Journal of Civil Engineering and Planning Vol. 1, No. 1 | 2020

## Potensi Perencanaan Aliran Air Bendungan Sei Gong Sebagai Sumber Energi Terbarukan Melalui PLTMH
Nelson Augustone 1* , Pujo Pamungkas 2
1) Mahasiswa Teknik Sipil, FTSP Universitas Internasional Batam
2) Dosen Teknik Sipil, FTSP Universitas Internasional Batam
* augustone27@gmail.com

## Abstract
The use of energy derived from petroleum or fossils has a negative impact on the environment and also the  longer  the  amount  is  also  less.  Therefore,  it  is  necessary  to  look  for  energy  that  have  a  cycle  or  can  be renewable  that  is  natural  and  does  not  damage  the  environment.  One  form  of  renewable  energy  that  is sustainable and has a cycle is water. The calculation in this plan aims to determine the potential of water flow in the Sei Gong Dam as one of the renewable energy sources through the Micro Hydro Power Plant. Calculations in  this  plan  consist  of  hydrological  analysis  calculations,  reliable  discharge  analysis,  calculation  of  electric power  that  can  be  produced,  and  selection  of  suitable  turbine  types.  Hydrological  analysis  calculations  using climatology data from climate stations. Whereas the calculation of the mainstay flow requires the Sei Gong Dam data. The results of the calculation in this plan get the results of a maximum rainfall of 100 years is 442.163 mm, the flood discharge plan for 100 years is 441.984 m 3 / second, and the calculation of the main discharge is 0.11 m 3 / second. With such hydrological results, the electrical power that can be produced is 3.24 kW. So it can be concluded that the Sei Gong Dam has the potential to be a PLTMH but with the small electric power generated. With a 6 meter high water fall, the type of turbine used is the Kaplan% Propeller type turbine.
Keywords : micro hydro power, hydrology, renewable energy

## Abstrak
Penggunaan energi yang berasal dari minyak bumi atau fosil memberikan dampak terhadap lingkungan yang kurang baik dan semakin lama jumlahnya juga semakin sedikit. Oleh karena itu,  adanya keperluan untuk mencari  energi  yang  dapat  memiliki  siklus  atau  terbarukan  yang  bersifat  alami  dan  tidak  merusak  lingkungan. Salah  satu  bentuk  energi  terbarukan  yang  berkelanjutan  dan  memiliki  siklus  adalah  air.  Perhitungan  pada perencanaan  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  potensi  aliran  air  pada  Bendungan  Sei  Gong  sebagai  salah  satu sumber  energi  terbarukan  melalui  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro  Hidro  (PLTMH).  Perhitungan  pada perencanaan  ini  terdiri  atas  perhitungan  analisa  hidrologi,  analisa  debit  andalan,  perhitungan  daya  listrik  yang mampu  dihasilkan,  dan  pemilihan  jenis  turbin  yang  cocok.  Perhitungan  analisa  hidrologi  menggunakan  data klimatologi  dari  stasiun  BMKG.  Sedangkan  untuk  perhitungan  debit  andalan  memerlukan  data  Bendungan  Sei Gong. Hasil daripada perhitungan dalam perencanaan ini mendapatkan hasil curah hujan rencana maksimum 100 tahun  adalah  442,163  mm,  debit  banjir  rencana  100  tahun  adalah  441,984  m 3 /detik,  dan  perhitungan  debit andalan  0,11  m 3 /detik.  Dengan  hasil  hidrologi  demikian,  maka  daya  listrik  yang  dapat  dihasilkan  adalah  3,24 kW. Sehingga dapat disimpulkan bahwa Bendungan Sei Gong berpotensi sebagai PLTMH namun dengan daya listrik  yang  dihasilkan  sangat  kecil.  Dengan  tinggi  jatuh  air  6  meter,  maka  jenis  turbin yang digunakan  adalah jenis turbin Kaplan & Propeller .
Kata Kunci : pembangkit listrik tenaga mikro hidro, hidrologi, energi terbarukan

