## PEMANFAATAN POTENSI ALIRAN AIR SUNGAI SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK MIKRO HIDRO
Subianto 1 / Raden Ahmad Yani 2 / Amdaniel Hermanto Marbun 3 subiantodaeny07@gmail.com 1 / ray@gmail.com 2
Dosen Tetap Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Palembang 1&2
Alumni Prodi Teknik Elektro Universitas Palembang 3

## ABSTRAK
Pembangkit listrik adalah suatu alat yang dapat membangkitkan dan memproduksi energi listrik dengan cara mengubah suatu energi tertentu menjadi energi listrik. Baik dari aliran air, gas, uap, dan lain  lain.  Penelitian  yang  dilakukan  bertujuan  mendesain  kincir  dan  mendapatkan  nilai  potensi  daya energi listrik yang  mampu  dihasilkan dari aliran air sungai bungin tambun Kabupaten Kaur. Dengan mengumpulkan  data  dan  mempelajari  buku-buku  kajian  (studi  pustaka)  yang  berkenaan  dengan Pembangkit  Listrik  Tenaga  Aliran  Sungai,  serta  mempelajari  jurnal-jurnal,  berkas-berkas  dan  arsip- arsip  yang  menunjang  mengenai  komponen  pembangkit.Mengambil  data  secara  langsung  ke  tempat objek  penelitian.  Setelah  itu,  data  yang  diperoleh,  berupa  teori  dan  rumusan  itu  menjadi  referensi untuk  penelitian  ini.  Aliran  air  yang  ada  pada  aliran  sungai  Bungin  Tambun  dapat  dimanfaatkan menjadi Pembangkit listrik dengan memperhatikan lokasi dari potensi air, debit yang tersedia, desain kincir  air,  dan  pemilihan  jenis  generator  yang  sesuai  berdasarkan  dari  data  hasil  perhitungan.  Pada sungai ini digunakan jenis kincir tipe undershot. Ukuran kincir maksimal yang dapat di bangun pada sungai bungin tambun sebesar 3 meter, lebar 0,7 meter dan kedalaman sudu kincir yang terkena air 0,5 meter.Pada sungai bungin tambun yang terletak dikecamatan padang guci mempunyai debit area kincir sebesar 12,54 m 3 /s dan debit jangkauan kincir sebesar 8,73 m 3 /s . Potensi daya yang dapat dihasilkan pada  sungai  bungin  tambun  dengan  ukuran  kincir  2  meter  dan  efisiensi  100  %  bisa  mencapai  6930 watt  atau  6,9  kW.  Sungai  bungin  tambun  padang  guci  mempunyai  potensi  energi  yang  dapat dibangkitkan  sebesar  2.079  watt  atau  2  kW. Studi  awal  pada  sungai  ini  menggunakan  generator magnet permanen 2 kW dengan RPM 150.
Kata Kunci : Pembangkit Listrik, Bungin Tambun, Aliran Sungai, Watt

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Energi  listrik  memegang  peranan  yang  sangat  penting  dalam  perkembangan  ekonomi  dan pembangunan  suatu  bangsa.  Kebutuhan  akan  energi  listrik  pada  umumnya  akan  semakin  meningkat seiring  dengan  membaiknya  perekonomian,  pertambahan  jumlah  penduduk  dan  kemajuan  teknologi informasi. Sedangkan pertumbuhan ini tidak sejalan dengan ketersediaan bahan bakar yang ada untuk membangkitkan  energi  listrik.Hal  ini  dikarenakan  sebagian  besar  suplai  energi  listrik  berasal  dari pembangkit  lsitrik  berbahan  bakar  minyak  dan  batubara.  Ketergantungan  akan  bahan  bakar  fosil  ini tentu  saja  mempunyai  banyak  dampak  buruk.  Inilah  yang  menimbulkan  kesadaran  untuk mengembangkan  pembangkit  listrik  yang  bersumber  energi  terbarukan.Selain  tingginya  harga  bahan bakar minyak, upaya ini dipengaruhi juga oleh menipisnya cadangan minyak dalam negeri. (Suyitno, 2011)
Sebenarnya  terdapat  energi  alternatif  yang  murah  dan  ramah  lingkungan,  yaitu  air.Air merupakan sumber energi yang  murah dan relatif mudah didapat.Indonesia memiliki potensi sumber energi  terbarukan  dalam  jumlah  besar,  salah  satunya  tenaga  air  yang  bisa  digunakan  untuk membangkitkan  energi  listrik.Pembangkit  Listrik  Tenaga  Aliran  Air  Sungai  merupakan  pembangkit energi  alternatif  yang  menggunakan  aliran  air  sebagai  energi  terbarukan.Pembangkit  Listrik  Tenaga Aliran  Air  Sungai  ini  menggunakan  peralatan  yang  sederhana  serta  kecilnya  area  tanah  yang
diperlukan  guna  instalasi  dan  pengoperasian.  Hal  tersebut  merupakan  salah  satu  keunggulan Pembangkit Listrik Tenaga Aliran Air Sungai, yaitu tidak menimbulkan kerusakan lingkungan.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Sesuai  dengan  penelitian  yang  dilakukan  maka  tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  mendesain kincir dan mendapatkan nilai potensi daya energi listrik yang mampu dihasilkan dari aliran air sungai bungin tambun Kabupaten Kaur.

