Volume 21 Nomor 01, April 2021 : 31-44

## Studi Optimasi Operasional Waduk Koto Panjang Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air
Study of Koto Panjang Reservoir Operasional Optimization for Hydroelectric Power Plant
Diana Hanafi 1, *, Harmiyati 1
1 Teknik Sipil, Universitas Islam Riau, Jl.Kaharuddin Nasution 113, Pekanbaru, Indonesia
* Penulis korespondensi : dianahanafi@student.uir.ac.id Tel.: +62-852-6536-8266; fax.:- Diterima: 21 Januari 2021; Direvisi: 29 April 2021; Disetujui: 29 April 2021. DOI: 10.25299/saintis.2021.vol21(01).6249

## Abstrak
Pada musim kemarau PLTA Koto Panjang pernah mengoperasikan satu unit turbin dan generator sehingga daya yang dihasilkan tidak  maksimal.  Pada  musim  yang  sama  PLTA  ini  juga  pernah  mengoperasikan  tiga  unit  turbin  dan  generator  namun  hanya menghasilkan daya listrik 35 MW dengan prosentase 50 % yaitu 30,702 % dari daya maksimal pengoperasian tiga unit turbin dan generator.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  debit  andalan  PLTA  Koto  Panjang,  optimalisasi  yang  dilakukan  dalam mengoptimasi  PLTA  Koto  Panjang,  daya  listrik  yang  dihasilkan  dari  hasil  optimalisasi  tersebut  dan  perbandingannya.  Metode  yang digunakan  adalah  metode  empiris  Penman  untuk  menghitung  nilai  evaporasi.  Debit  andalan  untuk  debit outflow PLTA  saat  ini  dan setelah  dioptimalisasi  dihitung  menggunakan  rumus  daya  listrik  dan  metode mass  curve .  Selanjutnya  debit outflow PLTA  yang  telah didapatkan  dianalisis  di  dalam  tabel water  balance menggunakan  metode sequent  peak  analysis .  Hasil  yang  didapatkan  adalah  debit andalan PLTA saat ini dan setelah dioptimalisasi yaitu 305,319 m 3 /det dan 384,465 m 3 /det dengan prosentase 51,995 % dan 39,235 %. Optimalisasi  dilakukan  dengan  menyesuaikan  debit outflow dengan  volume  air  yang  ada  pada storage saat  itu.  Daya  listrik  setelah dioptimalisasi  adalah  sebesar  13.302,315  kWatt  pada  musim  kering  dan  143.551,645  kWatt  pada  musim  hujan.  Daya  listrik  yang dihasilkan  PLTA  saat  ini adalah  sebesar  13.302,315  kWatt  pada  musim  kering  dan  114.000  kWatt  pada  musim  hujan.  Sehingga  daya listrik  yang  dihasilkan  PLTA  setelah  dioptimalisasi  mengalami  kenaikan  dari  daya  listrik  sebelum  dioptimalisasi  sebesar  29.551,645 kWatt. Karena kenaikan daya melebihi kapasitas generator PLTA saat ini, maka terjadi penambahan 1 generator 30.000 kWatt atau 30 MW.
Kata Kunci: Daya Listrik, Debit Andalan, Optimasi, PLTA, Waduk

## Abstract
In the dry season, Koto Panjang Hydroelectric Power Plant has operated one turbine and generator unit so the power produced is not  optimal.  In  the  same  season,  this  hydropower  plant  has  also operated  three  turbines  and  generators but  only  produces 35  MW  of electricity by percentage 50% which is 30,702 % of the maximum power from operating three turbine and generator units. The purpose of  this  research  is  to  determine  the  mainstay  discharge  of  Koto  Panjang  Hydroelectric  Power  Plant,  optimization  will  be  used  for  Koto Panjang hydroelectric power plant, power can produce from its optimization and its comparison. The method used in this research is the Penman empirical method to calculate the evaporation value. The mainstay discharge for hydropower plant outflow discharge at this time and after being optimized is calculated using the electrical power formula and the mass curve method. Furthermore, the hydroelectric power plant outflow discharge has obtained is analyzed in the water balance table using the sequent peak analysis method. The results obtained are the current mainstay discharge of hydroelectric power plant and after optimization, which are 305,319 m 3 /s and 384,465 m 3 /s with a percentage of 51,995% and 39,235%. Optimization is done by adjusting the outflow discharge to the volume of water in the storage at that time. The electric power after optimization is 13.302,315 kWatt in the dry season and 143.551,645 kWatt in the rainy season. The current electricity generated by hydroelectric power plant is 13.302,315 kWatt in the dry season and 114.000 kWatt in the rainy season. Therefore the electric power generated by hydroelectric power plant after optimization has increased from the electric power before it  is optimized which  is  29.551,645  kWatt.  Because  the  increasing  of  the  electric  power  exceeds  the  capacity  of  the  current  hydroelectric  power  plant generator, there is an addition 1 generator which is 30.000 kWatt or 30 MW.
Keywords: Electrical Power, Hydroelectric Power Plant, Mainstay Discharge, Optimization, Reservoir

## PENDAHULUAN
Waduk adalah wadah buatan yang terbentuk sebagai akibat dibangunnya bendungan. Bendungan adalah  bangunan  yang  berupa  urukan  tanah, urukan batu, dan beton, yang dibangun selain untuk menahan dan menampung air, dapat pula dibangun untuk  menahan  dan  menampung  limbah  tambang, atau  menampung  lumpur  sehingga  terbentuk waduk [1].
Waduk  Koto  Panjang  merupakan  salah  satu waduk  di  Riau  yang  berlokasi  di  Desa  Rantau Berangin (Merangin), Kecamatan Bangkinang Barat, Kabupaten  Kampar,  Provinsi  Riau.  Waduk  ini merupakan  waduk  serbaguna  ( multipurpose reservoir ) yang memiliki fungsi sebagai pembangkit listrik  (PLTA),  pengendali  banjir,  perikanan  dan tempat  rekreasi.  Bendungan  Koto  Panjang  yang berlokasi 20 km dari Bangkinang atau 87 km dari
Pekanbaru ini merupakan bendungan tipe concrete gravity atau bendungan gravitas. PLTA Koto Panjang mengoperasikan tiga unit turbin  dan  generator.  Namun  berdasarkan  hasil wawancara dengan Supervisor II Shift C PLTA Koto Panjang menyatakan pada musim kemarau PLTA ini pernah  mengoperasikan  satu  unit  turbin  dan generator  sehingga  daya  yang  dihasilkan  tidak maksimal.  Pada  musim  yang  sama  PLTA  Koto Panjang  juga  pernah  mengoperasikan  tiga  unit turbin  dan  generator  namun  hanya  menghasilkan daya  listrik 35  MW  dengan  prosentase 50  % yaitu 30,702  %  dari  daya  maksimal pengoperasian tiga unit turbin dan generator.
Berdasarkan  permasalahan  tersebut,  perlu dilakukan  penelitian  agar  operasional  waduk terpenuhi  untuk  PLTA.  Penelitian  dapat  dilakukan dengan mengoptimalkan volume air yang masuk ke dalam  waduk  Koto  Panjang  dan  pelepasan  dari pada  air  yang  telah  ditampung  tersebut  untuk membangkitkan  energi  listrik.  Penelitian  ini menggunakan  metode mass  curve dan  metode sequent  peak  analysis pada  tabel water  balance (neraca  air)  dengan  debit  andalan  sebagai  debit outflow untuk  membangkitkan  energi  listrik.  Oleh karena  itu  perlu  dilakukan  suatu  studi  mengenai optimasi  operasional  Waduk  Koto  Panjang  untuk pembangkit listrik tenaga air.
Adapun  tujuan  dari  peneilitian  ini  adalah menentukan  debit  andalan  yang  digunakan  untuk keperluan  PLTA  Koto  Panjang,  menentukan optimalisasi yang akan dilakukan dalam mengoptimasi  PLTA  Koto  Panjang,  menentukan besar  daya  listrik  yang  dihasilkan  PLTA  Koto Panjang setelah dioptimasi, menentukan perbandingan  besar  daya  listrik  yang  dihasilkan PLTA  Koto  Panjang  saat  sebelum  dan  sesudah dioptimalisasi.
Dalam  hal  ini,  untuk  memperjelas  suatu penelitian  agar  dapat  dibahas  dengan  baik  dan tidak  meluas,  maka  perlu  direncanakan  batasan masalah  yaitu  studi  ini  hanya  mencakup  fungsi Bendungan  Koto  panjang  sebagai  PLTA,  tidak memperhitungkan  keuntungan  secara  ekonomi (rupiah)  yang  didapat  PLTA  Koto  Panjang,  tidak memperhitungkan  resapan  air  waduk  yang meresap  ke  dalam  tanah,  tanah  pada  dasar  waduk diasumsikan jenuh akan air, tidak memperhitungkan desain sedimen, tidak membahas  faktor  pengaruh  berkurangnya  air waduk dan hanya meninjau eksisting.

