## Kajian Potensi Peningkatan Daya Terpasang PLTA Sebagai Pemanfaatan Surplus Debit Air Unit PLTA Batang Agam
Elfin Kurniawan a, *, Dzikri Firmansyah Hakam b,c , Iswan Prahastono b , Akiman Nainggolan a a UPDL BOGOR, PUSDIKLAT, PT PLN (PERSERO)
Jl. Raya Puncak KM 72 Cibogo, Megamendung, Bogor, Indonesia b PLN PUSLITBANG, PT PLN (PERSERO) Jl. Duren Tiga Raya No.102, Jakarta Selatan, Indonesia
c School of Business and Management (SBM), Institut Teknologi Bandung
Jl. Ganesa No. 10, Bandung, Indonesia *E-mail: elfin.k@pln.co.id, elfinkurniawan@gmail.com

## Abstract
Batang  Agam  hydro  Power  Plant  is  a  run  of  river  hydro  Power  Plant  which  operated  in  1976  with initially 2 (two) generation units operation. In 1981, the Batang Agam hydro Power Plant experienced 1 (one) unit expansion, resulted in total capacity of 3 x 3,5 MW. Based on the analysis carried out by the author, we found that there are potential for additional generating power from the existing river flow. This analysis based on 3 (three) types of studies, namely the study of excess inlet water discharge (inflow) at the overflow point in the tando pond spillway, the study of excess inflow at the overflow point in the spillway sand pond, and the study of water savings from modification of the tando pond screen outlet. Moreover,  this  research  conducts  a  study  on  the  capacity  of  additional  units  and  the  capacity  of  the existing waterway to determine the durability of the infrastructure. Based on the study results, an inflow surplus of 2,58 m 3 /s was obtained with a potential additional unit capacity of 2 MW. After more than 40 years of operation, the main hydropower facilities experience several modifications in the intake and the tando  pond.  We  identified  the  potential  to  increase  the  installed  power  capacity  of  the  Batang  Agam Hydroelectric Power Plant by utilizing the surplus water in the tando and sand pond. The utilization of this water surplus can convert hydro energy into electrical energy that produce an additional 1 x 2 MW generator  unit.  This  research  provides  a  beneficial  to  PLN  in  increasing  power  supply  to  the interconnection system without land acquisition by utilizing the existing waterway.
Keyword: inflow, unit capacity, hydro power plant, interconnection system

## Abstrak
PLTA Batang Agam merupakan pembangkit tipe run of river yang pertama kali dioperasikan pada tahun 1976  dengan  2  (dua)  unit  pembangkit.  Pada  tahun  1981  PLTA  Batang  Agam  mengalami  ekspansi  1 (satu)  unit,  sehingga  total  kapasitas  pada  saat  ini  sebesar  3  x  3,5  MW.  Berdasarkan  analisis  yang dilakukan oleh penulis, ditemukan potensi tambahan daya pembangkit yang berasal dari debit air sungai eksisting. Analisis ini didasarkan pada 3 (tiga) jenis kajian yaitu kajian kelebihan debit air masuk (inflow) pada titik overflow di spillway kolam tando, kajian kelebihan debit air masuk (inflow) pada titik overflow di spillway kolam pasir, dan kajian penghematan air dari modifikasi screen outlet kolam tando. Setelah itu, peneliti melakukan studi kapasitas unit tambahan dan studi kemampuan waterway eksisting untuk menentukan kemampuan daya tahan infrastruktur eksisting. Berdasarkan hasil studi, diperoleh surplus debit  air  masuk (inflow) sebesar  2,58  m 3 /s  dengan  potensi  tambahan  kapasitas  unit  sebesar  2  MW. Setelah  lebih  dari  40  tahun  beroperasi  dan  banyak  dilakukan  modifikasi  pada  fasilitas  utama  PLTA seperti intake dan  kolam  tando,  diidentifikasi  potensi  penambahan  kapasitas  daya  terpasang  PLTA Batang Agam dengan memanfaatkan surplus air di kolam tando dan kolam pasir. Pemanfaatan surplus air ini dapat mengkonversi energi hidro menjadi energi listrik dengan menghasilkan tambahan satu unit mesin  pembangkit  sebesar  1  x  2  MW.  Penelitian  ini  memberikan  manfaat  kepada  PLN  dalam meningkatkan suplai daya kepada sistem interkoneksi tanpa melakukan pembebasan lahan baru dengan memanfaatkan waterway eksisting yang tersedia.