## 1.3. Manfaat Penelitian
Beberapa manfaat yang dapat diambil penelitian ini diantaranya yaitu :
1. Dapat membantu mengurangi penggunaan beban dari PLN
2. Dapat menghemat perekonomian penduduk sekitar
3. Dapat menghemat ketersediaan bahan bakar minyak dan fosil.

## 1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian  dilakukan  dengan  menganalisa  kemampuan  aliran  air  Sungai  Bungin  Tambun sebagai pembangkit listrik dengan menghitung energi yang dihasilkan. Studi awal dibatasi pada aliran air sungai bungin tambun Kabupaten Kaur.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Potensi Sumber Daya Air
Air merupakan salah satu sumber daya alam yang memiliki fungsi sangat penting bagi hidup dan kehidupan seluruh makhluk hidup, termasuk manusia.Dari air bermula kehidupan dan karena air peradaban tumbuh berkembang. (Samekto, 2016)
Hukum  Thermodinamika  Pertama  biasa  disebut  hukum  konversi  energy.  Hukum  tersebut menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan ataupun dihancurkan, tetapi energi dapat berpindah dari  satu  bentuk  ke  bentuk  lain.  Misalnya  Energi  Air  dapat  diubah  menjadi  Energi  Listrik. (Tedjasaputra, 2012)
Potensi air ini dapat dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga listrik dengan kapasitas yang cukup besar, banyaknya sungai dan danau air tawar yang berada di indonesia merupakan modal awal untuk pengembangan  energi  air  ini.  Namun  eksploitasi  terhadap  sumber  energi  ini  juga  harus memperlihatkan ekosistem lingkungan yang sudah ada.
Sungai Bungin Tambun merupakan salah satu dari beberapa sungai yang melintas di Kabupaten Kaur8.00 km dan daerah aliran 8.692 km 2 .Sungai Bungin Tambun  merupakan sungai yang  mengalir sepanjang  tahunnya,  pada  musim  hujan  Sungai  Bungin  Tambun  mempunyai  debit  air  yang  cukup besar  sedangkan  pada  musim  kemarau  Sungai  Bungin  Tambun  mempunyai  debit  air  yang  kecil. Bagian  hulu  sungai  merupakan  daerah  perbukitan  yang  airnya  dimanfaatkan  untuk  memenuhi kebutuhan air baku oleh masyarakat. (Baskoro, 2009)

## 2.2. Debit Aliran Air
Debit aliran adalah laju aliran air (dalam bentuk volume air) yang melewati suatu penampang melintang  sungai  per  satuan  waktu.  Dalam  sistem  satuan  SI  besarnya  debit  dinyatakan  dalam  satuan meter  kubik  per  detik  (m 3 /  dt).  Dalam  laporan-laporan  teknis,  debit  aliran  air  biasanya  ditunjukkan dalam  bentuk  hidrograf  aliran.  Hidrograf  aliran  adalah  suatu  perilaku  debit  sebagai  respons  adanya perubahan  karakteristik  biogeofisik  yang  berlangsung  dalam  suatu  DAS  (oleh  adanya  kegiatan pengelolaan DAS) dan/ atau adanya perubahan (fluktuasi musiman atau tahunan) iklim lokal. (Asdak, 2002) Teknik  pengukuran  debit  aliran  langsung  di  lapangan  pada  dasarnya  dapat  dilakukan  melalui  empat kategori : (Gordon, 1992)
1) Pengukuran volume air sungai
2) Pengukuran  debit  dengan  cara  mengukur  kecepatan  aliran  dan  menentukan  luas  penampang melintang sungai
3) Pengukuran  debit  dengan  menggunakan  bahan  kimia  yang  dialirkan  dalam  aliran  sungai (substance tracing method).
4) Pengukuran debit dengan membuat bangunan pengukur debit seperti weir (aliran air lambat) atau flume (aliran air cepat)