## METODOLOGI
Pada  penelitian  ini  digunakan  metode  studi literatur. Metode studi literatur adalah metode yang digunakan  untuk  mendapatkan  kejelasan  konsep dalam penelitian yaitu dengan mendapatkan buku- buku,  jurnal  maupun  penelitian  terdahulu  yang berisikan  dasar-dasar  teori  serta  rumus-rumus perhitungan dan mendapatkan data yang mendukung  dalam  menyelesaikan  penelitian  ini.
Data  tersebut  yaitu  data  sekunder  yang  diperoleh langsung dari pihak yang terkait dengan penelitian ini.  Data  sekunder  adalah  sumber  data  penelitian yang diperoleh melalui media perantara atau secara tidak  langsung  yang  berupa  buku,  catatan,  bukti yang  telah  ada,  atau  arsip  baik  yang  dipublikasi maupun tidak dipublikasikan secara umum. Adapun tahap-tahap dalam penelitian ini yaitu, menghitung debit andalan dan evaporasi, menghitung kapasitas daya  tampung  waduk,  menghitung  debit  PLTA, menghitung water balance , menghitung daya listrik dan simulasi pola operasi PLTA.
Tahap  1. Menghitung  debit  andalan  dan evaporasi.
Debit  andalan  adalah  besarnya  debit  yang tersedia  untuk  memenuhi  kebutuhan  air  dengan resiko  kegagalan  yang  telah  diperhitungkan. Analisis debit andalan bertujuan untuk menentukan debit perencanaan yang diharapkan selalu tersedia di  sungai.  Umumnya  debit  andalan  diperhitungkan karena diperlukan pada perencanaan pengembangan air irigasi, air baku dan pembangkit listrik  tenaga  air,  yaitu  untuk  menentukan persediaan  air  pada  bangunan  pengambilan ( intake ). Debit tersebut digunakan sebagai patokan ketersediaan debit yang masuk ke waduk pada saat pengoperasiannya [2].
Dalam  menganalisa  debit  andalan,  data dibuat berkelompok dengan menentukan kelas dan interval  tiap  kelas.  Dalam  menentukan  kelas  dan interval  menggunakan  cara  statistik  pegolahan data.  Dari  data  debit  dilihat  jumlah  kejadian  dari suatu  debit  yang  masuk  interval,  kemudian prosentase  kumulatif  dari  kejadiannya  disusun sehingga dapat diperoleh  gambaran duration curve dari data tersebut [3]. Cara perhitungannya adalah menggunakan persamaan-persamaan berikut:
(1) (2) Interval (3)
Keterangan:
a min = nilai data terkecil a max = nilai data terbesar = jumlah data yang diolah k = banyaknya kelas interval
interval
= interval data untuk memasukkan data yang  nantinya  dihitung  banyaknya dengan frekuensi
Interval dimulai dari nilai data a min
(4)
(5)
Keterangan: T  = masa ulang = besarnya probabilitas (%)
= nomor urut data = jumlah data yang diolah
Setelah  diperoleh  gambaran duration  curve , maka  debit  andalan  untuk  PLTA  saat  ini  (eksis) dapat ditentukan menggunakan persamaan berikut [4]:
(6) Keterangan: Q = Debit (m 3 /det) V = Volume air (m 3 ) t = waktu (detik) Volume PLTA = Volume waduk
Daya adalah kemampuan melakukan sesuatu atau kemampuan bertindak [5]. Daya listrik adalah kemampuan  suatu  peralatan  listrik  untuk melakukan  usaha  akibat  adanya  perubahan  kerja dan perubahan muatan listrik tiap satuan waktu [6]. Untuk  daerah  tertentu  pada  daerah  aliran  sungai terdapat  perbedaan  tinggi  pada  sungai  sebesar  H meter,  daya  yang  dapat  dibangkitkan  karena perbedaan tinggi ini [7] adalah sebesar:
(7)
Keterangan: =  debit air (m 3 /detik) =  masa jenis air = 1000 (kg/m 3 )
=  percepatan gaya berat = 9,8 (m/detik)
H  =  perbedaan muka air (m) atau tinggi jatuh efektif (m)
Evaporasi adalah proses penguapan air yang berada  di  permukaan  bumi,  baik  itu  air  laut,  air danau,  air  sungai,  air  pada  permukaan  tanah  dan juga air yang ada pada permukaan tumbuhan akibat sinar  matahari  (evapotranspirasi)  [8].  Hasil perhitungan  evaporasi  akan  dimasukkan  ke  dalam tabel  perhitungan water  balance .  Untuk  analisa evaporasi dibutuhkan data temperatur, kelembaban relatif  dan  kecepatan  angin.  Yang  mana  data-data tersebut  akan  dikelompokkan  berdasarkan  rata- rata  bulanan  lalu  ditentukan  nilai  evaporasi bulanannya  menggunakan  rumus  empiris  Penman [9] pada persamaan:
(8)
Keterangan: H =   kelembaban relatif (%) e = tekanan uap pada waktu  pengukuran (mb atau mmHg)
E =   tekanan uap jenuh (mb atau mmHg)
Untuk  mempermudah  perhitungan,  nilai tekanan  uap  jenuh  (E)  sebagai  fungsi  temperatur ditunjukkan pada Tabel 1.
( ) (9)
Keterangan:
E    =  evaporasi (mm/hari)
=  tekanan uap jenuh pada suhu rata-rata harian
(mmHg)
=  tekanan uap sebenarnya(mmHg)
V    =  kecepatan  angin  pada  ketinggian  2  m  di  atas permukaan tanah  (mile/hari)
1 mile = 1600 m
Tabel 1. Nilai Tekanan Uap Jenuh p (mmHg) -60 0,0008 -40 0,096 -20 0,783 -10 1,964 -1 4,22 0 (air + es + uap) 4,58 10 9,21 20 17,55 30
31,86 40 55,4
50
93,6 60 149,6 80 355,4
100 760,0 (1 atm)
110
1074 125 1740 200 11650 250 29770 300 64300 350 123710
Sumber: Kiyotoka Mori dkk, 2006
Tahap  2. Menghitung  kapasitas  daya tampung waduk.
Berhubung  fungsi  utama  dari  waduk  adalah untuk  menyediakan  tampungan,  maka  ciri  fisiknya yang  paling  penting  adalah  kapasitas  tampungan. Kapasitas  waduk  yang  bentuknya  beraturan  dapat dihitung  dengan  rumus-rumus  untuk  menghitung volume  benda  padat  [10].  Kapasitas  tampungan waduk  atau  volume  dari  waduk  dapat  dihitung melalui  kondisi  topografinya.  Penentuan  volume dapat  diketahui  dengan  melihat  grafik  hubungan antara  luas  genangan,  elevasi,  dan  volume  airnya. Tinggi  (elevasi)  dasar  yang  diambil  adalah  dasar sungai di tempat rencana as bendungan [11].
Adapun perhitungan kapasitas daya tampung waduk menggunakan metode mass curve dilakukan untuk  menyesuaikan  besar  debit outflow PLTA dengan  besar  volume  aktif  waduk  yang  telah tersedia  (eksis),  sehingga  besar  volume  debit outflow PLTA  tidak  melebihi  volume  aktif  waduk [12]. Hasil dari perhitungan ini akan diplot kedalam suatu grafik mass curve .
Tahap 3. Menghitung debit PLTA. Adapun  perhitungan  debit  PLTA  dilakukan untuk  menentukan  besar  debit  yang  akan dikeluarkan  waduk  untuk  memutar  turbin  agar dapat  membangkitkan  listrik  pada  generator  PLTA [4]. Adapun debit yang dihasilkan akan dimasukkan ke dalam tabel perhitungan water balance . Tahap 4. Menghitung water balance . Dalam perhitungan water balance digunakan metode sequent peak analysis menggunakan rumus pada persamaan sebagai berikut [12]:
, jika positif (10) , jika negatif (11)
Keterangan:
= tampungan yang dapat disimpan dimana pada periode t = 0, nilai
= outflow
= tampungan yang dapat disimpan sebelum periode t
= inflow dari tampungan
Untuk menghitung
digunakan persamaan [12]:
(12)
Keterangan: = debit dari sungai yang masuk tampungan = presipitasi (hujan) yang jatuh di atas tampungan
= evaporasi (penguapan) yang terjadi di tampungan
Pada  tabel water  balance nilai yang merupakan volume tampungan tidak boleh bernilai negatif sehingga bila terjadi nilai negatif maka debit PLTA yang selanjutnya disebut debit outflow harus dirubah  dengan  cara  coba-coba  sehingga  nilai .  Apabila  telah  dicoba-coba  nilai adalah nol  maka  untuk  mendapatkan  nilai  debit outflow yang  sesuai  dapat  menggunakan  persamaan  (10), persamaan (11) dan persamaan (12).
Tahap 5. Menghitung daya listrik. Diketahuinya  nilai debit outflow maka dapat dihitung  besar  daya  listrik  yang  dihasilakan  PLTA. Dalam perhitungannya digunakan rumus daya yang berhubungan  dengan  debit  yang  tunjukkan  pada persamaan  (7).  Nilai  daya  yang  didapatkan  akan dihitung nilai harian, bulanan dan tahunannya pada tabel water balance .
Tahap 6. Simulasi pola operasi PLTA. Operasi  waduk  ( reservoir  operation )  adalah penampungan  aliran  air  sungai  ke  dalam  sebuah waduk ( reservoir ) dan pelepasan dari pada air yang telah  ditampung  tersebut  untuk  berbagai  tujuan. Metode  pengoperasian  waduk  untuk  mendapatkan hasil  yang  optimal  salah  satunya  dengan menerapkan  simulasi  pola  operasi  waduk  [13]. Optimasi adalah operasi pemanfaatan sumber daya air yang optimal dengan aspek yang sangat penting dalam  pendayagunaan  sumber  daya  air  khususnya pada perencanaan operasi waduk [14]. Dalam kasus lain  optimal  yaitu  berbiaya  terendah  namun berfungsi maksimal [15].
Dalam permasalahan pendayagunaan sumber daya air, simulasi  merupakan suatu  teknik permodelan untuk menirukan perilaku suatu sistem ke  dalam  suatu  model.  Model  simulasi  digunakan untuk mengevaluasi apa yang akan terjadi di dalam sistem  jika  diberikan  masukan-masukan  tertentu. Dengan  demikian  pola  pengelolaan  sistem  dapat dievaluasi  dengan  mempelajari  perilaku  sistem terhadap  masukan  berbagai  skenario  pada  sistem [16].
Perhitungan  optimasi  dilakukan  dengan model  simulasi.  Simulasi  pengoperasian  PLTA bertujuan untuk menghitung operasi waduk / PLTA pada periode tertentu dengan memperhatikan debit sungai  sebagai input dari  waduk  dan  debit  PLTA sebagai debit output [12]. Dalam menentukan besar daya  listrik  yang  dihasilkan  ditentukan  oleh  besar debit andalan PLTA. Dalam menentukan besar debit
tersebut  digunakan  cara  coba-coba  yaitu  dengan mencari  besar  debit  dari water  balance debit andalan. Kemudian dihitung besar daya listrik dari debit tersebut. Dari hasil perhitungan dibuat grafik persen  debit  andalan  (%)  vs  daya  yang  dihasilkan (kW)  sehingga  dapat  diketahui  pola  debit  andalan terhadap  daya  listrik  yang  dihasilkan.  Selanjutnya, dilakukan  perbandingan  antara  daya  listrik  yang dihasilkan  setelah  dioptimalisasikan  dengan  daya listrik  yang  eksis  sekarang.  Pada  tahap  ini  akan direncanakan  daya  maksimum  generator  sehingga dapat diketahui jumlah generator yang bekerja.

