## Analisis Awal Potensi Renewable Energy di Bawah Jembatan Aur Duri II Jambi

## S. Umar Djufri
Jurusan Teknik Listrik, Fakultas Teknik, Universitas Batanghari
* Corresponding author, e-mail: umarjufri01@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  dibentangi  River  batanghari,  study  on  utilization  of  renewable  electricity  in particular  an  against  water  power  through  Streams  need  to  be  consider  for  perencanan  Micro  Hydro power plant (PLTMH). Water conditions that can be utilized as a resource (resources) electric generator has  a  capacity  of  flow  and  elevation  of  water  channel  system.  The  main  problems  in  hydropower generation  is  the  availability  of  water  of  the  river  discharge  as  energy  for  propulsion  power  plant. Therefore  it  takes  a  specific  technique  to  predict  the  potential  flow  of  river  water  on  all  the  time  or signature debit River that can be used for energy micro hydro power plant, not the onset  of  rain  with a long  time  as  well  as  the  condition  of  watersheds  (DAS)  that  can  cause  critical  flow  of  river  water  into small  even  dried  up.  River  discharge  measurements  manually  at  any  given  time  can  only  represent  the volume of discharge of the River at the time of measurement is performed. Changes that occur due to the onset  of  rain  in  the  next  time,  or  decrease  in  discharge  of  the  River  because  the  groundwater  deposits shrink, can not be observed with either it needs to be planned debit kontiniu for turbine generator round capacity taking into account the capacity of electricity from generators that can be optimally raised
Keywords: electric generators, micro hydro, planning, River

## 1. PENDAHULUAN
Energi  Listrik  merupakan  kebutuhan  yang sangat  vital  karena  pemanfaatannya  dapat dirasakan  oleh  seluruh  masyarakat  khususnya wilayah jambi.  Dengan kondisi topografi yang memiliki banyak aliran sungai jambi merupakan  wilayah  yang  potensial  untuk membangun Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro  (PLTMH)  pada  kondisi  ini  sangat memungkin  untuk  mengoptimalkan  potensi tersebut. Dari data BMG Provinsi Jambi didapat kecepatan angin rata-rata sekitar 4 m/s – 11 m/s pertahun  sehingga  Pembangkit  Listrik  Tenaga Bayu (PLTB) dapat optimalkan guna dikombinasi  (Hybrid)  dengan  PLTMH,  dengan adanya  potensi  tersebut  khususnya  sekitar wilayah  daerah  jembatan  Aur  Duri  II  jambi
dapat  dikembangkan  pembangkit  listrik  dengan kapasitas  dibawah  10  KW  pembangkit  tenaga (hybrid).  Areal  jembatan aurduri  II mempunyai lebar sungai ±450 m disepanjang jalan jembatan yang  membentang  dari  hulu  ke  hilir  panjang jembatan  yang  merupakan  jalur  akses  penting yang  menghubungkan  kota  jambi  dengan kabupaten  diluar  jambi  (muaro  jambi  dan sabak)
Pada  peneitian  ini  akan  dikaji  analisis spasial  potensi  energi  listrik  yang  dapat digunakan  sebagai  kebutuhan  penerangan disekitar  jembatan  Aur  Duri  II  kota  Jambi. Analisis  yang  dikaji  meliputi  data  kecepatan angin    dibawah  jembatan  dan  data  beda  tinggi suatu  aliran  sungai  (head)  dan  debit  aliran sungai untuk lokasi yang paling potensial untuk perencanaan  pembangunan  pembangkit  tenaga hybrid.  Data  tersebut  nantinya  akan  disesuikan dengan  kapasitas  dari  generator  pembangkit Sehingga  pemanfaatan  energi  listrik  dapat digunakan  sebagai  fasilitas  penerangan  jalan disekitar  jembatan  Aur  Duri  II  seperti ditunujukan  gambar 1 dibawah.
Gambar 1. Jembatan Aur Duri II

