukuan head total,  terlebih dahulu mencari ketinggian menggunakan alat altimeter. Dengan demikian, ketinggian jatuh air  kotor  ( head  gross )  dapat  diketahui. Setelah  diperoleh  ketinggian  jatuh  airkotor, maka  cara  berikutnya  adalah  menentukan headloss yang  ada  di  sepanjang  sistem saluran pipa PDAM.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Data Sekunder
Data  Sekunder  merupakan  data  yang  diperoleh dari  dokumen  yang  tersimpan  pada  kantor  PDAM Way  Sekampung  bagian  teknik,  perencanaan,  dan bagian produksi.
Gambar 5. Grafik debit rata-rata perbulan PDAM Way Sekampung tahun 2012
Data  sekunder  yang  diperoleh  merupakan  data acuan  yang  dibutuhkan  untuk  mendapatkan  data primer.  Adapun  data  sekunder  yang  diperoleh adalah data debit aliran. Debit aliran merupakan hal yang  cukup  penting  untuk  melakukan  studi  potensi PLTMH. Hal ini dikarenakan debit dapat mempengaruhi dari desain turbin tersebut.

## Data Primer
Data primer merupakan data yang diperoleh dari pengukuran  langsung  pada  bak  WTP.  Proses pengambilan  data  menggunakan  alat  yang  sudah terpasang  di  bak  WTP,  serta  alat  lain  yang dibutuhkan untuk menentukan potensi PLTMH.
1) Data debit
Debit  yang  akan  diukur  merupakan  debit  yang masuk  ke  dalam  bak  WTP.  Di  dalam  bak  tersebut terdapat  3  sekat V-notch yang  selanjutnya  akan dijumlahkan sehingga diperoleh debit total.
Gambar 6. Posisi sekat pada bak WTP
Pengukuran dilakukan dengan menggunakan mistar, untuk mengukur ketinggian  air  dalam  sekat.  Selanjutnya dihitung menggunakan persamaan
𝑄 = 4,39 𝐻 10 2,5
Tabel 1. Data debit pada survei pertama
Tabel 2. Data debit pada survei kedua
Tabel 3. Data debit pada survei ketiga
Setelah  melakukan  beberapa  survei,  maka diperoleh debit total dengan rata-rata sebagai berikut :
𝐷𝑒𝑏𝑖𝑡 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 1 + 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 2 + 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 3
3
= 42,836 + 48,576 + 47,449 3
= 46,287 L/s

## 2) Data Head
Proses pengambilan data dilakukan dengan menggunakan  alat  pengukur  ketinggian  diatas permukaan  laut.  Yaitu  dengan  menggunakan altimeter.
Selanjutnya  dipilih  3  titik  lokasi,  dengan kriteria  masih  memiliki  lokasi  yang  kosong untuk dimanfaatkan sebagai PLTMH.
Gambar 7. Sketsa penempatan turbin pada sistem pipa PDAM Way Sekampung a) Head kotor Head kotor merupakan hasil dari pengurangan ketinggian pusat dengan titik lokasi PLTMH.
Adapun head kotor yang didapat dari hasil pengukuran diatas adalah sebagai berikut :
Tabel 4. Head kotor
Lokasi Ketinggian (m) Head Kotor (m) Pusat (P) 154,45 Titik Pertama (A 1 ) 150,25 4,20 Titik Kedua (A 2 ) 150,20 4,25 Titik Ketiga (A 3 ) 147,70 6,75 b) Head bersih
Head bersih  atau head efektif  merupakan hasil dari pengurangan head kotor terhadap head kerugian  yang ada  sepanjang  aliran pipa sampai lokasi penempatan.
Tabel 5. Head bersih masing-masing titik Lokasi Head Kotor (m) Head kerugian (m) Head Bersih (m) Titik Pertama 4,20 0,556 3,644 Titik Kedua 4,25 0,622 3,628
Titik Ketiga 6,75 0,752 5,998
Dari  tabel  4.  diperoleh head bersih  pada  masing- masing  titik  penempatan  turbin.  Titik  ketiga memiliki head bersih  paling  besar  dibandingkan dengan titik pertama ataupun kedua. Sehingga dapat disimpulkan  bahwa  pemilihan  lokasi  penempatan turbin  adalah  pada  lokasi  titik  yang  ketiga,  yaitu dengan head bersih 5,998 m.