## HASIL DAN DISKUSI

## Analisa Debit Andalan dan Evaporasi
Debit  andalan  digunakan  sebagai  debit outflow pada  tabel water  balance .  Dalam menganalisa  debit  andalan  dibutuhkan  data pengamatan  debit  selama  periode  tertentu. Semakin  lama  data  pengamatan  maka  semakin bagus  gambaran  yang  dihasilkan  pada duration curve . Duration curve dapat digambarkan dari data debit inflow harian  maupun  dari  data  debit inflow bulanan.
Tabel 2. Prosentase Frekuensi Kumulatif Debit Inflow Harian
Kel as Interval Titik Tengah Freku ensi Freku ensi Prosen tase (m 3 /det) (m 3 /det ) Kumul atif (%) 1 64.7 8 - 204. 21 69.71 2002 3652 100.00 2 204. 31 - 473. 21 338.76 1278 1650 45.18 3 473. 315 - 742. 21 607.76 275 372 10.18 4 742. 315 - 1011 .21 876.76 56 97 2.65 5 1011 .31 - 1280 .21 1145.76 25 41 1.12 6 1280 .31 - 1549 .21 1414.76 9 16 0.43 7 1549 .31 - 1818 .21 1683.76 3 7 0.19 8 1818 .31 - 2087 .21 1952.76 2 4 0.11 9 2087 .31 - 2356 .21 2221.76 1 2 0.05 10 2356 .31 - 2625 .21 2490.76 0 1 0.02 11 2625 .31 - 2894 .21 2759.76 0 1 0.02 12 2894 .31 - 3163 .21 3028.76 0 1 0.02 13 3163 .31 - 3432 .21 3297.76 1 1 0.02
Berdasarkan data debit inflow tersebut dapat ditentukan  prosentase  frekuensi  kumulatif  debit inflow . Hasil dari prosentase tersebut akan diplot ke dalam  sebuah duration  curve .  Adapun  prosentase frekuensi  kumulatif  debit  inflow  harian  selama periode 10 tahun yang didapatkan dari perhitungan debit andalan dapat dilihat pada tabel 2.
Berdasarkan tabel tersebut terlihat frekuensi pada  kolom  4  yang  merupakan  jumlah  data  yang berada  dalam  interval  setiap  kelas.  Pada  interval data  antara  (-64,785)  m 3 /det  hingga  204,215 m 3 /det  memiliki  jumlah  data  sebanyak  2002  data.
Nilai  frekuensi  kumulatif  pada  kelas  1  yaitu  3652 yang  merupakan  jumlah  keseluruhan  data  debit inflow harian  selama  10  tahun.  Sedangkan  nilai frekuensi  kumulatif  pada  kelas  2  yaitu  1650 didapatkan  dari  pengurangan  3652  dengan  2002 yang merupakan nilai frekuensi pada kolom 4. Nilai prosentase  kelas  1  adalah  100  %  artinya  debit 69,715 m 3 /det memiliki prosentase kejadian 100 % dalam  1  tahun.  Adapun duration  curve yang dihasilkan  dari  data  debit inflow harian  selama periode  10  tahun  yang  didapatkan  dari  Tabel  1 dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2. Duration Curve dari Data Harian
Dari  Gambar  2  terlihat  grafik  hubungan prosentase  (%)  dan  Q  (m 3 /s).  Prosentase  yang dimaksud  pada  grafik  adalah  frekuensi  kejadian dari  suatu  besaran  debit  yang  digambarkan  dalam suatu periode pengamatan. Sedangkan Q merupakan debit sungai. Prosentase 100 % artinya debit sungai terjadi selama 365 hari dalam 1 tahun. Gambar  2  menunjukkan  semakin  besar  prosentase kejadian  suatu  debit  dalam  satu  tahun  maka semakin kecil debit yang tersedia begitu sebaliknya. Hal  ini  ditunjukkan  pada  prosentase  45  %  hingga 100  %  nilai  debit  turun  tidak  terlalu  signifikan sedangkan  pada  prosentase  10  %  hingga  100  % turunnya cukup signifikan.
Debit andalan juga bisa dianalisa menggunakan data debit bulanan yang didapat dari hasil  rata-rata  debit  harian  perbulannya  selama periode  10  tahun.  Adapun  prosentase  frekuensi kumulatif  debit inflow bulanan  selama  periode  10 tahun dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 3. Prosentase Frekuensi Kumulatif Debit
Inflow Bulanan Kel as
Interval
Titik Tengah Freku ensi Freku ensi Prosen tase (m 3 /det) (m 3 /det) Kumul atif (%) 1 32.2 9 - 133. 292 82.79 29 120 100.00 0 2 133. 392 - 234. 292 183.84 39 91 75.833 3 234. 392 - 335. 292 284.84 32 52 43.333 4 335. 392 - 436. 292 385.84 6 20 16.667 5 436. 392 - 537. 292 486.84 8 14 11.667
6 537. 392 - 638. 292 587.84 5 6 5.000 7 638. 392 - 739. 292 688.84 0 1 0.833 8 739. 392 - 840. 292 789.84 1 1 0.833
Berdasarkan  Tabel  3  terlihat  titik  tengah 82,79  m 3 /det  yang  merupakan  nilai  debit inflow pada  interval  data  antara  32,29  m 3 /det  hingga 133,292  m 3 /det.  Frekuensi  pada  kolom  4  adalah jumlah  data  yang  berada  dalam  interval  setiap kelas.  Pada  interval  data  antara  32,29  m 3 /det hingga  133,292  m 3 /det  memiliki  jumlah  data sebanyak  29  data.  Nilai  frekuensi  kumulatif  pada kelas  1  yaitu  120  yang  merupakan  jumlah keseluruhan  data  debit inflow bulanan  selama  10 tahun.  Sedangkan  nilai  frekuensi  kumulatif  pada kelas 2 yaitu 91 didapatkan dari pengurangan  120 dengan  29  yang  merupakan  nilai  frekuensi  pada kolom  4.  Nilai  prosentase  kelas  1  adalah  100  % artinya  debit  82,79  m 3 /det  memiliki  prosentase kejadian 100 % dalam 1 tahun. Duration curve yang dihasilkan  dari  data  bulanan  debit inflow selama periode  10  tahun  dapat  dilihat  pada  Gambar  3 berikut .
Gambar 3. Duration Curve dari Data Bulanan
Gambar 3 merupakan grafik yang menunjukkan  hubungan  prosentase  (%)  dan  Q (m 3 /s)  sama  dengan  Gambar  3.  Gambaran  grafik yang  dihasilkan  dari  Gambar  3  sama  dengan Gambar 2 yaitu semakin besar prosentase kejadian suatu  debit  dalam  satu  tahun  maka  semakin  kecil debit yang tersedia begitu sebaliknya. Terlihat pada prosentase  75  %  hingga  100  %  nilai  debit  turun tidak terlalu  signifikan sedangkan pada prosentase 40  %  hingga  100  %  turunnya  cukup  signifikan. Duration curve dari data harian mendapatkan hasil yang  lebih  detail  dibandingkan  dengan duration curve dari data bulanan.
Gambar 4. Duration Curve dari Debit Andalan PLTA Eksis
Berdasarkan  analisa  debit  andalan  PLTA Koto  Panjang  saat  ini  (eksis)  didapatkan  debit
69.715 338.765 607.765 876.765 1145.765 1414.765 1683.765 1952.765 2221.765 2490.765 2759.765 3028.765 3297.765 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Q (m 3 /s) Prosentase (%) 82.79 183.84 284.84 385.84 486.84 587.84 688.84 789.84 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Q (m 3 /s) Prosentase (%) 51.995, 305.319 0 1000 2000 3000 4000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Q (m 3 /s) Prosentase (%)
andalan  sebesar  305,319  m 3 /det.  Debit  305,319 m 3 /det
dengan intervolasi didapatkan prosentasenya  pada duration  curve adalah  sebesar 51,995 % dapat dilihat pada gambar 4 berikut ini. Pada  Gambar  4  terlihat duration  curve dari data  harian  dan  garis  merah  pada  grafik  yang menunjukkan  nilai  prosentase  dan  debit  andalan PLTA  Koto  Panjang  saat  ini.  Debit  andalan  yang didapatkan  adalah  sebesar  305,319  m 3 /det  yang memiliki  prosentase  51,995  %.  Artinya  debit 305,319  m 3 /det  terjadi  selama
hari yaitu 189,782 hari dalam 1 tahun.
Adapun  dalam  menganalisa  evaporasi dibutuhkan  data  klimatologi  seperti  data  suhu, kelembaban, kecepatan angin dan tekanan atmosfir. Pada  Tabel  4  dapat  dilihat  nilai  evaporasi  pada tahun 2010 hingga 2019. Dari Tabel 4 dapat dilihat hasil  analisa  evaporasi  dari  tahun  2010  hingga
tahun  2019.  Nilai  evaporasi  dihitung  perbulannya menggunakan  rumus  empiris  Penman  pada persamaan  (8)  dan  (9)  dari  bulan  januari  hingga bulan desember selama 10 tahun mengikuti jumlah tahun dari data debit inflow harian.
Gambar 5. Hasil Analisa Evaporasi
Tabel 4. Hasil Analisa Evaporasi
Ta hu n No mo r Bu la n Evap orasi Ta hu n No mo r Bu la n Evap orasi Ta hu n No mo r Bu la n Evap orasi Ta hu n No mo r Bu la n Evap orasi Ta hu n No mo r Bu la n Evap orasi (E) (E) (E) (E) (E) (mm/ hari) (mm/ hari) (mm/ hari) (mm/ hari) (mm/ hari)
20 10 1 1 1.162 20 12 25 1 0.612 20 14 49 1 0.987 20 16 73 1 1.002 20 18
97 1 1.112 2 2 1.268 26 2 0.586 50 2 1.114 74 2 1.237 98 2 1.094 3 3 1.26 27 3 0.613 51 3 1.115 75 3 1.096 99 3 1.097 4 4 1.136 28 4 0.622 52 4 1.211 76 4 1.154 10 0 4 1.294 5 5 1.216 29 5 0.647 53 5 1.141 77 5 1.151 10 1 5 1.452 6 6 1.287 30 6 1.134 54 6 1.151 78 6 1.174 10 2 6 1.551 7 7 1.114 31 7 1.087 55 7 1.105 79 7 1.061 10 3 7 1.59 8 8 1.266 32 8 0.986 56 8 1.08 80 8 1.127 10 4 8 1.709 9 9 1.103 33 9 0.977 57 9 1.173 81 9 1.079 10 5 9 1.706 10 10 1.279 34 10 1.125 58 10 1.498 82 10 1.1 10 6 10 1.712 11 11 1.107 35 11 1.193 59 11 1.24 83 11 1.036 10 7 11 1.536 12 12 1.17 36 12 1.098 60 12 1.02 84 12 1.155 10 8 12 1.634
20 11 13 1 0.981 20 13 37 1 1.107 20 15 61 1 1.027 20 17 85 1 1.101 20 19
10 9 1 1.314 14 2 1.168 38 2 1.228 62 2 1.051 86 2 1.196 11 0 2 1.441 15 3 1.152 39 3 1.289 63 3 1.138 87 3 1.286 11 1 3 1.58 16 4 1.255 40 4 1.199 64 4 1.215 88 4 1.037 11 2 4 1.381 17 5 1.231 41 5 1.084 65 5 1.229 89 5 1.055 11 3 5 1.097 18 6 1.196 42 6 1.134 66 6 1.086 90 6 1.059 11 4 6 0.892 19 7 1.67 43 7 1.087 67 7 1.181 91 7 1.483 11 5 7 1.604 20 8 1.275 44 8 0.986 68 8 1.12 92 8 1.428 11 6 8 1.396 21 9 1.226 45 9 0.977 69 9 1.01 93 9 1.194 11 7 9 1.263 22 10 1.175 46 10 1.06 70 10 1.023 94 10 1.36 11 8 10 0.979 23 11 1.128 47 11 0.957 71 11 1.057 95 11 1.035 11 9 11 0.896 24 12 1.007 48 12 0.971 72 12 1.046 96 12 1.11 12 0 12 1.634
Nilai  evaporasi  ini  berbeda-beda  tiap bulannya tergantung dari  nilai  suhu,   kelembaban,
kecepatan angin dan tekanan atmosfir. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 5.
0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600 1.800 1 21 41 61 81 101 Eva p or asi (m m/h ar i) Bulan (Nomor Sesuai Tabel 4)
Gambar  5  merupakan  grafik  hasil  analisa evaporasi  berdasarkan  Tabel  3.  Pada  gambar terlihat  perbedaan  nilai  evaporasi  setiap  bulannya selama 10 tahun. Rata-rata nilai evaporasi dalam 10 tahun  yaitu  lebih  besar  dari  0,8  mm/hari  dan kurang dari  1,4 mm/hari.  Nilai evaporasi  bulan 90 hingga  bulan  120  menunjukkan  perbedaan  turun naik  yang  cukup  signifikan  dibandingkan  dengan bulan-bulan  yang  lain.  Terlihat  nilai  evaporasi tertinggi yaitu 1,712 mm/hari pada bulan 106 yaitu bulan  oktober  tahun  2018.  Sedangkan  nilai evaporasi  terendah  yaitu  0,586  mm/hari  pada bulan 26 yaitu bulan februari tahun 2012.