## (sumber:google maps)

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Bayu
Angin  terjadi  karena  adanya  perbedaan suhu  antara  udara  panas  dan  udara  dingin  yang menyebabkan terjadinya suatu perputaran udara berupa perpindahan udara. Di daerah khatulistiwa, udaranya menjadi panas mengembang  dan  menjadi  ringan,  naik  keatas dan  bergerak  ke  daerah  yang  lebih  dingin. sebaliknya  daerah  kutub  yang  dingin,  udaranya menjadi  dingin  dan  turun  ke  bawah.  Sehingga terjadilah  suatu  perputaran  udara  berupa perpindahan  udara  dari  kutub  utara  ke  garis khatulistiwa  menyusuri  permukaan  bumi  dan sebaliknya  suatu  perpindahan  udara  dari  garis
katulistiwa  kembali  ke  kutub  utara,  melalui lapisan udara yang lebih tinggi.[6]
Gambar 2. Skema terjadinya angin[1]
Sebagaimana  diketahui  menurut  fisika  klasik energi  kinetik  dari  sebuah  benda  dengan  massa (m) dan kecepatan (v) adalah :
E = 0,5 m.v 2 ...................................... (1)
dengan ketentuan, kecepatan (v) tidak mendekati kecepatan cahaya. Rumus itu berlaku juga  untuk  angin,  yang  merupakan  udara  yang bergerak.
Untuk  keperluan  praktis  sering  dipakai  rumus pendekatan berikut:
P = k.A.v 3 ......................................... (2) dimana : P = daya (kW); k = suatu konstanta (1,37.10 -5 );
A = luas sudu kipas (m 2 ); v = kecepatan angin (km/jam).
pada  persamaan  (2)  besaran  k  dan  A sebagai  konstanta,  pada  prinsipnya  besaran  k mewakili  suatu  faktor  seperti  geseran  dan efesiensi  sistem  yang  juga  bergantung  pada kecepatan  angin  (v),  luas  penampangsudu  (A) bergantung  dari  bentuk  sudu  yang  dapat diprediksi.  Untuk  mendapatkan  daya  efektif dari  angin  yang  mungkin  dihasilkan  dari  suatu kincir angin adalah:
Ea = 0,5.C.ρ.A.v 3 ............................ (3)
dimana :
Ea = Daya efektif yang dihasilkan kincir angin (watt)
C  = Konstanta Bets yaitu konstanta harganya  16/27  (59,3%)  -  batas Betz
A  = Luas sapuan Rotor  (dianggap 1 m 2 ) v   = Kecepatan angin (m/dt)
ρ  = Kerapatan Udara diformulasikan sebagai berikut :
ρ = P/(R.T)  ...................................... (4) dimana : ρ = kerapatan udara (kg/m 3 ) P = tekanan udara (pascal) R = Konstanta gas 287,05J/Kg.K T = Temperatur (Kelvin) selanjutnya  konversi  energi  angin  menjadi energi listrik dapat menggunakan formula :
(P syst /A) = 0,1454. v 3 (watt/m 2 ) ........ (5)
Selain  dari  data  yang  ditunjukan  gambar sebelumnya,  penentuan  kecepatan  angin  suatu daerah dapat juga dilakukan dengan menggunakan metode probalistik distribusi  Weibull  dalam  mengolah  kumpulan data  hasil  survey  seperti  yang  diperlihatkan pada gambar 3 dibawah.
Gambar 3. Karakteristik  Angin[4]
Karakteristik  angin  pada  kondisi  tertentu  harus dapat  dilakukan  pengukuran  secara  berkala untuk  didapat  kecepatan  rata  -  rata  angin, sehingga daya mekanik dari turbin angin seperti ditunjukan gambar 4 dibawah dapat dioptimalkan.
Gambar 4 . Karakteristik Kerja Daya Mekanik Turbin Angin[4] 3
Angin dapat  bergerak  secara horizontal maupun vertikal  dengan  kecepatan  yang  dinamis  dan fluktuatif.  Pergerakan  angin  secara  horizontal dinamakan  adveksi,  sedangkan  pergerakan secara  vertikal  dinamakan  konveksi.  Dalam pemanfaatan  energi  angin  diperlukan  data  atau informasi mengenai potensi energi angin aktual yang  tersedia  di  lokasi  pemasangan  dan pemanfaatan  sesuai  kebutuhan  di  lokasi tersebut.

