E-ISSN: 2756-3591
Email: admin@ceredindonesia.or.id

## Pemanfaatan Arus Air untuk Pembangkit Listrik Tenaga Micro Hidro
Jandri Fan HT Saragi 1 , Jhon Sufriadi Purba 2
1,2 Universitas HKBP Nommensen Pematang siantar, Sumatera Utara, Indonesia Email: jandrifan@gmail.com
Abstact: One of the problems being faced in several regions in Indonesia is the source of electrical energy. The demand for electricity from year to year has increased. The development of free energy technology  needs  to  be  developed  to  cover  the  rapidly  increasing  demand  for  electricity.  One  that can  be  developed  is  micro-hydro  power  plant  technology  that  utilizes  water  flow  as  a  source  of electricity.  To  make  a  micro  hydro  power  plant,  it  is  necessary  to  do  research  on  the  available discharge  and  how  much  energy  and  power  is  generated  at  that  location.  The  purpose  of  this community  service  activity  is  to  help  the  community  find  out  the  potential  of  river  flows  in  Toba Village,  South  Siantar  District,  Pematangsiantar  City  in  its  utilization  for  micro  hydro  power  plants. The method of implementing the activity is Head observation (falling height), river flow velocity, river width, and river flow depth. From the results of observations and measurements of discharge at the service location, it is known that the head (fall height) is 0.5 meters, the river flow speed is 0.74 m/s, the river width is 6.5 meters and the river flow depth is 0.3 meters so that an empirical calculation of the generator discharge  is obtained at 1.433 m3/sec., and the power that can  be generated is 7.08 kW.
Keyword: water flow; power plants; micro hydro
Abstrak: Salah satu masalah yang sedang dihadapi di beberapa daerah di Indonesia adalah sumber energy  listrik.  Kebutuhan  listrik  dari  tahun  ke  tahun  mengalami  peningkatan.  Pengembangan teknologi  free  energy  perlu  dikembangkan  untuk  menutupi  pesatnya  peningkatan  kebutuhan  listrik. Salah  satu  yang  dapat  dikembangkan  adalah  teknologi  pembangkit  listrik  tenaga  mikrohidro  yang memanfaatkan  aliran  air  sebagai  sumber  tenaga  listrik.  Untuk  membuat  pembangkit  listrik  tenaga mikro hidro perlu dilakukan penelitian mengenai debit yang tersedia serta berapa jumlah energi dan daya yang terbangkitkan di lokasi tersebut. Tujuan dari kegiatan pengabdian kepada masyarakat ini adalah untuk membantu masyarakat mengetahui potensi arus sungai di Kelurahan Toba, Kecamatan Siantar Selatan Kota Pematangsiantar dalam pemanfaatannya untuk pembangkit listrik tenaga mikro hidro.  Metode pelaksanaan kegiatan  adalah  observasi Head (tinggi jatuh), kecepatan aliran sungai, lebar  sungai,  dan  kedalaman  aliran  sungai.  Dari  hasil  observasi  dan  pengukuran  debit  di  lokasi pengabdian diketahui head (tinggi jatuh) sebesar 0,5 meter, kecepatan aliran sungai 0.74 m/dt, lebar sungai    6.5  meter  dan  kedalaman  aliran  sungai  0.3  meter  sehingga  diperoleh  perhitungan  empiris debit pembangkit sebesar 1,433 m3/dt, dan daya yang dapat dibangkitkan sebesar 7.08 kW.
Kata kunci : arus air; pembangkit listrik; micro hidro

## PENDAHULUAN
Sungai merupakan salah satu sumber air bagi kehidupan yang ada di bumi. Baik  manusia,  hewan,  tumbuhan  dan  semua  makhluk  hidup  memerlukan  air  untuk dapat  mempertahankan  kelangsungan  hidupnya.  Sungai  mengalir  dari  hulu  ke  hilir bergerak  dari  tempat  yang  tinggi  ke  tempat  yang  rendah  (Saragi,  2020).  Di Indonesia  terdapat  banyak  sekali  sungai-sungai  besar  maupun  kecil  yang  terdapat di berbagai daerah. Hal ini merupakan peluang untuk pengembangan energi listrik di daerah khususnya daerah yang belum terjangkau energi listrik (Nawawi & Trihasto, 2019).
Air  merupakan  sumber  energi  yang  berpotensi  besar  sebagai  pembangkit listrik.  Pembangkit  listrik  tenaga  air  semakin  strategis  sebagai  salah  satu  sumber energi  terbarukan,  mengingat  potensi  sumber  energi  dari  fosil  dan  batu  bara  akan semakin berkurang. Sistem pembangkit listrik tenaga air skala kecil  di bagi menjadi 3 golongan, yaitu : piko hidro dengan kapasitas dari beberapa watt sampai dengan 1 KW,  mikrohidro    dengan  kapasitas  antara  1-100  KW,  dan  minihidro  dengan kapasitas 100 KW sampai dengan 1 MW.(Yanto & Hadi, 2017).