## 2.3. Pembangkit Listrik Tenaga Air
Pembangkit listrik tenaga air adalah pembangkit listrik yang menggunakan aliran air sebagai sumber  energinya.  Aliran  air  digunakan  untuk  memutar  turbin  ataupun  kincir  yang  menggerakkan generator untk menghasilkan energi listrik.
Untuk  bisa  menghasilkan  energi  listrik  dari  air,  harus  melalui  beberapa  tahapan  perubahan energi yaitu :
1. Energi Potensial
2. Energi Kinetis
3. Energi Kinetis
Gambar 2.1. PLTA dengan Kincir (Pembangkit Listrik Memanfaatkan Tenaga Air, 2020)

## Jenis – Jenis PLTA
Berdasarkan ukuran dan daya yang dibangkitkan PLTA dibagi menjadi beberapa jenis yaitu : 1. Large  Hydro merupakan  pembangkit  dengan  daya  yang  dihasilkan  lebih  dari  100  MW. Pembangkit Large Hydro memerlukan area yang luas dan ketersediaan air yang banyak.
2. Medium Hydro memiliki konsep yang sama dengan Large Hydro , Namun daya yang dihasilkan lebih kecil berkisar 15 – 100 MW.
3. Small Hydro merupakan pembangkit dengan daya yang dihasilkan berkisar 1 – 15 MW.
4. Mini Hydro merupakan pembangkit dengan daya diatas 100 Kilowatt. Namun kurang dari 1 MW.
5. Micro  Hydro merupakan  pembangkit  dengan  daya  yang  dihasilkan  5  –  100  Kilowatt.  Biasa digunakan untuk komunitas atau daerah-daerah dan industri kecil.
6. Pico Hydro merupakan pembangkit dengan daya kurang dari 5 Kilowatt.

## Komponen – Komponen PLTA
 Kincir Air (Water Wheel)
 Undershot Waterwheel ( Vertical Wheel )
 Overshot Waterwheel (Vertical Wheel)
 Breastshot Waterwheel (Vertical Wheel)
 Kincir Air Tub
 Generator
 Generator Magnet Permanen

## 3. METODOLOGI PENELITIAN

## 3.1. Langkah – Langkah Analisa Data
Langkah-langkah yang diambil sebagai bahan analisa adalah sebagai berikut:
1. Pengambilan Data Pengambilan data langsung ke tempat objek penelitian. Seperti data, debit air, luas penampang, dan tinggi jatuh air.
2. Perhitungan Data
Data  yang  telah  diperoleh  kemudian  dihitung  dengan  menggunakan  rumus-rumus  yang berkenaan dengan penentuan kapasitas besar pembangkit.
3. Pembahasan Hasil dan Analisa Data
Dari  hasil  perhitungan  data  yang  menggunakan  rumus-rumus  tersebut  akan  diperoleh  suatu informasi  yang  dapat  dibahas  dan  dapat  dianalisa  meliputi  :  besar  kapasitas  daya  yang dihasilkan dan desain yang dipakai.

## 3.2. Diagram Alur Penelitian
Adapun diagram alur penelitian yang diperoleh berdasarkan langkah-langkah penelitian diatas, yaitu :