## 1. Pendahuluan

## 1.1 Latar Belakang
Air  sebagai  salah  satu  elemen  alami  yang  jumlahnya  memenuhi  70%  dari  permukaan bumi, dapat dijadikan salah satu sumber daya pengganti fosil untuk kebutuhan energi. Energi air  memiliki  massa  dan  mampu  mengalir,  hal  itulah  yang  memicu  penggunaan  gerakan  air untuk  memicu  pergerakan  turbin  dan  mengubahnya  menjadi  energi.  Salah  satu  energi  yang umum dan pasti dibutuhkan oleh setiap orang adalah energi listrik. Dimana juga air memiliki siklus yang berarti tidak akan berhenti dimana air menguap dan terkondensasi menjadi awan dan akhirnya turun hujan dan menghasilkan air lagi.

## Journal of Civil Engineering and Planning
Indonesia  sebagai  negara  yang  memiliki  konsumen  terbesar  se-Asia  tenggara,  sangat berpotensi  mengalami  krisis  energi  pada  kemudian  hari  ditambah  juga  dengan  status Indonesia sebagai  salah  satu  negara importir minyak bumi terbesar di  Asia dan saat  ini juga hampir  30%  kebutuhan  energi  domestik  Indonesia  berasal  dari  minyak  bumi,  maka kemungkinan  hal  ini  dapat  membawa  dampak  terhadap  perekonomian  Indonesia.  Menurut data  Kementerian  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral,  potensi  energi  terbarukan  di  Indonesia diperkirakan mencapai 441,7 GW, namun saat ini yang masih terealisasikan adalah 9,07 GW atau masih sekitar 2%. Ini merupakan angka yang sangat kecil dibanding potensi yang dapat dihasilkan.  Oleh  karena  itu,  kemungkinan  untuk  penggunaan  air  sebagai  salah  satu  energi terbarukan sangat tinggi.[1]
Penelitian  ini  berfokus  kepada  analisa  hidrologi  bendungan  Sei  Gong  dan  melalui analisa  hidrologi,  apakah  Bendungan  Sei  Gong  berpotensi  sebagai  PLTMH  sehingga diketahui  kapasitas  listrik  yang  dapat  dihasilkan.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui hasil analisa hidrologi berupa curah hujan rencana, debit banjir rencana, dan debit andalan  untuk  PLTMH,  mengetahui  tahapan  perencanaan  PLTMH  di  Bendungan  Sei  Gong dan menghitung berapa kapasitas daya energi listrik yang dapat dihasilkan.

## 2. Tinjauan Pustaka

## 2.1 Pengertian Energi Terbarukan
Energi  terbarukan  adalah  sumber  energi  yang  berasal  dari  proses  alam  yang berkelanjutan.  Oleh  karena  itu  disebut  terbarukan,  karena  berasal  dari  proses  yang  terus dapat  diperbaharui  dan  berkelanjutan.  Energi  terbarukan  juga  merupakan  energi  yang sudah  pasti  berasal  dari  alam,  karena  hanya  proses  dari  alam  yang  berkelanjutan  dan memiliki ketersediaan dengan waktu yang relatif panjang dengan waktu siklus yang relatif singkat. Ada beberapa sumber energi terbarukan seperti energi panas bumi, energi surya, energi tenaga angin, energi tenaga air, dll. Sumber energi ini dikelola dan dikonversikan melalui media yang disebut pembangkit.[2]

## 2.2 Hidrologi
Hidrologi merupakan ilmu yang mempelajari tentang air. Ilmu yang dipelajari dimulai dari bagaimana proses pergerakan, distribusi, dan kualitas air di seluruh bumi. Hidrologi pada  intinya  merupakan  suatu  ilmu  yang  berhubungan  dengan  air  dengan  kajiannya masing-masing.  Kajian  daripada  hidrologi  ini  ada  banyak  seperti  hidrometeorologi, potamologi, limnologi, geohidrologi, dan kriologi.

