## Listrik mikro hidro berdasarkan Potensi debit andalan sungai batanghari kota jambi

## Hendi Matalata
1 Jurusan Teknik Listrik, Fakultas Teknik, Universitas Batanghari
* Corresponding author, e-mail: : dermahadihendi@yahoo.co.id

## Abstrak
Kota Jambi merupakan daerah yang dibentangi sungai batanghari, kajian mengenai pemanfaatan terhadap enegi  listrik  terbarukan  khususnya  tenaga  air    melalui  anak  sungai  perlu  di  pertimbangkan  untuk perencanan  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro  Hidro  (PLTMH).  Kondisi  air  yang  dapat  dimanfaatkan sebagai  sumberdaya  ( resources )  penghasil  listrik  memiliki  kapasitas  aliran  dan  ketinggian  tertentu  dari sistem saluran airnya. Masalah utama dalam pembangkitan listrik tenaga air adalah ketersediaan debit air sungai  sebagai  energi  penggerak  pembangkit. Oleh  karenanya  dibutuhkan  teknik  tertentu  untuk memprediksi  potensi  aliran  air  sungai  pada  sepanjang  waktu  atau  debit  andalan  sungai  yang  dapat digunakan untuk energi pembangkit listrik tenaga mikro hidro, tidak terjadinya hujan dengan waktu yang lama  serta  kondisi  daerah  aliran  sungai  (DAS)  yang  kritis  dapat  menyebabkan  aliran  air  sungai  menjadi kecil  bahkan  menjadi  kering.  Pengukuran  debit  sungai  secara  manual  pada  waktu  tertentu  hanya  dapat merepresentasi  volume  debit  sungai  pada  saat  dilakukan  pengukuran.  Perubahan  yang  terjadi  akibat terjadinya  hujan  pada  waktu  berikutnya,  atau  penurunan  debit  sungai  karena  simpanan  air  tanah  yang mengecil, tidak dapat terpantau dengan baik maka perlu direncanakan debit yang kontiniu untuk kapasitas putaran  turbin  generator  dengan  memperhitungkan  kapasitas  listrik  dari  generator  yang  dapat dibangkitkan  secara optimal
Kata Kunci : pembangkit listrik, mikrohidro, Perencanaan, Sungai

## Abstract
The city of Jambi is an area batanghari river, the study of the utilization of renewable energy, especially hydro power through the tributaries should  be considered  for the planning of Micro Hydro Power Plant (PLTMH).  Water  conditions  that  can  be  utilized  as  electricity  generating  resources  have  a  certain  flow capacity  and  altitude  of  their  drainage  system.  A  major  problem  in  hydroelectric  generation  is  the availability of river water discharge as a propulsion energy. Therefore, certain techniques are  needed to predict  the  potential  flow  of  river  water  at  all  times  or  the  river's  main  discharge  that  can  be  used  for hydro-electric power generation, no long-term rainfall and critical watershed conditions can cause water flow  the  stream  becomes  small  and  even  becomes  dry.  Manual  river  flow  measurements  over  time  can only  represent  the  volume  of  river  flow  at  the  time  of  measurement.  Changes  that  occur  due  to  the occurrence of rain at a later time, or decrease in river discharge due to decreased soil water savings, can not  be  monitored  properly  it  is  necessary  to  plan  a  continuous  discharge  for  the  capacity  of  generator turbine rotation by calculating the electrical capacity of the generator which can be generated optimally
Keywords : power plant, micro hydro, Planning, River