## Analisa Kapasitas Daya Tampung Waduk
Dalam pengoperasiannya, PLTA Koto Panjang bekerja  selama  24  jam.  Dalam  melakukan  analisa kapasitas  daya  tampung  waduk  metode  yang digunakan adalah metode mass curve . Adapun pada jam  ke  24  besar  volume  kumulatif  pada  analisa mass curve ini harus sama  nilainya dengan volume efektif  waduk  agar  volume outflow PLTA  yang dihasilkan  tidak  melebihi  volume  efektif  waduk. Dalam perhitungannya volume efektif yang diambil adalah  volume  dari  elevasi  80,5  hingga  80,8  mdpl yaitu  sebesar  33.217.800  m 3 .  Didapatkan  debit sebesar 384,465 m 3 /det sebagaimana terlihat pada Tabel 5.
Pada  Tabel  5  terlihat  Q  yang  merupakan  debit yang  akan  digunakan  sebagai  debit outflow pada tabel water  balance setelah  dioptimalisasikan. Volume  pada  tabel  merupakan  volume  yang dihasilkan  oleh  Q  dalam  satu  jam  selama  24  jam karena  PLTA  Koto  Panjang  bekerja  selama  24  jam. Volume  kumulatif  yang  dihasilkan  pada  jam  ke  24 adalah  volume  efektif  Waduk  PLTA  Koto  Panjang. Dari  penyesuaian  nilai  volume  kumulatif  pada  jam ke  24  dengan  volume  efektif  Waduk  PLTA  Koto Panjang  maka  didapatkan  nilai  Q  yaitu  384,465 m 3 /det. Dalam duration curve debit 384,465 m 3 /det merupakan  debit  39,235  %.  Prosentase  tersebut dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Duration Curve dari Debit Hasil Analisa Mass Curve
Pada Gambar 6 terlihat duration curve dari data harian  dan  garis  merah  pada  grafik  menunjukkan nilai  prosentase  dan  debit  yang  didapat  dari perhitungan mass curve . Debit yang dihasilkan dari analisa mass  curve adalah  384,465  m 3 /s.  Debit tersebut  didapatkan  prosentasenya  pada duration curve sebesar 39,235 %. Artinya debit 384,465 m 3 /s terjadi selama hari  yaitu  143,208  hari dalam 1 tahun. Adapun mass curve yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 7 berikut.
Tabel 5. Perhitungan Mass Curve
Jam Ke Q Volume Volume Kumulatif m 3 /det m 3 m 3 1 2 3 4 0 384.465 0 0 1 384.465 1.384.075.00 1.384.075.00 2 384.465 1.384.075.00 2.768.150.00 3 384.465 1.384.075.00 4.152.225.00 4 384.465 1.384.075.00 5.536.300.00 5 384.465 1.384.075.00 6.920.375.00 6 384.465 1.384.075.00 8.304.450.00 7 384.465 1.384.075.00 9.688.525.00 8 384.465 1.384.075.00 11.072.600.00 9 384.465 1.384.075.00 12.456.675.00 10 384.465 1.384.075.00 13.840.750.00 11 384.465 1.384.075.00 15.224.825.00 12 384.465 1.384.075.00 16.608.900.00 13 384.465 1.384.075.00 17.992.975.00 14 384.465 1.384.075.00 19.377.050.00 15 384.465 1.384.075.00 20.761.125.00 16 384.465 1.384.075.00 22.145.200.00 17 384.465 1.384.075.00 23.529.275.00 18 384.465 1.384.075.00 24.913.350.00 19 384.465 1.384.075.00 26.297.425.00 20 384.465 1.384.075.00 27.681.500.00 21 384.465 1.384.075.00 29.065.575.00 22 384.465 1.384.075.00 30.449.650.00 23 384.465 1.384.075.00 31.833.725.00 24 384.465 1.384.075.00 33.217.800
Dari  Gambar  7  terlihat  jam  dan  volume berbanding  lurus  artinya  semakin  lama  durasi waktunya  maka  volumenya  akan  semakin bertambah. Pada gambar Mass Curve diatas terlihat juga  grafiknya  berbentuk  linier  artinya  terjadi penambahan  volume  setiap  jamnya.  Adapun  yang dimaksud  dengan  volume  ini  adalah  volume  yang dihasilkan  dari  debit  yang  akan  digunakan  untuk debit PLTA.
39,235, 384,465 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Q (m 3 /s) Prosentase (%)

## Gambar 7. Mass Curve

## Debit PLTA
Debit  PLTA  merupakan  debit outflow dari waduk  yang  digunakan  untuk  memutar  turbin sehingga  menghasilkan  listrik  dengan  bantuan generator.  Debit  yang  digunakan  sebagai  debit PLTA adalah debit yang dihasilkan dari analisa Mass Curve . Hal ini dikarenakan PLTA beroperasi selama 24  jam  sehingga  turbin  yang  diputar  oleh  debit outflow PLTA juga beroperasi selama 24 jam. Maka
berdasarkan  hasil  analisa Mass  Curve didapatkan debit PLTA adalah sebesar 384,465 m 3 /det.