Kata kunci: debit air masuk, kapasitas unit, PLTA, sistem interkoneksi

## 1. Pendahuluan
Pertumbuhan pesat populasi manusia dan pertumbuhan ekonomi terkait erat dengan peningkatan global permintaan energi  [1].  Secara  global,  produksi  listrik  meningkat  sebesar  72%  antara  tahun  1993-2010  dan  diharapkan  meningkat sebesar 56% pada tahun 2040 [2]. Secara total, potensi tenaga air bruto global adalah 52 PWh/ tahun yang tersebar lebih dari 11.8 juta lokasi berdasarkan referensi Global multi-resolution terrain elevation data tahun 2010 [2] dan dari Global
Runoff Data Center [3]. Jumlah potensi tenaga air bruto global ini diperkirakan memiliki nilai sepertiga dari kebutuhan energi global saat ini [4]. Pada saat ini, banyak lokasi dengan sumber energi air yang potensial tidak dapat dikembangkan menjadi Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dikarenakan alasan teknis maupun ekonomi. Walaupun begitu, terdapat potensi  yang cerah terkait pemanfaatan tenaga air dalam bauran energi di  masa depan  [4]. Berdasarkan  fakta tersebut maka  PLN  sebagai  perusahaan  produsen  listrik  harus  melakukan  terobosan  untuk  memenuhi  proyeksi  pertumbuhan kebutuhan energi listrik dengan mengadakan pembangkit listrik yang murah dan efisien. Salah satu alternatif teknologi tersebut adalah menghasilkan listrik sedekat mungkin dengan lokasi beban, menggunakan sumber energi terbarukan, yang tidak  menyebabkan  pencemaran  lingkungan,  seperti  PLTA [5].  Secara  khusus,  keunggulan  yang  dimiliki  pembangkit listrik tenaga air dibandingkan dengan pembangkit listrik energy terbarukan lainnya seperti: tenaga angin, gelombang dan matahari adalah sebagai berikut [5]:
 Efisiensi tinggi (70-90%), sejauh ini yang terbaik dari semua teknologi energi.
 Faktor kapasitas tinggi (> 50%) dibandingkan dengan 10% untuk tenaga surya dan 30% untuk pembangkit listrik tenaga angin.
 Tingkat perubahan yang lambat; daya keluaran berfluktuasi hanya secara bertahap dari hari ke hari bukan dari menit ke menit.
 Daya keluaran maksimum di musim hujan .
Air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah didapat, karena pada air tersimpan energi potensial (pada air jatuh) dan energi kinetik (pada air mengalir). Tenaga air ( hydro power ) adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik. Pemanfaatan  energi  air  banyak  dilakukan  dengan  menggunakan  kincir  air  atau  turbin  air  yang  memanfaatkan  adanya suatu air terjun atau aliran air di sungai [6].
Potensi hidro untuk pembangkit listrik tenaga air dan mini / mikro hidro tersebar di seluruh Indonesia adalah sebesar 75.000 MW [7]. Namun, hanya sekitar 9% dari potensi tersebut yang dimanfaatkan dalam bentuk pembangkit listrik skala besar dan kecil. Penerapan pembangkit listrik tenaga mikro hidro di Indonesia dimulai pada tahun 2005 sebesar 0,45 MW. Pembangunan pembangkit listrik tenaga air  di Indonesia  pada awalnya  tidak  mengalami peningkatan  yang signifikan, dari  0,55  MW  pada  tahun  2006-2007,  meningkat  menjadi  0,69  MW  pada  tahun  2008-2010  [7].  Salah  satu  strategi pemerintah Indonesia untuk  meningkatkan produksi energi terbarukan adalah dengan melakukan pembangunan PLTA dan mikrohidro sebesar 20 MW di wilayah Indonesia Timur, 21 MW di Jawa-Bali, 11 MW di Sumatera, dan 18 MW di Papua, Maluku, dan Nusa Tenggara. Namun,  hingga agustus 2015 belum ada  PLTA yang selesai dibangun. Beberapa contoh konstruksi PLTA di bagian Timur Indonesia yaitu PLTA Siteba 3 x 2.5 MW, PLTA Tombolo Pao 2 MW, PLTA Taludaa 3 MW, PLTA Segara 1 MW, dan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Lokomboro 0,4 MW [7]. Pada sistem tenaga listrik Sumatera, terdapat potensi energi hidro yang dapat dibangkitkan sebesar 7.642,2 MW. Potensi energi hidro terbesar yang ada di pulau Sumatera berada di Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam sebesar 2.939,8 MW. Namun, sampai dengan tahun 2012, kapasitas PLTA di Pulau Sumatera berkisar di nominal 1.000 MW. Sampai saat ini kapasitas PLTA di sistem Sumatera tidak mengalami peningkatan yang signifikan [6].