## 1. PENDAHULUAN
Sungai  Batanghari  merupakan  sungai terpanjang  yang  ada  di  Pulau  Sumatra., sebagian  dari  sungai  ini  mengaliri  Provinsi Sumatra  Barat,  namun  lebih  dari  70%  daerah aliran  sungai  berada  di  Provinsi  Jambi. Memiliki  panjang  mencapai  800  kilometer, sungai  batanghari  hampir  mengaliri  setiap kabupaten  yang  ada  di  Jambi.  Setidaknya sungai  ini  mengalir  dan  melintasi  beberapa
kabupaten  di  Jambi  seperti  Batanghari,  Bungo, Tebo, Muaro Jambi, Tanjung Jabung Timur dan Kota Jambi sebelum bermuara ke Selat Malaka di daerah Muara Sabak.
Dengan  semakin  menipisnya  cadangan energi  fosil  serta  perlindungan  terhadap lingkungan upaya untuk mengekplorasi sumber‐sumber  energi  terbarukan  mutlak dilakukan,  Selain  usaha  penghematan  energi dalam kehidupan sehari hari perlu adanya usaha
pemanfaatan potensi energi secara optimal yang ada  di  sekitar  kita,  salah  satunya  pemanfaatan energi air ( hydropower ) yang melimpas melalui bendungan.  Pembangkit  listrik  mikro  hidro (PLTMH)  merupakan  pembangkit  listrik  yang dibangkitkan  dengan  menggunakan  energi aliran  sungai  dengan  debit  aliran  sungai  (Q) yang kecil. Karena energi penggerak yang kecil maka kapasitas daya listrik yang dihasilkan juga kecil.  Berbagai  teknik  penggerak  diterapkan untuk memaksimalkan energi penggerak, diantaranya  dengan  menggunakan  Turbin Francis  dengan  sudu  berbentuk  mangkok  yang banyak  sehingga  proses  tekanan  menjadi  lebih besar. Bagian-bagian utama dari PLTMH yaitu: bendung(weir), saluran pengalih (intake), saluran  pembawa/Pipa  penstok,  bak  penenang, turbin,  generator,  dan  panel  kontrol.  Bagian- bagian  tersebut  didesain  sesuai  kondisi  dan kebutuhan  pembangkitan  energi  listrik  di lapangan[1].  Ketersediaan  debit  air  sungai merupakan masalah utama dalam pembangkitan listrik  tenaga  air  dimana  untuk  mendapatkan debit andalan dibutuhkan data klimatologi, data hidrologi dan peta-peta yang resprentatif.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Pembangkit  listrik  mikrohidro  adalah pembangkit  listrik  yang  menggunakan  energi air  (aliran  air  anak  sungai)  sebagai  energi penggerak  generator  pembangkit  listriknya. Kondisi  air  yang  dapat  dimanfaatkan  sebagai sumberdaya (resources) penghasil listrik memiliki  kapasitas  aliran  dan  ketinggian tertentu  dari  sistem  saluran  airnya.  Pembangkit listrik  mikrohidro  kapasitas  dan  ketinggian aliran  mengacu  pada  jumlah  volume  aliran  air persatuan waktu (flow capacity). Beda ketinggian  tempat  dari  titik  pengamatan  debit aliran  sampai  ke  bangunan  PLTMH  dikenal dengan  istilah  head.  Mikrohidro  juga  dikenal sebagai  clean  resources  karena  pembangkit listrik  ini  mengunakan  sumber  daya  yang  telah disediakan oleh alam dan ramah lingkungan[2], menunjukkan  bahwa  persyaratan  utama  yang harus  dipertimbangkan  ketika  membangun pembangkit listrik tenaga mikro hidro adalah:
1. Curah  hujan  dan  limpasan  yang  tersedia sepanjang waktu.
2. Memiliki ketinggian jatuh air (head)
3. Saluran  air  yang  akan  menjadi  energi penggerak turbin
4. Power  house  sebagai  rumah  turbin  dan peralatan pembangkit listrik lainnya
5. Saluran pembuangan air.
Debit  andalan  merupakan  acuan  potensi debit  aliran  sungai  yang  akan  digunakan  untuk menentukan kapasitan daya listrik dari pembangkit  listrik  tenaga  air  yang  akan dibangun.  Debit  aliran  yang  dihasilkan  oleh suatu  hujan  akan  menghasilkan  hidrograf  yang bentuknya beragam. Keragaman bentuk hidrograf dipengaruhi oleh hujan dan karakteristik  DAS  yang  meliputi  keadaan penutup lahan, keadaan permukaan tanah, serta karakteristik  penggal  jaringan  sungai.  Dengan memantau  bentuk  hidrograf  suatu  sungai  dari waktu  ke  waktu,  maka  secara  otomatis  kondisi penutup  lahan  juga  dapat  teramati,  karena hidrograf  debit  aliran  lebih  besar  dipengaruhi oleh  penutup  lahan  dalam  wilayah  suatu  DAS. Dengan  demikian  bentuk  hidrograf  suatu sungai  dapat  dijadikan  indikator  perubahan penutup lahan dalam wilayah suatu DAS (Hadi, 2003).
Debit diperoleh dengan menggunakan rumus
Q = v . A ................................. (1)
dimana :
Q = debit (m 3 /det), v  = kecepatan aliran (m) A= luas penampang basah
(m).
Hubungan  keeratan  antara  debit  air  dan tinggi muka air dianalisis menggunakan metode logaritma (Linsley dkk (1985).
Q = a (h) b ............................... (2)
diamana :
Q = Debit air sungai (m³/detik) h = Tinggi muka air (m)
a dan b = Nilai kontanta
Potensi  debit  aliran  sungai  untuk  sumberdaya listrik dianalisis berdasarkan persamaan (Arismunandar dan Kuwahara,2000):
P = 9,8 . H . Q  . ήE(Kilo watt)  (3) Dimana:
P = tenaga yang dikeluarkan secara teoritis (Kilo watt) H = tinggi jatuh air efektif (m)
Q = debit aliran sungai (m³ s) ήE = efisiensi pembangkit