Indonesia  adalah  negara  kepulauan  dimana  masih  banyak  daerah terpencil yang  belum  terjangkau  oleh  PLN  sedangkan  listrik  sangat  dibutuhkan  agar  daerah tersebut  maju  dan  meningkat  produktifitas  masyarakatnya.  Oleh  karena  itu  untuk memenuhi  kebutuhan  listrik  daerah  terpencil  perlu  diciptakan  alat  yang  dapat menjangkau tempat terpencil yang murah dan ramah lingkungan, yaitu Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro.
Pembangkit  Listrik  Tenaga Mikrohidro atau dapat  disebut PLTMH sebagai energi  terbarukan  yang  memanfaatkan  sumberdaya  air  sebagai  penghasil  energi dimana  energi  yang  dihasilkan  tergolong  pada  energi  skala  kecil  (kurang  dari  200 kW) (Haryani et al., 2015). Dalam Potensi pembangunan PLTMH juga masih sangat besar.  Pemanfaatan  PLTMH  adalah  sekitar  60  MW  dimana  potensi  yang  mampu dihasilkan  oleh  kelistrikan  tenaga  air  sekitar  7.500  MW  dan  10  persen  digunakan sebagai PLTMH (Wahjudi et al., 2018).
Analisis  PLTMH  sangat  berhubungan  erat  dengan  debit  aliran  serta ketinggian  jatuh  air  pada  suatu  bendungan,  saluran  irigasi,  sungai,  dan  air  terjun. Potensi sumberdaya air di Indonesia yang cukup melimpah sangat menguntungkan guna  rencana  pemasangan  PLTMH.  Indonesia  merupakan  daerah  yang  tergolong pada iklim  tropis basah dengan musim yang hanya terdiri atas 2 (dua) macam yakni musim kemarau dan musim penghujan.
Iklim tropis basah memiliki karakteristik kelembaban udara yang relatif tinggi serta  curah  hujan  yang  tinggi  setiap  tahunnya.  Curah  hujan  yang  tinggi  berkaitan erat dengan siklus air pada suatu daerah dimana kemudian tidak termanfaatkannya air hujan dengan baik akan mempengaruhi nilai simpanan air tanah dan debit aliran sungai pada suatu daerah. Semakin tinggi curah hujan maka akan semakin banyak simpanan  air  tanah  yang  didapatkan  dan  semakin  besar  debit  aliran  sungai  yang dihasilkan dari akumulasi oleh aliran permukaan.
Gambar 1. Observasi sungai
Dalam  mengidentifikasi  potensi  PLTMH,  informasi  yang  harus    didapatkan antara lain: (P.T Standardisasi Peralatan dan Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro  (Matoka  et  al.,  2006).  Kebutuhan  energi  listrik  atau  target  listrik  yang ingin  dihasilkan;  2).Debit  air  sepanjang  tahun  termasuk  debit  minimum  dan maksimumnya.  3).Layout  PLTMH  yang  meliputi  Head  (beda  tinggi)  untuk mendapatkan beda ketinggian antara pengambilan air dengan lokasi turbin; dan 4). Kualitas  dan  sedimentasi  air  harus  memenuhi  kriteria  syarat  untuk  menggerakkan turbin.

## METODE
Pelaksana  melakukan  sosialisasi  mengenai  pemanfaatan  arus  air  untuk pembangkit listrik tenaga micro hidro. Kegiatan ini dilaksanakan selama 1 hari pada bulan Januari 2021 di Hasil dari pelaksanaan pengabdian kepada masyarakat yang dilaksanakan di Kelurahan Toba, Kecamatan Siantar Selatan Kota Pematangsiantar yang dihadiri oleh 20 orang penduduknya..
Untuk  menghasilkan  luaran  yang  ditargetkan  dalam  pengabdian  ini  maka perlu  disusun  metodologi  pengerjaan.  Secara  umum  metode  pengerjaan  yang dilaksanakan adalah  Metode analisa (desk study analysis) dan  Metode survey dan
observasi lapangan. Metode survey dan observasi lapangan mutlak untuk dilakukan guna  mengkalibrasi  hasil  perhitungan  dan  memastikan  bahwa  perhitungan  tidak melenceng jauh dari kondisi real di lapangan.