PLTA  Batang  Agam  merupakan  pembangkit  tipe run  of  river yang  dimiliki  PLN,  pertama  kali  dioperasikan  pada tahun 1976 dengan 2 (dua) unit pembangkit. Pada tahun 1981 mengalami penambahan 1 (satu) unit lagi, sehingga total kapasitas  meningkat  menjadi  3  x  3.5  MW.  Walaupun  sudah  dilakukan  penambahan  satu  unit  pembangkit,  apabila dioperasikan 3 unit pada beban maksimum, maka terjadi defisit air di kolam tando  PLTA Batang Agam. Defisit air ini terjadi walaupun debit sungai Batang Agam pada kondisi maksimal. Permasalahan defisit air pada kolam tando PLTA Batang Agam dapat diatasi dengan dilakukannya optimasi debit air masuk ( inflow ) PLTA Batang Agam yang dilakukan oleh PLN. Untuk itu diperlukan upaya pengoptimalan potensi debit air tersebut.
Optimasi debit air tersebut dilakukan dengan memodifikasi profil mulut terowongan dengan cara melakukan chipping sehingga terbentuk ¼ parabola dengan jari–jari 18 cm. Parabola ini dilapisi oleh plat stainless steel dengan tebal ukuran 2.2 m x 0.1 m x 0.5 m yang dipasang dengan menggunakan baut fisher dan injeksi beton. Injeksi beton digunakan untuk mengisi  bagian  yang  telah  dibentuk  ( chipping) sehingga  menambah  koefisien  debit  aliran.  Oleh  karena  itu,  terjadi peningkatan debit aliran air yang masuk ke terowongan sehingga kondisi air di kolam tando dan kolam pasir mengalami surplus pada saat beban maksimum maupun minimum. Optimasi lain yang sudah dilaksanakan untuk meningkatkan debit air adalah studi modifikasi saringan outlet kolam tando. Optimasi modifikasi saringan outlet ini meningkatkan efisiensi hidrolik air dimana terdapat peluang terkait pengurangan head loss aliran air pada saringan outlet kolam tando, sehingga diharapkan konsumsi air turbin menjadi lebih efisien.
Optimasi debit air yang dilakukan modifikasi pada profil mulut terowongan dan saringan outlet kolam tando di atas mengakibatkan terdapatnya surplus air di kolam tando PLTA Batang Agam. Surplus air di kolam tando menghasilkan potensi peningkatan daya terpasang PLTA Batang Agam. Peningkatan daya ini memanfaatkan surplus air di kolam tando dan kolam pasir untuk dikonversikan menjadi energi listrik. Penambahan kapasitas dilakukan dengan penambahan satu unit mesin pembangkit tanpa melakukan pembebasan lahan baru dengan memanfaatkan waterway eksisting yang tersedia. Oleh karena itu, diperlukan studi yang komprehensif yang dapat menganalisis potensi tambahan daya PLTA Batang Agam dari surplus air kolam tando yang tersedia. Berdasarkan literature review yang dilakukan oleh penulis, terdapat studi- studi yang menganalisis kajian potensi daya PLTA seperti studi potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air (Picohidro) pada aliran sungai Cipelang  [8], studi potensi energi sungai  Khayan  sebagai Pembangkit  Listrik Tenaga  Air di Kalimantan
Utara  [9],  dan  studi potensi  sungai  Srinjing  untuk  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikrohidro  (PLTMH)  Brumbung  di Kabupaten Kediri [10]. Namun, belum ada penelitian yang melakukan analisis potensi daya PLTA dengan menggunakan pendekatan empiris dan survei lapangan seperti yang dilakukan oleh penelitian ini. Selain itu, penelitian ini menggunakan studi  kasus  PLTA  Batang  Agam  yang  ada  di  sistem  interkoneksi  Sumatera  Barat  yang  belum  pernah  dianalisis sebelumnya. Selanjutnya, studi ini memberikan kebaruan dalam literatur akademik terkait kajian penambahan kapasitas daya pembangkit dan kajian debit air.
Artikel ini terdiri dari 4 (empat) bab yaitu bab 1 pendahuluan yang berisi latar belakang penelitian, tujuan penelitian, dan struktur penelitian. Bab 2 menceritakan tentang metode penelitian dan sistem waterway PLTA Batang Agam. Bab 3 adalah hasil dan pembahasan penelitian yang menjelaskan terkait kajian kelebihan debit air, kajian penambahan kapasitas unit, dan kemampuan waterway existing . Bab 4 merupakan bab kesimpulan yang menjelaskan hasil dari penelitian secara komprehensif.