## 2.3 Analisis Hidrologi
Analisis hidrologi merupakan suatu ilmu yang mempelajari dan menganalisa distribusi penyebaran  hidrolis  atau  air  di  muka  bumi.  Unsur  penting  dari  suatu  analisis  hidrologi adalah  data  curah  hujan,  karena  proses  siklus  hidrologi  yang  dapat  direkam  atau  dicatat adalah  data  curah  hujan.  Oleh  sebab  itu,  data  curah  hujan  sangat  penting  dalam  suatu analisis  hidrologi  yang  dapat  menentukan  debit-debit  yang  diperlukan  dalam  suatu perencanaan.[3]
Dalam  analisis  hidrologi  menggunakan  parameter-parameter  statistik  seperti  harga rata-rata,  standar  deviasi,  dan  beberapa  koefisien-koefisien.  Dalam  metodenya,  analisis hidrologi  mencari  curah  hujan  rencana,  perhitungan  intensitas  hujan,  analisi  debit  banjir rencana, dan debit andalan.

## 2.4 Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro  Hidro  (PLTMH)  merupakan  sebuah  pembangkit listrik yang menggunakan air sebagai sumber energi penggeraknya. Pembangkit listrik ini sesuai dengan namanya merupakan pembangkit dengan skala kecil yang berasal dari kata

## Journal of Civil Engineering and Planning
mikro  yang  berarti  kecil  dan  hidro  yang  berarti  air.  Pembangkit  listrik  jenis  ini mengandalkan  tinggi  jatuh  air  untuk  menggerakan  turbin  air  yang  dikonversikan  dengan generator untuk menjadi energi listrik yang dapat dialirkan.[4]
Secara  sederhana,  mikrohidro  memanfaatkan  prinsip  energi  potensial  jatuh  air. Dimana  semakin  tinggi  jatuh  airnya,  maka  semakin  besar  pula  energi  potensialnya  yang berarti  semakin  besar  energi  listrik  yang  dapat  dihasilkan  pula.  Banyak  media  untuk mendapatkan air untuk kebutuhan mikrohidro. Salah satunya adalah mengandalkan aliran air sungai yang memiliki tinggi jatuh. Ataupun dapat membuat bendungan yang kemudian membendung air hingga ketinggian tertentu dan mengalirkannya melalui pipa pesat.

## 2.5 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro
Prinsip mikrohidro secara sederhana membutuhkan aliran debit air dan memiliki tinggi jatuh  air.  Ini  merupakan  sistem  konversi  energi  dengan  menggunakan  tinggi  jatuh  air dengan  debitnya  untuk  menggerakan  turbin  air.  Turbin  air  ini  sudah  tersambung  dengan generator yang  akan  mengkonversi  energi  mekanik  menjadi  energi  listrik.  Tidak  ada konversi  energi  yang  memiliki  tingkat  effisiensi  100%  atau input dari  sumber  energi kepada output memiliki tingkat efisiensi yang sempurna atau berbanding lurus.