## 3. METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  digunakan adalah  metode  observasi  dan  pengukuran lapangan.  Metode  observasi  digunakan untuk pengukuran Tinggi Muka Air (TMA) sungai  sebagai  potensi  tertinggi  untuk menghasilkan  Debit  air  sungai  batanghari. areal  lokasi  penelitiaan  ditunjukan  pada gambar 1. taman tanggo rajo - sijinjang kota jambi
Gambar 1. taman tanggo rajo - sijinjang kota jambi sumber : google map
pada  gambar  1.    memperlihatkan  luasan  areal penelitian  untuk  mendapatkan  TMA  dan  debit air,  dimana  pengukuran  dilakukan  dari  tanggo rajo  (hulu  sungai)  sampai  sijinjang  jambi  timur (hilir  sungai)  dengan  jarak  sungai  ±1000  m, dimana  sijinjang  (hilir  sungai)  terdapat  anak sungai  yang  direncanakan  sebagai  areal  tempat pembangkit  listrik  tenaga  air,  sedangkan    lebar sungai didapat dari titik pengukuran tanggo rajo sampai  seberang  yaitu  sebesar  ±  450 m,  luasan sungai  diasumsikan  berbntuk  persegi  panjang sehingga besar luasan sungai 400.000 𝑚 2 . Ketinggian  jatuh  air  ( head )  merupakan penjumlahan  nilai  ketinggian  titik  pengamatan debit  dan  nilai  ketinggian  tempat  bagunan
pembangkit listrik dan tinggi maksimum sungai setelah dibendung. Campbell (2010), menggambarkan  penentuaan Head berdasarkan proses  bendungan  sungai  dan  penyaluran  air melalui  pipa penstock seperti  Gambar  2. Penentuan  Head  Pembangkit  Listrik  Mikro Hidro[4].
Gambar 2, Penentuan Head Pembangkit Listrik Mikro Hidro (Campbell, 2010).
Dengan  asumsi  jarak  tertentu  air  sungai yang  telah  dibendung  dialirkan  melalui  pipa pesat  ( penstock) menuju  rumah  pembangkit ( power  house ). Head diperoleh  berdasarkan nilai  ketinggian  air  sungai dan  dan  tempat bangunan turbin generator. terdapat  beberapa  jenis  turbin  generator  dalam suatu  produksi    industri  dimana  perancangan masing-masing  mempunyai  spesifikasi  yang berbeda,  spesifikasi  turbin  generator  pada penelitian  ini  mempunyai  parameter  sebagai berikut: jenis : Air Turbin dan Generator Set Model : ZM-3 Output : 0,6 KW - 100 KW head : 3 - 40 m Debit : 0,05 m 3 /s - 2,0 m 3 /s tegangan   : 220 V/380 V
Frekuensi  : 50 Hz/60 Hz suhu : ≤ 50 0 C
Potensi  debit  aliran  untuk  sumber  daya listrik  dianalisis  berdasarkan  debit  rata-rata sungai  dan  ketinggian  jatuh  air  yang  diperoleh pada  titik  pengamatan  debit  sungai  sampai lokasi pembangunan pembangkit tenaga listrik