## Analisa Water Balance, Daya Listrik dan Simulasi PLTA
Simulasi  pengoperasian  PLTA  bertujuan untuk  menghitung  operasi  waduk  /  PLTA  pada periode  tertentu  dengan  memperhatikan  debit sungai  sebagai input dari  waduk  dan  debit  PLTA sebagai  debit output .  Dari  perhitungan water balance sebelum  dan  setelah  dioptimalisasi  dapat diketahui  bahwa  daya  yang  dihasilkan  PLTA sebelum  dioptimalisasikan  adalah  13.302,315 kWatt pada musim kering dan 114.000 kWatt pada musim hujan. Sedangkan daya setelah dioptimalisasikan  adalah  13.302,315  kWatt  pada musim kering dan 143.551,645 kWatt pada musim hujan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Tabel 6  yaitu  tabel water  balance untuk  tahun  2010 setelah  dioptimalisasikan  dan  Tabel  7  yaitu  tabel water  balance untuk  tahun  2010  sebelum dioptimalisasikan.
Pada  Tabel  6  terlihat  Kt  yang  merupakan tampungan  yang  dapat  disimpan  dimana  pada periode  t  =  0  nilai atau  dapat  dikatakan sebagai  volume  tampungan  atau  volume  berlebih dalam sehari akibat volume inflow lebih  besar dari volume outflow dan  P  adalah  daya  yang  dapat dibangkitkan.
Tabel 6. Water Balance Setelah Dioptimalisasi
T h n Bu la n J m lh Inflow Outflow K t P hari P bulan P tahun
De bit Volum e Presi pitas i Volum e Vol. Kum Evap orasi Volu me De bit Volum e Vol.Ku m H ar i Infl ow Inflow Presip itasi Inflow Evap orasi out flo w Outflo w Outflo w m 3 / det m 3 mm/ hari m 3 m 3
mm/ hari m 3 m 3 / det m 3 m 3 m 3 kWat t kWatt kWatt
20 10 1 31 336 .48 29.072. 282.66 12.45 1.544. 000.00 30.616. 282.66 1.16 144.0 86.63 352 .68 30.472. 196.02 30.616. 282.66 - 131.6 86.44 4.082. 279.68
36.037. 725.073 2 28 334 .40 28.892. 357.16 10.39 1.288.
714.28 30.181. 071.44 1.26 157.2 38.94 347 .49 30.023. 832.50 30.181. 071.44 - 129.7 48.82 3.632. 967.13 3 31 289 .63 25.024. 252.54 8.54 1.060. 000.00 26.084. 252.54 1.26 156.2 77.19 300 .09 25.927. 975.35 26.084. 252.54 - 112.0 48.46 3.473. 502.43 4 30 512 .90 44.315. 341.34 13.13 1.628. 533.33 45.943. 874.67 1.13 140.8 20.99 384 .46 33.217. 800.00 33.358. 620.99 12.585. 253.683 143.5 51.64 4.306. 549.36 5 31 251 .78 21.754. 088.66 6.03 748.00 0.00 22.502. 088.66 1.21 150.8 04.09 258 .69 22.351. 284.57 22.502. 088.66 - 96.59 1.69 2.994. 342.61
6 30 212 .68 18.375. 921.70 6.40 793.60 0.00 19.169. 521.70 1.28 159.6 31.85 220 .02 19.009. 889.85 19.169. 521.70 - 82.15 1.76 2.464. 553.01
7 31 233 .79 20.199. 712.92 5.19 644.00 0.00 20.843. 712.92 1.11 138.1 21.40 239 .64 20.705. 591.52 20.843. 712.92 - 89.47 9.78 2.773. 873.45 8 31 246 .06 21.260. 281.19 9.29 1.152. 000.00 22.412. 281.19 1.26 156.9 60.71 257 .58 22.255. 320.47 22.412. 281.19 - 96.17 6.98 2.981. 486.55 9 30 274 .22 23.692. 775.24 9.30 1.153. 200.00 24.845. 975.24 1.10 136.7 15.73 285 .98 24.709. 259.50 24.845. 975.24 - 106.7 81.75 3.203. 452.54
10 31 147 .10 12.710. 193.61 4.54 564.00 0.00 13.274. 193.61 1.27 158.5 45.66 151 .80 13.115. 647.95 13.274. 193.61 - 56.67 9.63 1.757. 068.74 11 30 201 .94 17.448. 245.93 10.76 1.335. 066.66 18.783. 312.60 1.10 137.2 55.85 215 .81 18.646. 056.75 18.783. 312.60 - 80.57 9.45 2.417. 383.56 12 31 157 .69 13.624. 442.16 8.69 1.078. 400.00 14.702. 842.16 1.17 145.0 72.61 168 .49 14.557. 769.55 14.702. 842.16 - 62.91 1.80 1.950. 265.97
0 1,384,075 2,768,150 4,152,225 5,536,300 6,920,375 8,304,450 9,688,525 11,072,600 12,456,675 13,840,750 15,224,825 16,608,900 17,992,975 19,377,050 20,761,125 22,145,200 23,529,275 24,913,350 26,297,425 27,681,500 29,065,575 30,449,650 31,833,725 33,217,800 0 5000000 10000000 15000000 20000000 25000000 30000000 35000000 0 4 8 12 16 20 24 V olu me (m 3 ) Jam Ke
Berdasarkan  Tabel  6  pada  bulan  Januari 2010  didapatkan  nilai  debit outflow sebesar 352,687 m 3 /det yang merupakan hasil penyesuaian agar  Kt 0.  Begitu  juga  dengan  bulan-bulan seterusnya,  jika  debit  andalan  hasil  analisa mass curve yang  digunakan  sebagai  debit outflow dan menyebabkan  nilai  volume  total outflow lebih besar  dari  nilai  volume  total inflow yang  mana  Kt akan  bernilai  negatif.  Sedangkan  dalam  metode sequent  peak  analysis nilai  Kt  tidak  boleh  bernilai negatif.  Maka  debit outflow harus  diperkecil  agar nilai   Kt 0   dengan   cara    optimalisasi   yaitu menyesuaikan  debit outflow dengan  volume  air yang  ada  pada storage saat  itu  yaitu  volume  total inflow yang dikurangi volume evaporasi.
Kt  ada  yang  tidak  bernilai  nol  pada  Tabel  6 yaitu  pada  bulan  April  2010.  Hal  ini  dikarenakan volume inflow lebih  besar  dibandingkan  dengan volume outflow .  Sehingga  debit outflow yang digunakan  adalah  debit  andalan  hasil  analisa mass curve yaitu  384,465  m 3 /det.  Adapun  tabel water balance
untuk tahun 2010
sebelum dioptimalisasikan dapat dilihat pada Tabel 7.
Terdapat  perbedaan  tabel water  balance setelah  dioptimalisasi  dengan  tabel water  balance sebelum  dioptimalisasi  yaitu  debit outflow yang digunakan.  Debit outflow didapatkan  dari  hasil perhitungan debit andalan.
Tabel 7. Water Balance Sebelum Dioptimalisasi T h n Bu la n J m lh Inflow Outflow
K t P hari P bulan P tahun De bit Volum e Cur ah Volum e Vol. Kum Eva pora si Volu me Deb it Volume Vol.Ku m H ar i Infl ow Inflow Huj an Presipi tasi Inflow Evapo rasi Out flow Outflow Outflo w
m 3 /de t m 3 mm /ha ri m 3 m 3 mm /har i m 3 m 3 / det m 3 m 3 m 3 kWatt kWatt kWatt
2 0 1 0 1 3 1 336 .48 29.072.
282.66 2 12.4 52 1.544.0 00.000 30.616.
282.66 2 1.16 2 144.0 86.63 8 305. 319 26.379.
559.698 26.523. 646.33 6 4.092.6 36.326 114.0 00.00 0 3.534.0 00.000 34.161. 928.88 9 2 2 8 334 .40 28.892. 357.16 1 10.3 93 1.288.7 14.286 30.181. 071.44 7 1.26 8 157.2 38.94 3
305. 319 26.379. 559.698 26.536. 798.64 1 3.644.2
72.806 114.0 00.00 0 3.192.0 00.000
3 31 289 .63 25.024.
252.547 8.54 8 1.060.0 00.000 26.084. 252.547 1.26
0 156.27
7.197 300. 092 25.927.9 75.350 26.084. 252.547 - 112.04 8.466 3.473.5 02.437 4 30 512 .90 44.315. 341.340 13.1
33 1.628.5 33.333
45.943. 874.673
1.13
6
140.82
0.990 305. 319 26.379.5 59.698 26.520. 380.688 19.423. 493.985 114.00 0.000 3.420.0 00.000 5 31 251 .78 21.754. 088.668 6.03
2 748.000 .000 22.502. 088.668 1.21 6 150.80 4.096 258. 695 22.351.2 84.573 22.502. 088.668 - 96.591 .697 2.994.3 42.612 6 30 212 .68 18.375. 921.701 6.40 0 793.600 .000 19.169. 521.701 1.28 7 159.63 1.854 220. 022 19.009.8 89.847 19.169. 521.701 - 82.151 .767 2.464.5 53.011 7 31 233 .79 20.199.
712.926 5.19 4 644.000 .000 20.843. 712.926 1.11 4 138.12
1.406 239. 648 20.705.5 91.520 20.843. 712.926 - 89.479 .789 2.773.8 73.456 8 31 246 .06 21.260.
281.190 9.29 0 1.152.0 00.000 22.412. 281.190
1.26
6
156.96
0.719 257. 585 22.255.3 20.471 22.412. 281.190 - 96.176 .986 2.981.4 86.554 9 30 274 .22 23.692.
775.242 9.30 0 1.153.2 00.000 24.845. 975.242
1.10
3
136.71