## 2.2 PLTMH  (Pembangkit  Listrik  Tenaga Mikrohydro)
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 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 ................................. (6)
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 ................................... (7)
diamana :
Q = Debit air sungai (m³/detik)
h = Tinggi muka air (m) a dan b = Nilai kontanta
Potensi  debit  aliran  sungai  untuk  sumber  daya listrik dianalisis berdasarkan persamaan (Arismunandar dan Kuwahara,2000):
P = 9,8 . H . Q  . ήE(Kilo watt) .. (8) 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  debit  air    sungai batanghari  sebagai  potensi  tertinggi  untuk menghasilkan daya listrik disekitaran jembatan aurduri II. Areal lokasi penelitiaan ditunjukan  pada  gambar  5.  Jembatan Aurduri  II  -  sijinjangi kota  Jambi  dengan posisi
geografis pada koordinat 1.59,103.600219
Gambar 5. Jembatan Aurduri II - sijinjang kota jambi sumber : google map
pada  gambar  5.    memperlihatkan  luasan  areal objek  penelitian.  Pembangkit  Listrik  Tenaga hybrid  yang  akan  direncanakan  dilakukan, pengukuran debit sungai  setiap bulan selama 4 bulan, parameter - parameter  pengukuran yang dilakukan  adalah  penentuan  kecepatan  air sungai,  luas  penampang  basah  dan  kedalam  air sungai  dan  kecepatan  angin.  Masing-masing pengukuran  lapangan  yang  dilakukan  adalah 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.
D. Pengukuran kecepatan angin
Pengukuran yang
dilakukann menggunakan  alat  ukur  wind  speed  dg81, dengan  ketinggian  2  meter  dari  pinggiran  area jembatan aurduri II sungai batanghari.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  masing-masing  komponen  hasil pengukuran  lapangan  dijembatan  Aurduri  II
Sungai
Batanghari dalam perencanaan Pembangki Listrik Tenaga Hybrid diperlihatkan pada  tabel  1.dibawah,  dimana  pengukuran dilakukan  selama  4  bulan  dan  dalam  sebulan dilakukan pengambilan data tiap minggunya.
TABEL 1. Rerata Hasil Pengukuran Lapangan
B U L A N L E B A R ( m ) K E D A L A MA N (m ) K E C E P A T A N
A IR ( m /s )
D E B IT ( m 3 /s ) K E C E P A T A N A N G IN ( m /s ) A R A H A N G IN
Feb 483 4.3 1.9  1869.2 3.3 timur Mar  498 7.2 1.9 3227 3.17
utara
Apr 496 5.9 2 2926.4 3.85 barat
Mei  498 6.2 2.2  3705.5 4.65 tenggara

## 4.1.   Pembangkit Listrik Tenaga Bayu
Dari Tabel.1  diatas, distribusi angin baik arah  maupun  kecepatan  dapat  dihitung  dengan menggunakan software WRPLOT View
berbasis
Windows yang memunculkan
perhitungan  wind  rose  dengan  tampilan  grafis yang  menggambarkan  variable  meteorologi untuk  rentang  waktu  dan  tanggal  sesuai kebutuhan pengguna. Wind rose menggambarkan  frekuensi  kejadian  angin  pada tiap arah mata angin dan kelas kecepatan angin pada  lokasi  dan  waktu  tertentu,  perhitungan wind  rose  tidak  selalu  mewakili  pergerakan  riil angin  di  wilayah  tersebut.  Grafik  frekuensi distribusi  arah  dan  kecepatan  angin  dibuat dengan menggunakan software WRPLOT View seperti gambar 6. dibawah
Gambar 6. Kecepatan Angin Menggunakan WRPlot
Dari  hasil  data  pengukuran  lapangan  di jembatan  aurduri  II  sungai  Batanghari  , frekuensi  distribusi  angin  diperlihatkan  pada gambar  7. dibawah.