## 2.7 Pemilihan Turbin
Turbin  merupakan  alat  yang  digunakan  untuk  mengkonversi  energi  jatuh  air  atau energi potensial menjadi energi mekanik dengan memutar putaran poros pada pembangkit. Pemilihan  turbin  sangat  penting  dalam  suatu  PLTMH  karena  energi  yang  dihasilkan tergantung pada turbin yang digunakan dengan jenis dan tingkat efisiensi yang berbeda. Dalam  mendesain  kecepatan  putar  turbin,  jenis  turbin  apapun  yang  digunakan  harus memiliki  daya  putar  lebih  daripada  daya  putar  mesin  pembangkit  itu  sendiri.  Hal  ini diperlukan  karena  perlunya  putaran  lebih  dengan  daya  tambahannya  untuk  memutar persneling, katrol dan juga belt yang menyambung kepada mesin pembangkit itu sendiri. Biasanya rasio putaran yang digunakan adalah 2.5: 1.
Dalam  hal  pemilihan  turbin,  pada  hakekatnya  adalah  mencari  turbin  yang  efisien tergantung  pada kebutuhan PLTMH untuk  apa. Dalam memilih  turbin ada pertimbangan seperti pertimbangan tinggi jatuh air dan berapa daya energi yang direncanakan.
Tabel 3.1 Variasi Ketinggian Jatuh Operasi Turbin
3. Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada Bendungan Sei Gong dengan alamat Sijantung, Galang, Kota Batam, Kepulauan Riau.
Data-data yang digunakan dalam laporan ini antara lain:
1. Data maksimum curah hujan harian 1995 – 2014 yang dilampirkan pada lampiran 3.1.
2. Suhu bulanan rata-rata yang berkisar antara 27 – 33°C
3. Kelembaban udara yang berkisar antara 88 – 95%
4. Penyinaran matahari yang berkisar antara 1,5 – 7 jam
Jenis Turbin Variasi Head (m) Kaplan dan Propeller 2 < H < 20 Francis 10 < H < 350 Pelton 50 < H < 1000 Crossflow 6 < H < 100 Turgo 50 < H < 250
Journal of Civil Engineering and Planning Vol. 1, No. 1 | 2020
5. Kecepatan angin yang berkisar antara 7,8 – 13,7 m/dtk
6. Peta jaringan sungai.
7. Data luasan DAS.
Dalam analisis hidrologi, digunakan beberapa parameter statistik dengan penggunaan data  curah  hujan  guna  mendapatkan  hasil  debit  andalan  untuk  perencanaan  Pembangkit Listrik  Tenaga  Mikro  Hidro  (PLTMH).  Analisis  hidrologi  yang  dilakukan  dapat  diurutkan sebagai berikut:
1) Perhitungan Curah Hujan Rencana
2) Perhitungan Intensitas Hujan Rencana
3) Analisis Debit Banjir Rencana
4) Perhitungan Debit Andalan
5) Perhitungan Energi Listrik
6) Pemilihan Turbin
4. Hasil dan Pembahasan

## 4.1 Hasil Perhitungan Curah Hujan Rencana
Perhitungan  curah  hujan  rencana  menggunakan  3  metode  yaitu  metode  normal, metode  gumbel  tipe  I,  dan  metode Log  Pearson III.  Setelah  mendapatkan  hasil perhitungannya  dilakukan  pemilihan  metode  curah  hujan  yang  digunakan  dengan menggunakan  berbagai  persyaratan  dengan  melihat  hasil  koefisien Skewness ,  koefisien Variasi, koefisien Kwitosis .[5] Hasil curah hujan yang digunakan adalah metode Gumbel Tipe I.
Tabel 3.2 Hasil Perhitungan Curah Hujan Rencana Metode Gumbel Tipe I Periode Ulang Curah Hujan Rencana (tahun) (mm) 2 145,283 5 224,762 10 277,377 25 343,876 50 393,202 100 442,163

## 4.2  Hasil Perhitungan Intensitas Hujan Rencana
Perhitungan intensitas hujan rencana menggunakan metode Dr. Mononobe dengan hasil sebagai berikut :
Gambar 4.1 Grafik Intensitas Hujan Rencana
Gambar 4.1 memuat hasil daripada perhitungan intensitas hujan curah hujan maskimum 24 jam pada periode ulang. Periode ulang tertentu ditandai dengan label  dengan warna yang berbeda untuk tiap tahunnya. Semakin lama waktu hujannya, maka semakin kecil pula curah hujannya.