5.737 285. 987 24.709.2 59.505 24.845. 975.242 - 106.78 1.751 3.203.4 52.540 10 31 147 .10 12.710. 193.616 4.54 8 564.000 .000 13.274. 193.616 1.27 9 158.54 5.669 151. 801 13.115.6 47.947 13.274. 193.616 - 56.679 .637 1.757.0 68.745 11 30 201 .94 17.448.
245.937 10.7 67 1.335.0 66.667 18.783. 312.604
1.10
7
137.25
5.855 215. 811 18.646.0 56.748 18.783. 312.604 - 80.579 .452 2.417.3 83.565 12 31 157
.69 13.624.
442.160 8.69 7 1.078.4 00.000 14.702. 842.160 1.17 0
145.07
2.612 168. 493 14.557.7 69.547 14.702. 842.160 - 62.911 .805 1.950.2 65.970
Sebelum  dioptimalisasikan,  debit  andalan PLTA  Koto  Panjang  adalah  305,319  m 3 /det  yang didapatkan  dari  hasil  perhitungan  debit  andalan PLTA  eksis.  Sedangkan  setelah  dioptimalisasikan, debit  andalan  yang  digunakan  adalah  debit  hasil analisa mass curve . Analisa mass curve menggunakan  volume  waduk  aktif  PLTA  Koto panjang dalam perhitungannya.
Akibat  perbedaan  debit outflow tersebut maka  volume outflow ,  volume  total outflow dan daya yang dihasilkan setelah dioptimalisasi dengan
sebelum  dioptimalisasi  juga  akan  berbeda.  Kt  ada yang bernilai nol karena volume total outflow lebih besar  dari  volume  total inflow .  Maka  perlu dilakukan  penyesuaian  debit outflow agar  Kt 0. Pada  bulan  Maret  2010  terlihat  debit outflow sebesar  300,092  m 3 /det  yang  merupakan  hasil penyesuaian debit outflow dengan volume air yang ada pada storage saat itu yaitu volume total inflow dikurangi dengan volume evaporasi.
Pada  Tabel  7  diatas  terlihat  pada  bulan Januari  2010  Kt  tidak  bernilai  nol.  Hal  ini
dikarenakan volume inflow lebih besar dibandingkan  dengan  volume outflow .  Sehingga debit outflow yang digunakan adalah debit andalan PLTA eksis yaitu 305,319 m 3 /det. Berdasarkan  tabel water  balance dapat diketahui  besar  debit outflow PLTA  yang  didapat
dari  debit  andalan  yang  mana  debit  tersebut digunakan untuk menghasilkan daya listrik. Adapun hubungan  prosentase  debit  andalan  dengan  daya listrik dapat dilihat pada Tabel 8 dan Gambar 8.
Tabel 8. Persen Debit Andalan (%) Vs Daya Listrik (kWatt)
Tahun Daya Rata-Rata yang Dihasilkan per Hari Sesuai % Debit Duration Curve (K Watt) Debit 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 2010 100.045 .394 99.567. 038 99.088. 681 98.610. 324 98.131. 967 97.035. 122 96.071. 977 95.155. 713 94.239. 449 93.323. 185 92.110. 706 90.726. 278 89.199. 171 2011 96.358. 095 95.401. 382 94.444. 668 93.487. 954 92.176. 133 90.741. 063 89.777. 919 88.842. 238 87.330. 933 85.803. 826 84.276. 719 82.506. 950 80.369. 000 2012 82.856. 303 81.899. 590 80.942. 876 79.986. 162 79.029. 449 78.072. 735 77.430. 639 76.819. 796 76.168. 752 75.252. 488 74.336. 224 73.419. 960 40.316. 889 2013 86.553. 768 86.075. 411 85.597. 054 85.118. 697 84.200. 692 83.243. 978 82.397. 062 81.480. 798 80.564. 534 79.648. 269 78.510. 898 77.289. 212 76.067. 527 2014 77.433. 310 76.954. 953 76.476. 596 75.998. 239 74.903. 449 73.946. 736 73.304. 640 72.669. 841 71.753. 577 70.837. 312 69.921. 048 69.004. 784 68.088. 520 2015 86.429. 737 85.473. 024 84.516. 310 83.559. 596 82.602. 883 81.646. 169 80.780. 567 79.864. 303 78.948. 039 78.031. 774 77.115. 510 76.199. 246 75.080. 067 2016 65.793. 869 64.837. 155 63.880. 442 62.923. 728 61.967. 014 61.010. 301 60.368. 204 59.757. 362 59.146. 519 58.535. 676 57.924. 833 57.313. 990 56.703. 147 2017 84.325. 947 83.847. 590 83.369. 233 82.890. 876 82.412. 519 81.753. 835 81.111. 739 80.500. 896 79.890. 053 79.279. 210 78.309. 391 77.087. 706 75.866. 020 2018 93.659. 250 92.702. 536 91.745. 823 90.789. 109 89.832. 395 88.574. 866 87.611. 722 86.560. 618 85.338. 932 84.117. 247 82.895. 561 81.673. 875 80.164. 272 2019 88.002. 584 87.045. 870 86.089. 156 85.132. 443 84.175. 729 83.219. 015 82.499. 783 81.583. 519 80.667. 255 79.750. 991 78.834. 726 77.749. 834 76.528. 148 Rata- Rata 86.145. 826 85.380. 455 84.615. 084 83.849. 713 82.943. 223 81.924. 382 81.135. 425 80.323. 508 79.404. 804 78.457. 998 77.423. 562 76.297. 184 71.838. 276
Tabel  8  merupakan  tabel  hasil  perhitungan water  balance debit  andalan  35  %,  37  %,  39  %, 41%, 43%, 45%, 47%, 49%, 51%, 53%, 55%, 57% dan  59%.  Pada  Tabel  7  terlihat  bahwa  pada  tahun 2010  daya  rata-rata  per  hari  dengan  prosentase debit andalan 35 % adalah 100.045,394 kWatt dan daya  rata-rata  yang  dihasilkan  dengan  prosentase tersebut  selama  10  tahun  dari  tahun  2010  hingga tahun 2019 adalah 86.145,826 kWatt.
Berdasarkan hasil perhitungan debit andalan PLTA saat ini didapatkan prosentase debit andalan sebelum  dioptimalisasi  sebesar  51,995  %  pada duration  curve dan  berdasarkan  hasil  perhitungan mass  curve didapatkan  prosentase  debit  andalan setelah  dioptimalisasi adalah  39,235 %.  Dari Tabel 7  di  atas  dengan  menggunakan  intervolasi  dapat diketahui  bahwa  debit  39,235  %  rata-rata  daya yang  mampu  dihasilkan  selama  10  tahun  adalah sebesar  84.525,153  kWatt  sedangkan  debit  51,995 %  yang  merupakan  debit  andalan  PLTA  saat  ini rata-rata  daya  yang  mampu  dihasilkan  selama  10 tahun  adalah  sebesar  78.933,768  kWatt.  Adapun grafik  yang  dapat  dihasilkan  dari  tabel  tersebut dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar  8  menunjukkan  hubungan  daya listrik  dengan  prosentase  debit  andalan  pada duration  curve .  Daya  listrik  71.838,276  kWatt memiliki  prosentase  debit  59  %  pada duration curve . Artinya daya 71.838,276 kWatt dapat terjadi selama hari  yaitu  215,35  hari  dalam  1 tahun.  Sedangkan  daya  listrik  76.297,184  kWatt memiliki  prosentase  57  %  artinya  daya  tersebut dapat  terjadi  selama hari  yaitu  208,05 hari dalam 1 tahun.
Gambar 8. Persen Debit Andalan (%) Vs Daya Listrik (kWatt) Terlihat  bahwa  semakin  besar  prosentase debit andalan maka semakin kecil daya listrik yang dihasilkan. Artinya semakin besar prosentase debit andalan  maka  semakin  kecil  debit outflow yang dihasilkan  untuk  membangkitkan  daya  listrik  yang mengakibatkan  daya  yang  dihasilkan  juga  semakin kecil.  Hal  ini  dapat  dilihat  pada  hasil  analisa  debit andalan  setelah  dan  sebelum  dioptimalisasikan pada  sub  bab  sebelumnya.  Debit  andalan  sebelum dioptimalisasi  memiliki  prosentase  51,995  % dengan debit outflow yang dihasilkan yaitu 305,319 m 3 /det  dan  daya  listrik  rata-rata  yang  dihasilkan oleh debit outflow tersebut selama 10 tahun adalah sebesar  78.933,768  kWatt.  Sedangkan  Debit andalan setelah dioptimalisasi memiliki prosentase lebih  rendah  yaitu  39,235  %  dengan  debit outflow lebih  besar  dari  debit outflow yang  dihasilkan sebelum  dioptimalisasi  yaitu  384,465  m 3 /det  dan daya  listrik  rata-rata  yang  mampu  dihasilkan selama 10 tahun juga lebih  besar yaitu 84.525,153 kWatt. Daya setelah dan sebelum dioptimalisasikan
0 10 20 30 40 50 60 70 70000 75000 80000 85000 90000 Pro sen ta se D ebit (%) Daya Listrik (kWatt)
selama  10  tahun  tersebut  memiliki  selisih  sebesar 5.591,385 kWatt.