## Gambar 7. Grafil Kecepatan Angin Menggunakan WRPlot
Dari  persamaan  3  diatas,  daya  efektif yang dihasilkan kincir angin dapat dihitung dengan  asumsi  luas  penampang  baling- baling 3m 2 . Hasil perhitungan diperlihatkan pada tabel 2. dibawah.
TABEL 2. Daya Efektif  Kincir Angin BULAN ARAH ANGIN DAYA EFEKTIF (watt) YANG DIHASILKAN KINCIR ANGIN (Ea) FEB timur 48.60419074 MARET utara 44.12880845 APRIL barat 76.80176652 MEI tenggara 138.0367508

## 4.2.   Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohydro
Smart  Hydro  Power  turbin  dikembangkan untuk  menghasilkan  jumlah  maksimum  daya listrik  dengan  energi  kinetik  dari  air  yang mengalir.  Karena  ia  ditenagai  oleh  energi kinetik  dan  bukan  energi  potensial,  ia  dikenal sebagai  turbin  "zero-head"  atau  "in-stream". Dengan  demikian,  tidak  ada  bendungan  dan  / atau  diferensial  kepala  yang  diperlukan  untuk pengoperasian  perangkat  ini;  jalannya  sungai tetap dalam keadaan alami dan tidak
memerlukan
investasi tinggi dalam infrastruktur.  Karena  jumlah  energi  kinetik (kecepatan)  bervariasi  dari  sungai  ke  sungai, jumlah  energi  yang  lebih  besar  dihasilkan dengan  kecepatan  aliran  air  yang  lebih tinggi[7].
Teknologi eksklusif ini distandarisasikan dan mudah dalam
penggunaan,  produk  ini  diposisikan  sebagai alternatif  terbaik  untuk  elektrifikasi  yang terdesentralisasi di sepanjang sungai. Turbin ini dapat diintegrasikan bersama dengan photovoltaics menjadi sistem hibrida. Kurva out put  generator  diperlihatkan  pada  gambar  8 dibawah.
Gambar 8. Kurva Output Generator Smart Hydro Power[7]
Dari  gambar  diatas    bila  dikombinasikan dengan  data  lapangan  yang  didapat  maka  besar daya listrik dapat diasumsikan seperti ditunjukan pada tabel 3 dibawah
TABEL  3.  Daya  Efektif    Yang  di  Hasilkan
Generator BULAN KECEPATAN AIR (m/s) DAYA EFEKTIF (watt) YANG DIHASILKAN GENERATOR FEB 1,9 1700 MARET 1,9 1700 APRIL 2 1800 MEI 2,2 2100 Dari tabel 3 diatas, maka dapat direpresentasikan  grafik  keluaran  daya  yang dihasilkan  dari  generator  Smart  Hydro  Power seperti ditunjukan gambar 9 dibawah.
Gambar 9. Grafik Keluaran Daya Generator

## Smart Hydro Power

## 5. SIMPULAN
1. Analisis  kapasitas  pembangkitan  energi listrik tenaga angin masih dapat diupayakan  walau  kapasitas  tergolong masih kecil 2. Potensi  listrik  PLTMH  di  Jembatan Aurduri  II  Sungai  batanghari  mampu menghasilkan  energi  listrik  yang  dapat digunakan sebagai penerangan disepanjang jembatan 3. Kombinasi  dari  PLTB  dan  PLTMH disekitaran  Jembatan  Aurduri  II  dapat dijadikan  Hybrid  sebagai  salah  satu pemanfaatan energi terbarukan

## 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]Douglas  C.Giancoli, Physics  For Scientists And Enginers, Second Edition   1988
[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
[6]  Y.Daryanto,. Kajian  Potensi  Angin Untuk Pembangkit  Listrik  Tenaga  Bayu ,  Yogyakarta, Balai PPTAGG.
[7]  Smart  Monofloat  Turbine, https://smart- hydro.de/wp-content/uploads/2015/12/ Datasheet_SMART_Monofloat.pdf, (diakses 15/05/2018, pukul 1.30 AM)