2. Metode Penelitian dan Sistem Waterway PLTA Batang Agam
2.1 Metode Penelitian
Metodologi  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  survey  sistem waterway PLTA  Batang  Agam.  Selain  itu, dilakukan studi empiris terkait kajian kelebihan debit air dalam rangka penambahan kapasitas unit PLTA. Data lapangan diambil melalui observasi langsung pada sistem waterway PLTA oleh tim penulis. Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada besarnya head dan debit air. Head adalah beda ketinggian antara muka air pada reservoir dengan muka air keluar dari  kincir/turbin air. Total potensi daya yang tersedia dari suatu reservoir air dihasilkan dalam bentuk energi potensial. Secara umum, formula penentuan total potensi daya tenaga hidrolik ditunjukkan oleh persamaan di bawah ini berdasarkan studi yang dilakukan di [11]–[14]:
𝑃  =  𝜌 . 𝑄. 𝑔. ℎ. 𝜂 (1)
dimana:
P  adalah  daya  ( watt );  Q  adalah  kapasitas  aliran  (m 3 /s);  ρ  adalah  densitas  air  (kg  /m 3 );  h  adalah head (m);g  adalah percepatan gravitasi (m/ s 2 ); η adalah efisiensi.
Sedangkan untuk kapasitas aliran dapat di definisikan dengan persamaan berikut:
𝑄  =  𝐴 . 𝑉
(2)
dimana:
Q adalah kapasitas aliran (m 3 /s); A adalah Luas penampang (m 2 ); V adalah kecepatan fluida (m/s) Perhitungan kemampuan penstock, pipa pesat, dan inlet manifold adalah berdasarkan studi [15], [16]. Formula untuk menentukan diameter minimum penstock yang diperlukan sesuai desain debit aliran dapat dihitung dengan formula:
𝐷 = 2.69 ( 𝑛2𝑄2𝐿
𝐻 ) 0.1875
(3)
dimana: n = koefisien kekasaran steel liner (roughness) , Q = debit desain (m 3 /s), L = panjang penstock (m), H = tinggi jatuhan air ( gross head ) (m) Formula untuk mengetahui kecepatan aliran air dalam pipa pesat adalah:
𝑉 = 1.273 ( 𝑄 𝑑2 ) (4)
dimana:
Q = debit desain  (m 3 /s), d = diameter penstock existing (m), dan V maksimal adalah kecepatan aliran air sesuai persyaratan sebesar 10 m/s
Formula  untuk  mengetahui  kekuatan  pipa  pesat  dapat  dihitung  melalui  penentuan  ketebalan  minimum liner sebagai berikut:
𝑐 = √ 10−3𝐾 1+ 𝐾𝐷 𝐸𝑡 (5)
dimana: c = kecepatan gelombang (m/s), K = modulus bulk air 2.1 x 10 9 (N/m 2 ), E = modulus elastisitas baja 210 x 10 9 (N/m 2 ), D = diameter penstock existing (mm), t  = tebal steel liner pipa (mm) Perhitungan inlet  manifold masing-masing  segmen  harus  mempunyai  distribusi  tekanan  dan  kecepatan  yang  sama (V1=V2=V3=V4) sehingga diameter manifold yang diperlukan untuk masing-masing percabangan inlet adalah:
𝐷 = √ 𝑄 𝑉× 𝜋 4 (6)
dimana:
D = diameter inlet manifold (m), Q  = debit aliran air tiap percabangan (m 3 /s), V = kecepatan aliran air tiap percabangan (m/s)
2.2 Sistem Waterway PLTA Batang Agam
Sistem waterway PLTA Batang Agam terdiri dari beberapa bagian utama, diantaranya Intake Weir yaitu bangunan pengambilan  air  yang  berfungsi  sebagai  tempat  pengambilan  air  masuk  yang  berasal  dari  sungai  [17].  Bangunan
selanjutnya yaitu Tunnel I (terowongan I) dimana air mengalir dari Intake Weir menuju sand trap (kolam pasir) melalui terowongan I sepanjang 175,5 m dengan diameter 2,5 m. Sand Trap ( kolam pasir) berfungsi sebagai penangkap pasir yang terbawa air sungai yang mempunyai luas 7.000 m 2 dengan volume 20.000 m 3 . Perhitungan debit outflow pelimpahan air dari kolam pasir dihitung menggunakan formula sebagai berikut [15]:
𝑄 = 𝐶𝐿𝐻 3/2
(7)
dimana: Q adalah debit limpasan, C adalah koefisien discharge , L adalah lebar pintu, H adalah tinggi muka air. Sistem waterway selanjutnya setelah sand trap adalah Tunnel II (terowongan II). Terowongan ini menghubungkan sand trap dengan kolam tando dan memiliki panjang 131 m dengan diameter 2,1 m. Bagian selanjutnya dari Waterway adalah Daily Pondage (kolam tando) yang berfungsi  untuk  menampung air dan  mengendapkan lumpur pada air. Pada kolam tando terdapat tiga komponen antara lain inlet , spillway, dan outlet . Kolam tando PLTA Batang Agam memiliki spesifikasi luas sebesar 45.000 m 2 , volume maksimum air sebesar 116.000 m 3 pada elevasi 682,5 m dpl, elevasi muka air operasi adalah  675 m dpl s/d 682,5 m dpl.