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Perencanaan  Pembangkit  Listrik  Tenaga Mikrohidro  (PLTMH)  yang  akan  dibangun, untuk  pengukuran  debit  sungai  dilakukan  pada
setiap  bulan  selama  setahun,  parameter  - parameter    pengukuran  yang  dilakukan  adalah penentuan kecepatan air sungai, luas penampang  basah  dan  kedalam  air  sungai masing-masing  hasil  pengukuran  lapangan sebagai berikut:
A.  Pengukuran kecepatan Air Pengukuran  dilakukan  dikarenakan  ingin mengetahui  potensi  kecepatan  aliran  sungai batanghari,  pengukuran  dilakukan  dengan menggunakan  water  flow  probe  FP111,  hasil pengukuran  lapangan  diperlihatkan  pada  tabel 1.data hasil pengukuran debit disungai batanghari dibawah.
B.  Pengukuran lebar penampang basah lebar  penampang  pada  sungai  batanghari diukur dari tepian sisi sungai sampai keseberang  sisi  sungai,  batanghari  dimana pengukuran  dilakukan  dengan  menggunakan titik kordinat pada GPS.
C Pengukuran kedalaman air
Pengukuran  kedalaman  air  yang  dilakukan adalah  dengan  menggunakan  alat  ukur    Digital Sonar,  dimana  hasil  pengukuran  pada  sungai dilakukan  dengan  membagi  lebar  saluran menjadi  12 segment dengan  lebar  sungai  setiap bulannya  ±  450  meter  (berdasarkan  lebar penampang  basar)  maka  setiap segment adalah ± 40 m. Hasil pengukuran rata  -rata  kedalaman air  diperlihatkan  pada  tabel  1.  data  hasil pengukuran debit di sungai batanghari.
Dari  masing-masing  komponen  hasil pengukuran lapangan dalam perencanaan PLTMH  debit  air  sungai  dapat  dihitung  seperti diperlihatkan  pada  tabel  1.  Data  Hasil Pengukuran Debit Lapangan Di sungai Batanghari dibawah.
Tabel 1. Data hasil pengukuran debit

## Di sungai batanghari
Bulan Lebar Penampang Basah (m) Kedal aman (m) Kecepat an Air (m/s) Debit (m 3 /s) Jan 478 4,3 1 2055,4 Feb 485 5,5 0,9 2400,7 Mar 492 7,5 1 3690 Apr 523 6 1,1 3451,8 Mei 536 6,2 1,1 3655,5 Jun 540 4,4 1 2376
Jul 462 3 1 1386 Agus 481 5,1 1 2453,1 Sept 478 3,2 0,7 1070,7 Okt 486 5,6 1,1 2721,6 Nov 495 4,6 0,9 2049,3 Des 509 4,6 0,9 2107,2
Berdasarkan  hasil  data  tabel  1  untuk  nilai debit air di Sungai Batanghari bervariasi antara 1070,7  –  3690  m³/detik  dengan  rata-rata 2.454,4  m³/detik.  terlihat  bahwa  fluktuasi  debit air yang mengalir pada saluran sungai berbeda- beda hal  ini dilihat dari  adanya perbedaan  nilai debit  maksimum  maupun  nilai  debit  minimum selama periode penelitian.
Untuk  lebih  jelasnya  mengenai  fluktuasi debit  air  selama  penelitian  tersaji  pada  gambar 3. Fluktuasi Debit Tiap Bulan berikut:
Gambar 3. Fluktuasi Debit Air Tiap Bulan jir dan untuk
Untuk keperluan analisis Pembangkit Listrik Mikro Hidro (PLTMH), data tinggi jatuh air  digunakan  sebagai  dasar  perhitungan  debit rencana  serta  kapasitas  turbin  yang  digunakan pada pemasangan pembangkit dilokasi penelitian.

## 4.1.  Perencanaan Pembangkit  Listrik  Mikro
Hidro
G turbi n Saluran buag head Sungai Batanghari Sungai Sijinjang Gambar 4. Perencanaan PLTMH

## A.   Pemilihan Jenis Turbin dan Generator
Pemilihan  Jenis  Turbin  dan  Generator disesuiakan  dengan  kondisi  lokasi  di  sungai batanghari, adapun generator set yang digunakan  adalah  model  ZM-3,  Parameter  - parameter dari Hidroelectric Generating Set ZM adalah sebagai berikut :
Output : 0,6 KW - 100 KW head : 3 - 40 m Debit : 0,05 m 3 /s - 2,0 m 3 /s tegangan   : 220 V/380 V Frekuensi  : 50 Hz/60 Hz suhu   : ≤ 50 0 C

## B.  Tinggi Jatuh Air ( m )
Untuk  mendapatkan  tinggi  jatuh  air dilakukan  pengukuran  dengan  menggunakan metode water-filled tube dimana permukaan  air pada  sungai  batanghari  diukur  sampai  tempat turbin  akan  dipasang.  Sehingga  saluaran  intake pada  pembangunan  Pembangkit  Listrik  Tenaga Mikro  Hidro  disungai  batanghari  didapatkan sebesar  3  meter  berdasarkan  kedalaman minimum rata - rata hasil pengamatan lapangan. Sedangkan  pada  desain  letak  posisi  turbin disungai  batanghari  untuk  mendapatkan  tinggi jatuh  air  direncanakan  4  meter,  seperti ditunjukan  pada  gambar  5.  Disain  Tinggi  Jatuh Air dibawah.