## Perbandingan  Daya  Setelah  dan  Sebelum Dioptimalisasikan
Pada  Tabel  6  dan  Tabel  7  dihasilkan  besar daya listrik sebelum dan setelah dioptimalisasikan. Daya  listrik  yang  dihasilkan  dari  tabel water balance setelah  dan  sebelum  dioptimalisasikan tersebut  dibuat  perbandingannya.  Perbandingan daya  setelah  dan  sebelum  dioptimalisasikan  dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9 merupakan tabel perbandingan daya yang dapat dibangkitkan PLTA Koto Panjang setelah dan  sebelum  dioptimalisasikan.  Pada  tabel  terlihat perbandingan daya listrik selama 10 bulan pertama tahun 2010. Nilai debit outflow PLTA dan P hari pada Tabel  9  sama  dengan  nilai  debit outflow dan  P hari yang terdapat pada Tabel 6 yaitu  yaitu tabel water balance untuk tahun 2010 setelah dioptimalisasikan  dan  Tabel  7  yaitu  tabel water balance untuk
tahun
2010 sebelum dioptimalisasikan. Tabel 9. Perbandingan Daya Setelah dan Sebelum Dioptimalisasikan
No Bulan
Setelah Dioptimalisasikan
Sebelum Dioptimalisasikan
Debit
P hari Prosentase Jumlah Debit P hari Prosentase Jumlah Outflow dari Daya Generator Outflow dari Daya Generator PLTA Maks yang PLTA Maks yang Generator Bekerja Generator Bekerja m 3 /det kWatt %
m 3 /det kWatt % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 Jan-10 352.687     131.686.442 91.449 4 305.319 114000.000 100.000 3 2 Feb-10 347.498     129.748.826 90.103 4 305.319 114000.000 100.000 3 3 Mar-10 300.092     112.048.466 77.811 3 300.092 112048.466 98.288 3 4 Apr-10 384.465     143.551.645 99.689 4 305.319 114000.000 100.000 3 5 May-10 258.695       96.591.697 67.078 3 258.695 96591.697 84.730 3 6 Jun-10 220.022       82.151.767 57.050 3 220.022 82151.767 72.063 3 7 Jul-10 239.648       89.479.789 62.139 3 239.648 89479.789 78.491 3 8 Aug-10 257.585       96.176.986 66.790 3 257.585 96176.986 84.366 3 9 Sep-10 285.987     106.781.751 74.154 3 285.987 106781.751 93.668 3 10 Oct-10 151.801       56.679.637 39.361 2 151.801 56679.637 49.719 2
Pada  bulan  April  2010  terlihat  nilai  P hari setelah dioptimalisasikan yaitu 143.551,645 kWatt. Nilai daya tersebut melebihi kemampuan generator PLTA Koto Panjang yang hanya dapat menghasilkan daya  maksimal  114  MW  atau  114.000  kWatt. Sehingga dibutuhkan tambahan 1 generator 30 MW agar dapat membangkitkan daya sebesar 143.551,645 kWatt atau 143,552 MW. Generator 30 MW  dibutuhkan  karena  dengan  penambahan  daya generator  sebesar  30  MW  maka  daya  maksimal yang  dapat  dibangkitkan  oleh  PLTA  menjadi  144 MW  atau  144.000  kWatt.  Daya  maksimal  yang dihasilkan  generator  tambahan  tersebut  melebihi dan  cukup  untuk  membangkitkan  daya  hasil optimalisasi  yaitu  sebesar  143.551,645  kWatt  atau 143,552 MW.
Pada  bulan  Januari  2010  dapat  diketahui nilai  prosentase  dari  daya  maksimum  generator setelah  dioptimalisasikan  adalah  91,449  %  dengan jumlah  generator yang bekerja adalah  4 generator. Sedangkan  nilai  prosentase  dari  daya  maksimum generator sebelum dioptimalisasikan adalah 100 % dengan jumlah generator yang bekerja adalah 3
generator.  Pada  bulan  Oktober  2010  terlihat  nilai prosentase  dari  daya  maksimum  generator  setelah dioptimalisasikan  adalah  39,361  %  dengan  jumlah generator yang bekerja adalah 2 generator. Jumlah generator  tersebut  sama  dengan  jumlah  generator yang bekerja pada kondisi sebelum dioptimalisasikan namun nilai prosentase dari daya maksimum  generator  berbeda  yaitu  49,719  %. Adapun  grafik  perbandingan  daya  sebelum  dan setelah  dioptimalisasikan  dapat  dilihat  pada Gambar 9.
Gambar 9. Grafik Perbandingan Daya Setelah dan Sebelum Dioptimalisasikan
0 25000 50000 75000 100000 125000 150000 1 21 41 61 81 101 D aya (kWat t) Bulan