## Daya yang Dibangkitkan Turbin
Setelah  diperoleh  data  debit  aliran  (Q)  =  0,046 m 3 /s  dan  tinggi  jatuh  (H)  =  5,998m  maka  dapat diperoleh daya air:
Pa = Q . ρ .g .H =  0,046  m 3 /s  .  1000  kg/m 3 .  9,81  m/s 2 . 5,998 m
= 2706,658 watt = 2,707 Kw
Selanjutnya  daya  turbin  dengan  efisiensi direncanakan 76 % adalah sebagai berikut :
𝑃 𝑇 = 𝜂 𝑇 𝑥 𝑃 𝐴 = 0,76 x 2706,658 watt = 2057,06 watt = 2,057 Kw

## Kecepatan Spesifik Turbin
Dalam  menentukan  kecepatan  spesifik  turbin terlebih dahulu mencari putaran turbin.[1]
n 1 = 𝑛11 𝐷 𝐻 𝑛𝑒𝑡
Dimana : n 11 = 40 (untuk turbin crossflow kecepatan tinggi T 13) n 11 = 38 ( untuk turbin crossflow kecepatan rendah T14) D = diameter pipa (0.25 m)
Maka 𝑛 = 40 0,25 5,998 = 391,85 rpm Kecepatan  spesifik  turbin  dengan  daya  turbin efektif 2,759 HP adalah :
n s =   n .  Ne 1/2 / H efs 5/4
Dimana : n s =  kecepatan spesifik turbin n =  Kecepatan putar turbin (rpm) H efs =  tinggi jatuh efektif (m) N e =  daya turbin efektif  (HP) Maka   n s =  391,85 rpm . 2,759 1/2 / 5,998 5/4
= 69,341

## Pemilihan Jenis Turbin
Dalam  pemilihan  jenis  turbin  ada  beberapa acuan  atau  dasar  sebelum  menentukan  jenis  turbin yang akan digunakan.[1]
Tabel 6. Nilai yang diperlukan untuk menentukan turbin No Keterangan (symbol) Nilai 1 Putaran spesifik (N s ) 69,341 2 Head efektif (H efektif ) 5,998 m 3 Daya turbin 2,057 Kw 4 Debit aliran 0.046 m 3 / s

## Tabel 7. Pembangkit listrik berdasarkan daya
Jenis Pembangkit Listrik Daya output Large-Hydro > 100 MW Medium-Hydro 15 MW – 100 MW Small-Hydro 1 MW – 15 MW Mini-Hydro > 100 kW Micro-Hydro 5 kW – 100 kW Pico-Hydro < 5 kW
Dapat dilihat dari tabel 6, daya yang dihasilkan ialah  sebesar  2,057  Kw,    untuk  menentukan  jenis pembangkit  listrik  berdasarkan  daya,  dapat  dilihat dari  tabel  7.,  maka  hasil  menunjukan  pembangkit listrik jenis Pico-Hydro .[2]
Tabel 8. Aplikasi penggunaan turbin berdasarkan tinggi head Jenis Turbin Variasi Head (m) Kaplan dan Propeller 2 < H <20 Francis 10 < H < 350 Pelton 50 < H < 1000 Crossflow 6 < H < 100 Turgo 50 < H < 250
Dari  tabel  6,  adapun  head  bersih  yang diperoleh  adalah  sebesar  5,998  m.  Maka  dalam menentukan  jenis  turbin  berdasarkan  tabel  8  adalah jenis turbin crossflow .
Tabel 9. Kecepatan Spesifik Turbin
No Jenis Turbin Kecepatan Spesifik 1. Pelton dan kincir air 10   -    35 2. Francis 60   -    300 3. Cross-Flow 70   -   80 4. Kaplan dan propeller 300   -   1000
Langkah  selanjutnya  dalam  menentukan  jenis turbin  adalah  dengan  menggunakan  kecepatan spesifik  dari  turbin  tersebut.  Dari  tabel  6,  adapun
kecepatan  spesifik  yang  diperoleh  adalah  sebesar 69,341.  Maka  dalam  menentukan  jenis  turbin berdasarkan tabel 9 adalah jenis turbin crossflow .