Bagian bangunan waterway yang lainnya setelah  kolam tando adalah tunnel III (terowongan III) yang berfungsi untuk menyalurkan air dari outlet kolam tando menuju surge tank (kolam peredam) dengan panjang 1.080 m dan diameter 2,2 m. Surge tank (kolam peredam) berfungsi untuk meredam pukulan air dan menghilangkan gelembung-gelembung udara yang terdapat pada aliran air sebelum masuk ke dalam pipa pesat [18]. Surge tank ini memiliki tinggi 28 m, diameter 8 m, dan elevasi dasar 681,1 m dpl. Bagian waterway setelah tunnel III adalah Valve Chamber (bangunan katup utama) yang  berfungsi  sebagai  katup  pengaman  yang  bekerja  secara  otomatis  apabila  terdapat  udara  yang  masuk  ke  dalam penstock (pipa pesat). Bagian dari waterway yang terakhir yaitu penstock (pipa pesat) berfungsi untuk mengalirkan air dari saluran penghantar ke turbin yang mempunyai elevasi awal 670,3 m dpl dan elevasi akhir 581,3 m dpl serta panjang pipa 240 m.

## 3. Hasil Dan Pembahasan
Sesuai dengan penjabaran tujuan pada pendahuluan diatas yaitu memanfaatkan surplus air di kolam tando dan kolam pasir untuk dikonversikan menjadi energi listrik dengan menambah kapasitas terpasang PLTA Batang Agam dengan cara menambah satu unit mesin pembangkit haruslah melalui beberapa kajian detail untuk merealisasikannya. Beberapa hal yang  perlu  analisis  (sesuai  ruang  lingkup)  diantaranya  adalah:  Analisis  ini  didasarkan  pada  3  (tiga)  jenis  kajian  yaitu kajian kelebihan debit air masuk (Inflow) pada titik overflow di spillway kolam tando, kajian kelebihan debit air masuk (Inflow) pada  titik overflow di spillway kolam  pasir,  dan  kajian  penghematan  air  dari  modifikasi screen  outlet kolam tando. Setelah itu, penelitian ini melakukan studi kapasitas unit tambahan dan studi kemampuan waterway eksisting untuk menentukan kemampuan daya tahan infrastruktur eksisting dan kajian tata letak unit mesin tambahan.
3.1 Kajian Kelebihan Debit Air Masuk (Inflow) Pada Titik Overflow di Spillway Kolam Tando (∆Q1a m 3 /det) Seperti telah dijelaskan pada latar belakang bahwa telah terjadi pelimpahan (overflow) pada Spillway di kolam tando ketika inflow air besar  seperti ditunjukkan pada Gambar 1.  Pelimpahan air tersebut secara  rata-rata  mencapai elevasi 682,70 m dpl atau 20 cm dari dasar pintu pelimpah di kolam tando. Untuk beberapa kondisi pada saat-saat tertentu ketika debit air melimpah, nilai elevasi bisa di atas 682,7 m dpl. Pintu pelimpah (spillway) yang ada di PLTA Batang Agam terdiri dari 4 pintu dengan lebar masing-masing 2,7 meter .
Gambar 1. Gambar dokumentasi pelimpahan/surplus air pada spillway kolam tando (Sumber: PLN)
Berdasarkan data di atas  maka debit overflow dapat dihitung  menggunakan formula (7). Dari perhitungan  formula tersebut, diperoleh hasil perhitungan debit air sesuai tabel 1 dibawah ini. Berdasarkan tabel 1, nilai debit air pada elevasi rata-rata 682,70 m dpl adalah sebesar 2,125 m 3 /s. H adalah ketinggian air di atas spillway , C adalah koefisien discharge , L adalah lebar spillway, dan Q adalah debit air berdasarkan hasil perhitungan.