Beberapa  tahapan  dalam  analisa  data  antara  lain:  Penentuan  target  energi yang  ingin  dihasilkan,  penentuan  beberapa  alternatif  titik  lokasi  potensi  PLTMH, Analisa  ketersedian  debit  tahunan  untuk  kondisi  maksimum  dan  minimum (ketersediaan  debit  andalan),  analisa  kontrol  hasil  perhitungan  debit  andalan terhadap data debit (jika perhitungan  merupakan konversi dari data hujan ke debit), analisa  lengkung  kapasitas  dan  FDC  (Flow  Duration  Curve)  pada  lokasi pengamatan,  analisa  head  (beda  tinggi  jatuh)  pada  data  pengamatan,  analisa perhitungan  energi  yang  dihasilkan  pada  tiap  titik  alternatif.  Kapasitas  pompa diasumsi menyesuaikan dengan kondisi debit andalan yang sudah diperhitungkan.
Gambar 2. Sosialisasi Pemanfaatan Arus Air untuk Pembangkit Listrik Tenaga Micro Hidro
Setelah  didapatkan  hasil  perhitungan  energi  pada  tiap  titik  alternatif  lokasi PLTMH,  maka  perlu  dilakukan  survey  guna  mengkalibrasi  atau  mencocokkan  data debit  dan  head  yang  direncanakan  tidak  terjadi  penyimpangan  yang  signifikan. Apabila terjadi demikian maka akan dilakukan koreksi perhitungan dan penambahan koefisien agar perhitungan bisa lebih sesuai dengan kondisi real dilapangan.
Target  perencanaan  energi  PLTMH  adalah  langkah  awal  dalam perencanaan  PLTMH.  Tinjauan  target  tersebut  didasari  oleh  kondisi  topografi daerah  kajian  atau  memang    ada  permintaan  khusus  dari  pihak  terkait.  Dengan menentukan  target  PLTMH  yang  dihasilkan  maka  parameter  penentuan  head  dan debit air dapat dengan mudah direncanakan secara jelas.
Pada  prinsipnya  pembangkit  listrik  tenaga  air  adalah  suatu  bentuk perubahan  tenaga  air  dengan  ketinggian  dan  debit  tertentu  menjadi  tenaga  listrik dengan  menggunakan  turbin  air  dan  generator.  Daya  (power)  teoritis  yang
dihasilkan  dapat  dihitung  berdasarkan  persamaan  empiris  berikut  (Ikrar  Hanggara dan Harvi Irvani, 2017), (Agus Sahbana & Suyatno, 2018) :
P = 9,8 x Q x H eff (kW)
(1) dimana:
P = Tenaga yang dihasilkan secara teoritis (kW),
Q = Debit pembangkit (m³/det)
H eff = Tinggi jatuh efektif (m),
9,8 = Percepatan gravitasi (m/s 2 ).
Pada  literatur  lain  disebutkan  nilai  koefisien  guna  menghitung  daya  yang terbangkitkan.  Persamaan  daya  tiap  satuan  waktu  (Desember  et  al.,  2013), (Alamsyah et al., 2017):
P = 9,8 x Q x H eff x ƞ (2)
dimana: ƞ = efisiensi E = P . T . N i (3)
Dimana:
T = waktu operasi harian, jam
N i = jumlah operasi dalam setahun
Gambar 3. Pengambilan data

## HASIL
Dalam penentuan energi yang dihasilkan oleh PLTMH, maka terlebih dahulu harus mengetahui  debit yang  tersedia  untuk menggerakkan generator  pembangkit.
Besarnya  debit  sementara  (justifikasi)  didapat  dari  pengukuran  lapangan. Pengukuran  dilakukan  pada  daerah  yang  curam  (memiliki  kemiringan  tinggi)  dan sudah  terdapat  bangunan  berupa  bending  yang  dapat  menjadi  acuan  dalam penentuan head (tinggi jatuh) aliran  air menuju turbin pembangkit.
Berikut adalah hasil pengukuran debit di lokasi pengabdian. a.  Head (tinggi jatuh) : 0,5 meter b.  Kecepatan aliran sungai (v) : 0.74 m/dt c.  Lebar sungai (b) : 6.5 meter d.  Kedalaman aliran sungai (h) : 0.3 meter e.  Q = V. A ; dimana A = b x h Sehingga Q = 0.74 x 6.5 x 0.3 = 1.443 m 3 /dt
Dari  pengukuran  debit  di  lapangan  maka  secara  langsung  dapat  dihitung energi yang dihasilkan berdasarkan rumus berikut.