## Gambar 5. Disain Tinggi Jatuh Air

## C.  Desain Pipa Isap dan Power House
Material  pipa  pengisap  mempunyai  dimensi panjang  10,0  meter  dengan  ketebalan  5,  rumah pembangkit  ( power house )  yang  merupakan titik  pusat pembangkitan  direncanakan  dengan ukuran 2,00 x 2,50 m. Pada rumah pembangkit ini ditempatkan :
 Turbin beserta pondasinya.
 Generator beserta fasiltasnya.
 Alat Kontrol beserta fasilitasnya.
 Ballast load besarta fasilitasnya.

## D.  Desain Saluran Pembuang (Tail Race)
Saluran  pembuang  ( tail  race )  adalah  salah  satu bagian  dari  komponen  PLTMH  yang  berfungsi untuk  mengalirkan  air  yang  berasal  dari  turbin ke  saluran  buang.  saluran  pembuang  dialirkan ke  sungai  sijinjang  dimana  disain  saluran  tidak berbeda  dengan  desain  saluran  pembawa, namun  yang  membedakan  adalah  tidak  adanya trashrack pada saluran pembuang.
Perencanna  unit  PLTMH  dari  hasil penelitian  data  lapangan  dapat  diasumsikan menggunakan  rumus  teoritis  adapun  hasil obtimasi  dari  perencanaan  PLTMH    teoritis didapat sebagai berikut :
P = 9,8 . H . Q  . ήE P = 9,8 x 4 m x 2 m 3 /dt x 0,85 P = 66,64 KW
dari  hasil  penelitian  potensi  sungai  batanghari dapat  dimanfaatkan  sebagai  energi  listrik  baru terbarukan  tersebar  dimana  energi  tersebut
dapat  digunakan  kepada  masyarakat  pinggiran sungai sebagai unit produksi keramba ikan.

## 5. SIMPULAN
1.  Analisis nilai kapasitas pembangkitan energi listrik di aliran sungai dengan menggunakan desain  unit  pembangkit,  menunjukkan  hasil yang lebih akurat dalam perancangan project PLTMH.
2.  Potensi listrik PLTMH di Sungai batanghari Kecamatan  jambi  timur  Kabupaten  kota jambi,  berdasarkan  perencanaan  desain pembangkit  menunjukkan  hasil  sebesar 66,64 kilo watt.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Sardi  Salim,2017, Listrik  Mikro  Hidro Berdasarkan Potensi  Debit  Andalan  Sungai, Prosiding Seminar  Nasional  Teknik  Elektro  (FORTEI 2017) ISBN 978-602-6204-24-0.
[2]  Macaringue  D.,  2009,  The  Potential  for Micro-hidro  Power  Plants  in  Mozambique, Journal  of  Water  Resources  Planning  and Management, Vol.128, 424-430.
[3]Arismunandar  A.,  S.  Kuwahara,  2000, Teknik  Tenaga  Listrik  Jilid  I:  Pembangkitan dengan Tenaga Air, Pradnya Paramita, Jakarta
[4]Campbell J.R., 2010, Small Hydro and Low- Head Hydro Power Technologies and
Prospects, Congressional Research Service.
[5]  Wilda  Faradina,  Hadi  Suyono,  ST.,  Mt., Ph.D.,  Ir.  Teguh  Utomo,  MT.,  2015,  Kajian Kelayakan Ekonomis Pembangkit Listrik
Tenaga  Mikro  Hidro  Gunung  Sawur  1  dan
Gunung  Sawur  2  Di  Lumjang,  Universitas
Brawijaya
[4]  Macaringue  D.,  2009,  The  Potential  for Micro-hidro  Power  Plants  in  Mozambique, Journal  of  Water  Resources  Planning  and Management, Vol.128, 424-430.
[5]  Soemarto,  C.D.,  1999,  Hidrologi  Teknik, Edisi kedua, Erlangga, Surabaya