## Rancangan Dimensi Turbin
Berikut adalah parameter-parameter yang digunakan dalam proses perancangan turbin [6]

## KESIMPULAN
Setelah melakukan penelitian dan analisis data, maka  diperoleh  beberapa  simpulan  sebagai berikut :
1. PDAM  Way  Sekampung  memiliki  debit rata-rata  sebesar  46,287  L/s  dalam kondisi normal, serta memiliki ketinggian air  jatuh  ( head )  sebesar  5,998  m  dari lokasi penempatan turbin.
2. Setelah melakukan beberapa perhitungan, maka  pemilihan  jenis  turbin  yang  cocok pada saluran pipa PDAM Way Sekampung  berdasarkan head bersih 5,998  m  dan  kecepatan  spesifik  turbin 69,341 adalah jenis turbin crossflow .
3. Berdasarkan hasil perhitungan  yang telah dilakukan,  maka  potensi  yang  dimiliki oleh  PDAM  Way  Sekampung  dapat menghasilkan daya turbin sebesar 2,057kW.
4. Hasil perancangan dimensi turbin berdasarkan data primer atau pengambilan  langsung  yaitu,  diameter poros turbin 20 mm, diameter runner 239 mm,  panjang  sudu  212  mm,  ketebalan sudu 2 mm dan jumlah sudu 20.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Haimerl, L.A. 1960. The Cross Flow Turbine . Jerman Barat
[2]   Ismono H.A., 1999. Perencanaan Turbin Air Tipe  Cross  Flow  UntukPembangkit  Listrik Tenaga  Mikrohidro  di  Institud  Teknologi Nasional Malang . Skripsi.
[3]   Peavy,  Howard  S  et.al.  1985. Environmental Engineering. McGraw-Hill . Singapura.
[4]  Soetarno.1975. Sistem  Listrik  Mikrohidro untuk melestarikan Desa . Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
[5] Sujoko, Dwi. 2008. Studi Kelayakan
Pemanfaatan  Saluran  Bak  Pelepas  Tekan PDAM  Untuk  PLTMH  dan  Rancang  Bangun Turbin Cross Flow . UGM, Yogyakarta [6] Sularso, Kiyokatsu S,.1987.
Dasar
Perencanaan  Dan  Pemilihan  Elemen  Mesin . Penerbit Pradnya Paramita. Jakarta.
No. Data desain turbin Simbol Sat Dim 1. Beda tinggi ( head ) H m 5,998 2. Debit aliran Q m 3 /s 0,046 3. Kecepatan air masuk turbin 𝐶 1 m/s 10,63 0 4. Kecepatan keliling 𝑈 1 m/s 4,905 5. Diameter runner pada sisi masuk 𝐷 1 m 0,239 6. Diameter runner bagian dalam 𝐷 2 m 0.157 7. Panjang sudu B mm 212 8. Panjang busur b mm 29,5 9. Sudut kelengkungan sudu ᵟ o 73,48 10. Jari jari kelengkungan jarak bagi pitch rp mm 100 11. Jumlah sudu Z 20 12. Diameter pipa pesat Dp in 8 13. Pipa pancar ( nozzle )
Va m/s 1,35 14. Kecepatan aliran dipipa pesat bag. bawah Vb m/s 10,63 1 15. Luas penampang pipa pancar bag. luar A Cm 2 43,27 16. Lebar pancaran t zet mm 48 17. Diameter poros D mm 20 18. Lebar pasak l mm 4 19. Panjang pasak p mm 15 20. Daya keluaran turbin P Kw 2,057