P = ρ . g . Q . H
Dimana:
P = daya terbangkitkan (Watt) ρ = massa jenis air = 1000 kg/m 3
g = gravitasi = 9.81 m 2 /dt
Q = debit (m 3 /dt)
Dari  rumus  tersebut  dapat  dilakukan  estimasi  sementara  untuk  energi  yang terbangkitkan  berdasarkan  pengukuran  debit  lapangan  satu  kali  sebesar  7077,915 W atau 7,08 kW.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  observasi  dan  pengukuran  debit  di  lokasi  pengabdian  diketahui head (tinggi  jatuh)  sebesar  0,5  meter,  kecepatan  aliran  sungai  0.74  m/dt,  lebar sungai    6.5  meter  dan  kedalaman  aliran  sungai  0.3  meter  sehingga  diperoleh perhitungan  empiris  debit  pembangkit  sebesar  1,433  m 3 /dt,  dan  daya  yang  dapat dibangkitkan  sebesar  7.08  kW.  Dari  hasil  tersebut  setara  untuk  pemenuhan  energi listrik  sebanyak  7  rumah  jika  diasumsikan  kebutuhan  daya  tiap  rumah  sebesar  1 KW.

## DAFTAR PUSTAKA
Agus  Sahbana,  M.,  &  Suyatno,  A.  (2018).  Pemanfaatan  Pembangkit  Listrik  Tenaga Mikrohidro Sebagai Charger Smartphone. Conference on Innovation and Application of
Science and Technology (CIASTECH 2018) , September , 693 –702.
Alamsyah, F., Notosudjono, D., & Soebagia, H. (2017). Studi Kinerja Generator Pembangkit Listrik  Tenaga  Air  Ubrug  Sukabumi. Jurnal  Online  Mahasiswa  (JOM)  Bidang  Teknik Elektro , 1 (1), 1 –11. https://jom.unpak.ac.id/index.php/teknikelektro/article/view/665 Desember,  J.,  Sukamta,  S.,  &  Kusmantoro,  A.  (2013).  Perencanaan  Pembangkit  Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Jantur Tabalas Kalimantan Timur. Jurnal Teknik Elektro Unnes , 5 (2), 58 –63. https://doi.org/10.15294/jte.v5i2.3555 Haryani,  T.,  Wardoyo,  W.,  &  Hidayat,  A.  (2015).  Perencanaan  Pembangkit  Listrik  Tenaga Mikrohidro Di Saluran Irigasi Mataram. Jurnal Hidroteknik , 1 (2), 75. https://doi.org/10.12962/jh.v1i2.1672
Ikrar Hanggara dan Harvi Irvani. (2017). Potensi PLTMH (Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro)  Di  Kecamatan  Ngantang  Kabupaten  Malang  Jawa  Timur. Jurnal  Reka  Buana ,
2 (2), 149 –155.
Matoka,  A.,  Mohamad,  Y.,  Jurusan,  D.,  Elektro,  T.,  &  Negeri,  U.  (2006).  Kajian  Potensi Energi  Listrik  Mikrohidro  Pada  Saluran  Irigasi  Propinsi  Gorontalo  Untuk  Menunjang Elektrifikasi  Pertanian. Jurusan  Teknik  Elektro  Universitas  Negeri  Gorontalo , Arifin 2006 , 1 –16.
Nawawi,  I.,  &  Trihasto,  A.  (2019).  Pemanfaatan  Aliran  Sungai  Sebagai  Pembangkit  Listrik
TenagaMikro Hidro Portabel. Jurnal.Untidar.Ac.Id , 1 –4. https://jurnal.untidar.ac.id/index.php/lppmpmp/article/view/1890
Saragi,  J.  F.  H.  (2020).  Sosialisasi  Pembuatan  dan  Penggunaan  SECCHI  Disk. Jurnal Pengabdian Kepada Masyarakat , 1 (2), 141 –147.
Wahjudi,  A.,  Soeprijanto,  A.,  &  Harnani,  D.  (2018).  Analisa  Mekanis  Perancangan Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro  Hidro  sebagai  Pemanfaatan  Air  Sungai  Mendak  di Desa  Wagirkidul  Kabupaten  Ponorogo  untuk  Kebutuhan  Wisata  Arung  Jeram. Sewagati , 2 (1), 1 –6. https://doi.org/10.12962/j26139960.v2i1.3197 Yanto, N. P., & Hadi, M. P. (2017). Kajian Potensi Sumberdaya Air untuk Pembangkit Listrik Tenaga  Mikrohidro  di  Kali  Suci,  Dusun  Jetis,  Semanu,  Gunungkidul. Jurnal  Bumi Indonesia , 6 (4). https://www.neliti.com/id/publications/228852/kajian-potensi- sumberdaya-air-untuk-pembangkit-listrik-tenaga-mikrohidro-di-kali