Tabel 1. Tabel hasil perhitungan debit overflow pada spillway kolam tando
No H (elevasi) (cm) C L (m) Q (debit) (m 3 /detik) 1 15 2,2 2,7 1,380 2 16 2,2 2,7 1,521 3 17 2,2 2,7 1,665 4 18 2,2 2,7 1,814 5 19 2,2 2,7 1,968 6 20 2,2 2,7 2,125 7 21 2,2 2,7 2,287 8 22 2,2 2,7 2,452 3.2 Kajian Kelebihan Debit Air Masuk (Inflow) Pada Titik Overflow di Spillway Kolam Pasir (∆Q1b m 3 /det) Pelimpahan air tidak hanya terjadi di kolam tando namun terjadi juga di kolam pasir. Pelimpahan debit air di kolam pasir secara rata-rata mencapai elevasi 2 cm dari bibir bangunan pelimpah. Untuk beberapa kondisi pada saat-saat tertentu ketika debit air melimpah, nilai elevasi di kolam pasir bisa mencapai elevasi lebih dari 2 cm. Seperti ditunjukkan oleh gambar 2, dapat kita lihat overflow yang terjadi di splillway kolam pasir. Gambar 2 juga menunjukkan pintu pelimpah (spillway) pada kolam pasir terdiri dari 2 (dua) pintu dengan lebar masing-masing 36 meter. Berdasarkan data overflow dan dimensi pintu pelimpah kolam pasir, debit overflow dapat dihitung menggunakan formula (7). Dari hasil perhitungan dapat kita simpulkan bahwa rata-rata debit air pada elevasi 2 cm adalah sebesar 0,448 m 3 /s seperti ditunjukkan pada Tabel 2 .
Tabel 2. Tabel hasil perhitungan debit overflow pada spillway kolam pasir
No H (elevasi) (cm) C L
(m)
Q (debit) (m 3 /detik) 1 1 2,2 36 0,158 2 2 2,2 36 0,448 3 3 2,2 36 0,823 4 4 2,2 36 1,267 5 5 2,2 36 1,771
Gambar 2. Gambar dokumentasi pelimpahan/surplus air pada spillway Kolam pasir (Sumber: PLN)
3.3 Kajian Penghematan Air dari Modifikasi Screen Outlet Kolam Tando (∆Q2 m 3 /det) Modifikasi  yang  dilakukan  pada screen  outlet kolam  tando  juga  berpeluang  meningkatkan  penghematan  air. Perhitungan  penghematan  air  berdasarkan  modifikasi  ini  dapat  ditentukan  berdasarkan  formula  [14]  mengenai pengurangan head loss saringan sebagai berikut:
𝐻 𝑠𝑟 = 𝐾 1 𝐾 2 ( 𝑑 𝑎 ) 𝑉𝑠𝑟 2 2𝑔 𝑠𝑖𝑛𝛼 (8)
dimana:
H sr adalah head loss saringan, K 1 dan K 2 adalah koefisien kehilangan tinggi energi, V sr adalah kecepatan aliran air.
Berdasarkan hasil perhitungan tersebut, nilai head loss saringan sebelum dimodifikasi adalah sekitar 0,03 m dan head loss saringan sesudah dimodifikasi adalah sekitar 0,0002 m. Berdasarkan hasil perhitungan tersebut, maka penghematan air pada saringan dapat dihitung dengan membandingkan kedua kondisi berdasarkan formula:
Daya sebelum
= Daya sesudah P1 = P2 ρgQ1H1 = ρgQ2H2 Q2 = Q1H1/H2 ,
dengan mensubtitusikan nilai Q1, H1, dan H2 maka diperoleh nilai Q2 sebagai berikut: Head sebelum (H1 = Hbruto – HL1) = 99,47 m Head sesudah (H2 = H1 + (HL1 – HL2)) = 99,4998 m
Head loss sebelum (HL1) = 0,03 m Head loss sesudah (HL2) = 0,002 m
Q total sebelum (Q1)
= 13,8 m 3 /s Q total sesudah (Q2) = 13,795 m 3 /s Δ Q2 (Q1-Q2) = - 0,004 m 3 /s Maka diperoleh penghematan head loss saringan outlet kolam tando sebesar 0,004 m 3 /s.

## 3.4 Kajian Kapasitas Unit Tambahan
Perhitungan  potensi  penambahan  kapasitas  daya  pembangkit  menggunakan  formula  (1)  tentang  penentuan  total potensi daya tenaga hidrolik sebagai berikut:
Untuk kelebihan debit air masuk (inflow) Q = (∆Q1a + ∆Q1b + ∆Q2) =  (2,125 + 0,448 + 0,004) m3/det = 2,577 m 3 /det, Potensi daya yang akan di dapat :
P
= Q x ρ x g x h x Ƞ = 2,577 x 1.000 x 10 x 99,5 x 0,9 = 2.070.608 watt

## ≈ 2 MW
Berdasarkan kajian kapasitas unit tambahan di atas, dapat diambil kesimpulan bahwa kelebihan debit air masuk ( inflow ) yang terjadi di PLTA Batang Agam dapat menghasilkan potensi daya tambahan sebesar 2 MW.