## Journal of Civil Engineering and Planning

## 4.3  Perhitungan Debit Banjir Rencana
Perhitungan  debit  banjir  rencana  menggunakan  dua  metode  yaitu  metode  Haspers  dan metode Weduwen. Dua  metode tersebut  digunakan karena dapat  digunakan untuk  luas DAS di bawah 100 km 2 . Hasil perhitungannya adalah sebagai berikut :
Tabel 3.3 Hasil Perhitungan Debit Banjir Rencana Metode Haspers
Periode Ulang Qtr 2 145,224 5 224,671 10 277,264 25 343,737 50 393,042 100 441,984
Tabel 3.4 Hasil Perhitungan Debit Banjir Rencana Metode Weduwen
Periode Debit Banjir Rencana Ulang (Tahun) (m 3 /dtk) 2 101,253 5 178,778 10 234,083 25 306,903 50 356,503 100 417,292

## 4.4  Perhitungan Debit Andalan
Perhitungan debit andalan menggunakan metode F.J.Mock karena tidak dapat dilakukan pengukuran  secara  langsung  di  lapangan.  Tujuan  perhitungan  debit  andalan  adalah  agar mendapatkan  debit  dengan  keandalan  untuk  PLTMH.  Hasil  daripada  debit  andalan  di  90% adalah  0,11  m 3 /detik.  Hasil  perhitungannya  di  implementasikan  pada  grafik flow  duration chart seperti berikut :

## Gambar 4.2 Flow Duration Chart

## 4.5  Perhitungan Daya Listrik
Dengan  diperoleh  hasil  debit  aliran  air,  dan  sesuai  dengan  SNI  6738:2015  maka probabilitas yang digunakan untuk PLTMH adalah 85% - 90%. Dari data yang telah dihitung,

## Journal of Civil Engineering and Planning
dengan  probabilitas  90%  maka  debit  andalannya  secara  tahunan  adalah  0,11  m 3 /det,  maka untuk  perhitungan  daya  listrik  diperlukan  untuk  diketahui  ketinggian  jatuh  air.  Dalam  kasus Sei Gong, maka tinggi jatuh air adalah 6 meter dari puncak bangunan pelimpah. Perhitungan menggunakan efisiensi turbin 50% dan didapati hasil 3,24 kW.

## 4.6  Pemilihan Turbin
Karena dengan tinggi jatuh 6 meter, maka turbin yang digunakan adalah tipe Kaplan & Propeller .
Gambar 4.3 Ilustrasi Turbin Kaplan & Propeller

## 5. Kesimpulan dan Saran
Hasil  analisa  debit  andalan  dengan  perhitungan  metode  F.J.Mock,  dan  dengan menggunakan Flow  Duration  Chart, maka  hasil  yang  didapatkan  dengan  keandalan  90% adalah  0,11  m 3 /detik.  Dengan  keandalan  seperti  itu,  didapati  daya  listrik  yang  dihasilkan adalah  3,24  kW.  Dengan  kesimpulan  bahwa  Bendungan  Sei  Gong  tidak  berpotensi  sebagai PLTMH dengan daya yang kecil.
Melalui  hasil  perhitungan  daya  listrik  yang  sangat  kecil,  maka  dapat  disarankan menggunakan  baterai  sebagai  penyimpan  data  pada  saat  debit  sedang  tinggi.  Namun  juga tetap diperlukan hitungan lebih lanjut.

## Daftar Pustaka

## Website
[1] “Energi  Baru  Terbarukan  Belum  Bisa  100%  di  RI,  Ini  Penyebabnya.”  [Online].  Available: https://finance.detik.com/energi/d-4665717/energi-baru-terbarukan-belum-bisa-100-di-ri-ini- penyebabnya. [Accessed: 24-Oct-2019].
[2] “Energi  terbarukan  -  Wikipedia  bahasa  Indonesia,  ensiklopedia  bebas.”  [Online].  Available: https://id.wikipedia.org/wiki/Energi_terbarukan. [Accessed: 14-Jan-2020].

## Jurnal
[3] R.  Abdulsalam,  A.  Binilang,  and  F.  Halim,  “Analisis  Potensi  Sungai  Atep  Oki  Serta  Desain Dasar Bangunan Sipil Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air,” J. Sipil Statik , vol. 2, no. 5, pp. 225–232, 2014.

## Buku
[4] A. Harvey, “Micro Hydro Design Manual(by Adam Harvey).pdf.” 1993.
[5] Soemarto, “Hidrologi Teknik Edisi Ke - 2,” Erlangga : Jakarta , 1987.