## Keterangan :
Daya PLTA sebelum dioptimalisasikan Daya PLTA setelah dioptimalisasikan
Pada  Gambar  9  pada  bulan ke-1  yaitu  bulan januari  2010  besar  daya  yang  dihasilkan  adalah 131.686,442  kWatt  setelah  dioptimalisasi  dan 114.000  kWatt  sebelum  dioptimalisasi.  Pada gambar  terlihat  bahwa  daya  listrik  setelah dioptimalisasikan mengalami peningkatan dibandingkan  dengan  daya  listrik  sebelum dioptimalisasikan.  Namun  pola  garis  daya  yang dihasilkan setelah dioptimalisasi umumnya memiliki  kecenderungan  yang  sama  dengan  pola garis  daya  yang  dihasilkan  sebelum  dioptimalisasi. Daya listrik sebelum dan sesudah dioptimalisasikan juga  dilakukan  perbandingan  prosentasenya terhadap  daya  listrik  maksimal  yang  dihasilkan. Hasil  dari  tabel  diplot  kedalam  grafik  yang  dapat dilihat pada Gambar 10 dan Gambar 11.
Gambar  10  merupakan  grafik  prosentase daya yang dihasilkan terhadap daya maksimal yaitu 144  MW  yang  bekerja  dengan  3  generator  38.000 kWatt  dan  1  generator  30.000  kWatt.  Sedangkan Gambar 11 merupakan grafik prosentase daya yang dihasilkan  terhadap  daya  maksimal  yaitu  114  MW yang  bekerja  dengan  3  generator  38.000  kWatt. Pada  Gambar  10  dan  Gambar  11  di  atas  terlihat bahwa  pola  garis  prosentase  yang  dihasilkan setelah  dioptimalisasi  dan  sebelum  dioptimalisasi umumnya memiliki kecenderungan yang sama.
Gambar 10. Grafik Prosentase Daya Terhadap Daya Maksimal (144 MWatt) Setelah Dioptimalisasi (Bekerja dengan 4 Generator)
Gambar 11. Grafik Prosentase Daya Terhadap Daya Maksimal (114 MWatt) Sebelum Dioptimalisasi (Bekerja dengan 3 Generator)

## KESIMPULAN
Dari  hasil  perhitungan  debit  andalan  dan mass  curve didapatkan  305,319  m 3 /det  dengan prosentase  51,995  %  pada duration  curve untuk debit  andalan  PLTA  saat  ini  dan  384,465  m 3 /det dengan  prosentase  39,235  %  pada duration  curve untuk  debit  andalan  PLTA  setelah  dioptimalisasi. Optimalisasi  yang  dilakukan  pada  PLTA  Koto Panjang  yaitu  dengan  cara  menyesuaikan  debit outflow dengan  volume  air  yang  ada  pada storage saat  itu  yaitu  volume  total inflow yang  dikurangi volume  evaporasi.  Debit outflow yang  digunakan adalah  debit  andalan  hasil  analisa mass  curve sebesar 384,465 m 3 /det yang dalam perhitungannya  menggunakan  volume  waduk  aktif PLTA  Koto  Panjang.  Hasil  dari  penyesuaian  ini terlihat  pada  kolom  K t (volume  tampungan  atau volume  berlebih  dalam  sehari)  yang  bernilai  nol pada  tabel water  balance .  Daya  listrik  setelah dioptimalisasi  adalah  sebesar  13.302,315  kWatt pada  musim  kering  dan  143.551,645  kWatt  pada musim hujan. Daya listrik di kedua musim tersebut memiliki  selisih  sebesar  130.249,33  kWatt.  Daya listrik yang dihasilkan PLTA saat ini adalah sebesar 13.302,315 kWatt pada musim kering dan 114.000 kWatt pada musim hujan. Sehingga daya listrik yang dihasilkan  PLTA  setelah  dioptimalisasi  mengalami kenaikan  dari  daya  listrik  sebelum  dioptimalisasi. Karena kenaikan daya melebihi kapasitas generator PLTA  saat  ini,  maka  terjadi  penambahan  1 generator 30.000 kWatt atau 30 MW.

## REFERENSI
[1]
Menteri  Pekerjaan  Umum  dan  Perumahan Rakyat  Republik  Indonesia, Peraturan Menteri  Pekerjaan  Umum  Dan  Perumahan Rakyat Republik Indonesia Nomor 27/PRT/M/2015 tentang Bendungan . Jakarta, Indonesia: https://peraturan.bpk.go.id/Home/Details/ 144525/permen-pupr-no-27prtm2015- tahun-2015, 2015.
[2] T.  M.  Nuramini,  “Studi  Optimasi  Pola Pengoperasian  Waduk  Bajulmati,”  Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2017.
[3]
D.  D.  Adhistana,  “Rencana  Pengoperasian Yang  Optimum  Pada  Potensi  Air  Waduk Selorejo  Untuk  Pembangkit  Listrik  dan Irigasi,” Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2017. [4] D.  A.  Arismunandar  and  D.  S.  Kuwahara, Teknik  Tenaga  Listrik  Jilid  I  Pembangkitan Dengan  Tenaga  Air .  Jakarta:  PT  Pradnya Paramita, 2000.
[5] Tim  Penyusun  Kamus  Pembinaan  dan Pengembangan Bahasa, Kamus Besar Bahasa
Indonesia ,  Kedua.  Jakarta:  Balai  Pustaka,
1999.
[6] N.  Safitri  and  Suryati, Analisa  Rangkaian Listrik  (Teori  Dasar,  Penyelesaian  Soal  dan
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 26 51 76 101 Pro sen ta se (%) Bulan 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 26 51 76 101 Pro sen ta se (%) Bulan
Soal-Soal Latihan) .  Politeknik  Negeri
Lhokseumawe, 2017.
[7] O.  F.  Patty, Tenaga  Air ,  Pertama.  Jakarta: Erlangga, 1995.
[8] Suripin, Sistem  Drainase  Perkotaan  Yang Berkelanjutan .  Yogyakarta:  Andi  Offset, 2004.
[9] K. Mori and Dkk, Hidrologi Untuk Pengairan . Jakarta: PT Pradnya Paramita, 2006.
[10] R.  K.  Linsley  and  J.  B.  Franzini, Teknik Sumber  Daya  Air  Jilid  1 ,  Ketiga.  Jakarta: Erlangga, 1985.
[11] S. Sosrodarsono and T. Kensaku, Bendungan Tipe  Urugan .  Jakarta:  PT  Pradnya  Paramita, 1981.
[12] L.  W.  Mays  and  Y.-K.  Tung, Hydrosystems Engineering  and  Management .  McGraw-Hill, Inc, 1992.
[13] C.  S.  Samosir,  W.  Soetopo,  and  E.  Yuliani, “Optimasi  Pola  Operasi  Waduk  Untuk Memenuhi  Kebutuhan  Energi  Pembangkit Listrik  Tenaga  Air  (Studi  Kasus  Waduk Wonogiri ),” Tek. Pengair. , vol. 06, no. 1, pp.
108–115, 2015.
[14] D. permukiman dan P. Wilayah,
Pengoperasian  Waduk  Tunggal  Pd  T-25-
2004-A . Indonesia, 2004.
[15] M.  Kurniawan,  “Optimasi  Struktur  Rangka Batang  Menggunakan  Metode  Algoritma Genetika  Dengan  Kendala  Tegangan  Dan Probabilitas  Kegagalan,” J.  Saintis ,  vol.  19, no. 1, pp. 15–23, 2019, doi:
10.25299/saintis.2019.vol19(1).3043.
[16] D.  P.  Loucks  and  Dkk, Water  Resource Systems  Planning  And  Analysis .  Englewood Cliffs, N.J: Prentice-Hall, 1981.

## NOMENKLATUR
=    Evaporasi (penguapan) yang terjadi di tampungan (m 3 ) =    Tampungan yang dapat disimpan dimana pada periode t = 0, nilai (m 3 )
=   Tampungan yang dapat disimpan sebelum periode t (m 3 ) =    Presipitasi (hujan) yang jatuh di atas tampungan (m 3 ) =   Debit dari sungai yang masuk tampungan (m 3 ) =   Inflow dari tampungan (m 3 ) = Outflow (m 3 ) =   Tekanan uap jenuh pada suhu rata-rata harian (mmHg)
=   Tekanan uap sebenarnya (mmHg)
=   Tekanan uap jenuh (mb atau mmHg)
=   Evaporasi (mm/hari)
=   Perbedaan  muka  air  (m)  atau  tinggi jatuh air efektif (m) =   Kelembaban relatif (%) =   Besarnya probabilitas (%) =   Daya (kWatt atau MWatt) =   Debit air (m 3 /det)
= Range =   Masa ulang =   Temperatur =   Volume air (m 3 )
=  Kecepatan angin pada ketinggian 2 m di atas permukaan tanah  (mile/hari)
=   Nilai data terbesar
=   Nilai data terkecil =   Tekanan  uap  pada  waktu  pengukuran (mb atau mmHg)
=   Percepatan gaya berat = 9,8 (m/detik) =   Banyaknya kelas interval =   Nomor urut data
=   Jumlah data yang diolah
=   Tekanan uap jenuh (mmHg) =   Waktu (detik) =   Masa jenis air = 1000 (kg/m 3 )

## This page is intentionally blank