## 3.5 Kajian Kemampuan Waterway Eksisting
Setelah  dilakukan  3  (tiga)  jenis  kajian  kelebihan  air  di  atas,  kita  melakukan  perhitungan  kemampuan waterway eksisting  yang terdiri atas kajian  diameter  minimum  pipa pesat, kecepatan  aliran dalam  pipa pesat, dan kekuatan pipa penstock . Berdasarkan kajian diameter minimum pipa pesat (penstock), tambahan kapasitas pembangkit sebesar 2 MW di  atas  tidak  menyebabkan  perubahan  dimensi  dari  diameter.  Berdasarkan  formula  (3)  tentang  perhitungan  diameter minimum penstock, diperoleh perhitungan diameter minimum penstock sebesar 1,72 m. Nilai ini lebih kecil dari diameter eksisting penstoct sebesar  2  m.  Oleh  karena  itu,  dapat  disimpulkan  bahwa  pipa  pesat  eksisting  masih  mampu  untuk mengakomodir penambahan kapasitas pembangkit sebesar 2 MW.
Berdasarkan kajian kecepatan aliran dalam pipa pesat, kecepatan  maksimum  aliran air pada pipa pesat tidak boleh melebihi  10  m/s  [11]–[14].  Dari  hasil  perhitungan  berdasarkan  formula  (4)  tentang  kecepatan  aliran  di  pipa  pesat, diperoleh kecepatan aliran eksisting sebesar 4,39 m/s. Setelah dilakukan penambahan kapasitas daya, kecepatan aliran air di pipa pesat meningkat menjadi 5,21 m/s namun lebih kecil dari kecepatan maksimum yang diperbolehkan sebesar 10 m/s.  Oleh  karena  itu  dari  segi  kecepatan  aliran,  dapat  disimpulkan  bahwa  pipa  pesat  eksisting  masih  mampu  untuk mengakomodir penambahan kapasitas pembangkit.
Kekuatan  pipa penstock dapat  dihitung  melalui  perhitungan  formula  (5)  tentang  ketebalan  minimum liner yang diperlukan. Dari hasil kajian diperoleh ketebalan dinding/ liner minimum adalah 4,96 mm lebih kecil dari ketebalan liner eksisting  sebesar  8  mm.  Dari  segi  kekuatan  pipa  (tebal liner ),  pipa  pesat  eksisting  masih  mampu/memenuhi  untuk penambahan kapasitas pembangkit sebesar 2 MW.

## 3.6 Kajian Tata Letak Unit Mesin Pembangkit Tambahan
Berdasarkan kajian tata letak  unit pembangkit tambahan diambil  kesimpulan bahwa terdapat  keterbatasan ruangan Power  House yang  ada  saat  ini.  Oleh  karena  itu  diperlukan  adanya  perluasan  ruangan  untuk  penempatan  unit  mesin pembangkit tambahan dengan ilustrasi seperti sketsa Gambar 3 dibawah ini. Gambar 3 adalah layout penambahan mesin pembangkit yang menunjukkan perlunya pembongkaran ruangan workshop untuk dijadikan lokasi pemasangan tambahan unit  pembangkit  di  PLTA  Batang  Agam.  Berdasarakan  hasil  survey  lokasi  yang  dilakukan  oleh  penulis,  luas  ruangan workshop tersebut telah mencukupi kebutuhan luasan yang dibutuhkan untuk penempatan unit tambahan baru.
Gambar 3 . Layout rencana pembangunan penambahan 1 unit mesin pembangkit tambahan (Sumber: PLN)

## 4. Kesimpulan
Dengan  telah  dilakukannya  studi  kapasitas  unit  tambahan  dan  studi  kemampuan waterway eksisting  pembangkit PLTA Batang Agam, diperoleh hasil perhitungan sebagai berikut: kelebihan debit air masuk (inflow) pada titik overflow di spillway kolam tando sebesar 2,125 m 3 /s; kelebihan debit air masuk (inflow) pada titik overflow di spillway kolam pasir sebesar  0,448  m 3 /s;  penghematan  air  dari  modifikasi screen  outlet kolam  tando  sebesar  0,004  m3/s;  kapasitas  unit tambahan/ekspansi 1 unit pembangkit sebesar 2 MW. Berdasarkan hasil perhitungan, dapat kita simpulkan bahwa pipa pesat dan penstock eksisting masih mampu/memenuhi untuk mengakomodir penambahan kapasitas pembangkit sebesar 2 MW. Dengan demikian, studi ini memvalidasi kelayakan PLTA Batang Agam untuk dilakukan ekspansi 1 (satu) unit mesin  dengan  tambahan  kapasitas  2  MW  yang  dapat  digunakan  sebagai  tambahan  suplai  daya  ke  sistem  interkoneksi Sumatera khususnya Sumatera bagian barat. Selain itu, penambahan kapasitas daya pembangkit ini dapat dilakukan tanpa melakukan pembebasan lahan baru dengan memanfaatkan waterway eksisting yang tersedia.

## Daftar Pustaka
[1] Berlekamp, J., Lumsdon, A.E., Tockner, K., Tydecks, L., Zarfl, C., 2014, “ A Global Boom In Hydropower Dam Construction ,” Aquat. Sci., 77(1): 161–170.
[2] Danielson,  D.B., dan  Gesch,  J.J,  2011,  “ Global  Multi-resolution  Terrain  Elevation  Data 2010  (GMTED2010) ,” U.S. Geol. Surv. Open-File Report 2011-1073, 2010: 26.
[3] Fekete,  B.M.,  Grabs,  W.,  Vörösmarty,  C.J.,  2002,  “ High-Resolution  Fields  of  Global  Runoff  Combining  Observed  River Discharge and Simulated Water Balances ,” Global Biogeochemical Cycles, 16(3): 15-1−15-10.
[4] Hoes,  O.A.C.,  Meijer,  L.J.J.,  Ent,  R.J.V.D.,  Giesen,  N.C.V.D.,  2017,  “ Systematic  High-Resolution  Assessment  of  Global Hydropower Potential, ” PLoS ONE, 12(2).
[5] Nasir B.A., 2014, “ Design Considerations of Micro-Hydro-Electric Power Plant,” Energy Procedia, 50: 19–29.
[6] Arif, L., Fahrudin, T., Hakam, D.F., 2012, “ Sustainable Energy Production In Sumatra Power System ,” Int. Conf. Power Eng. Renew. Energy, ICPERE 2012, (July 2012): 12–15.
[7] Erinofiardi et al. , 2017, “ A Review On Micro Hydropower In Indonesia ,” Energy Procedia, 110: 316–321.
[8] Jayakelana, F., 2020, “Studi Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air (Picohidro) Pada Aliran Sungai Cipelang Gede Kajian Gross Power,” SEMNASTERA (Seminar Nasional Teknologi dan Riset Terapan) Politeknik Sukabumi , 2: 64–69.
[9] Tamrin, 2017, “ Kajian Potensi Energi Sungai Khayan Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Air Di Kalimantan Utara,” Seminar Nasional Teknologi 4 Samarinda,1(1): 46–52.
[10] Indarto,  A.,  Juwono, P.T.,  2012, “Kajian Potensi Sungai Srinjing Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) Brumbung Di Kabupaten Kediri,” J. Tek. Pengair . , 3(2): 174–184.
[11] Mansoor,  S.P.,  Munoz-Hernandez,  D.I.J.G.A,  2012,  “ Modelling  and  Controlling  Hydropower  Plants,” Spring  Science  & Business Media.
[12] Fuchs, E.F., Masoum, M.A.S., 2011, “ Power Conversion of Renewable Energy Systems ,” Power Conversion of Renewable Energy Systems, Spring Science & Business Media.
[13] Akers, R.S.A., Gassman, M., 2006, “ Hydraulic Power System Analysis, ” Taylor & Fracis.
[14] Paish, O., 2002, “ Small Hydro Power: Technology and Current Status, ” Renew. Sustain. Energy Rev., 6(6): 537–556.
[15] Penche, C., de M., D.I. (U. P. de Madrid), 1998, ” Layman’s handbook on how to develop a small hydro site .”
[16] Kumar, R., Singal, S.K., 2015, “ Penstock Material Selection In Small Hydropower Plants Using MADM Methods, ” Renew. Sustain. Energy Rev., 52: 240–255.
[17] Hakim,  M.I.A.,  Mohibullah,  Radzi,  M.A.M.,  2004,  “B asic  Design  Aspects  of  Micro  Hydro  Power  Plant  and  Its  Potential Development In Malaysia, ” Natl. Power Energy Conf. PECon 2004 - Proc., 220–223.
[18] Chen, J., Guo, W., Teng, T., Yang, J., Yang, W., 2015, “ Regulation Quality For Frequency Response of Turbine Regulating System of Isolated Hydroelectric Power Plant With Surge Tank ,” Int. J. Electr. Power Energy Syst., 73: 528–538.