## Ya

## Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian

## 4. ANALISA DAN PEMBAHASAN

## 4.1. Pemilihan Jenis Kincir
Sungai Bungin Tambun yang berada di kecamatan Padang Guci Kabupaten Kaur mempunyai tipe  sungai  yang  berbatu  dengan  aliran  air  yang  cukup  deras  dan  tidak  terlalu  dalam  yang  dapat dimanfaatkan  sebagai  sumber  pembangkit  listrik.  Berdasarkan  topografi  sungai  yang  tidak  memiliki head atau jatuh tinggi dikarenakan hanya memanfaatkan kecepatan aliran air sebagai sumbernya maka parameter-parameter kincir yang dipilih, sebagai berikut :
 Tipe :   Kincir Undershot
 Bahan :   Kayu
 Ukuran :   2 meter
 Lebar
:   0,7 meter
 Kedalaman Sudu Terkena Air  :   0,5 meter
 RPM :   12
Digunakannya  bahan  kayu  pada  kincir  dikarenakan  kayu  mudah  ditemui  atau  banyak dijumpai,kayu tidaklah berat jika dibandingkan dengan menggunakan plat besi dan dengan bahan kayu pula  perawatan  pada  kincir  lebih  mudah  dan  hemat  pembiayaan.  Pada  dasarnya  lokasi  pada
Mulai Perhitungan Debit Air Penggunaan Generator Magnet Permanent Perhitungan Daya Listrik Selesai Pemilihan Kincir dan Penempatan Kincir Sesuai
Topografi
Tidak
penempatan  kincir  mempunyai  potensi  maksimum 3  meter  namun  agar  lebih  efisien  maka  kincir yang  akan  digunakan  berukuran  2  meter  dan  dikarenakan  lokasi  kincir  yang  berbentukseperti  aliran siring atau parit maka lebar dari kincir di asumsikan 0,7 meter dengan kedalaman sudu yang terkena air 0,5 meter. Pada kincir ini di asumsikan memiliki 16 buah sudu, dimana sudu merupakan salah satu hal penting pada kincir yang berfungsi sebagai penggerak kincir yang memanfaatkan kecepatan aliran air.  Semakin  banyak  sudu  maka  semakin  cepat  pula  kincir  berputar.  Berdasarkan  data  di  atas  maka dapat kita cari RPM kincir, yaitu :
⁄
Diketahui : 1 putaran = 2π rad 1 radian = 1/2π putaran Maka untuk ω  =  1,26   :
Jadi : ⁄ ⁄
Maka RPM yang dihasilkan dengan ukuran diatas didapatlah rpm kincir sebesar 12 RPM.
Berikut ini adalah data hasil pengukurannya : Lebar sungai : 1 m Kedalaman sungai : 0,7 m
Tabel 4.1. Data Hasil Pengukuran Kecepatan Aliran Air
Dari data diatas dapat kita hitung kecepatan rata-rata aliran air, yaitu :
∑ ∑

## Luas Area Kincir
Dengan data diatas maka luas area kincir dapat dihitung yaitu:
{(     )     (     )     (     )} {(       )     (       )     (         )} {(                )}
Jadi luas area kincir yang didapat pada sungai Bungin Tambun Padang Guci sebesar 9,954 m 2 .
Percobaan ke- Jarak (s) (m) Waktu (t) (s) Kecepatan (v) (m/s) 1. 2 1,67 1,20 2. 2 1,59 1,25 3. 2 1,54 1,30 4. 2 1,72 1,16 5. 2 1,57 1,27 6. 2 1,51 1,32 7. 2 1,48 1,35 8. 2 1,63 1,22 9. 2 1,48 1,35 10. 2 1,66 1,20 ∑ n  = 10 ∑ v  =  12,26

## Luas Jangkauan Kincir
Dengan data diatas maka luas jangkauan kincir dapat dihitung, yaitu : {(     )     (     )     (     )} {(       )     (       )     (         )} {(               )}
Jadi luas jangkauan kincir yang didapat pada sungai Bungin Tambun Padang Guci sebesar 6,93 m 2 . Debit Area Kincir
Dengan data diatas dapat dihitung besarnya debit (Q) area kincir, yaitu :

## ⁄
Jadi debit area kincir yang didapat pada Sungai Bungin Tambun Padang Guci sebesar 12,54 m 3 /s

## Debit Jangkauan Kincir
Dengan data diatas maka dapat di hitung besar debit jangkauan kincir, yaitu : Debit (Q) =  v . A =  1,26 x 6,93 =  8,73 m 3 /s
Jadi debit jangkauan kincir yang didapat pada Sungai Bungin Tambun Padang Guci sebesar 8,73 m 3 /s

## 4.2. Perhitungan Daya Listrik yang Dapat Dibangkitkan
Total daya listrik yang dapat dibangkitkan dengan nilai efisiensi 1 atau nilai efisiensi 100 % adalah sebesar :
P   =   ½ x x ρ x A x v 3
=   ½ x x 1000 x 6,93 x 1,26 3
=   ½ x x 1000 x 6,93 x 2 =   ½ x x 13860
=   6.930 Watt
Jadi dengan nilai efisiensi 100% daya yang dapat dibangkitkan oleh kincir sebesar 6.930 Watt atau 6,9 kW.
Total daya listrik yang dapat dibangkitkan dengan nilai efisiensi 0,3 atau nilai efisiensi 30 % adalah sebesar :
P   =   ½ x x ρ x A x v 3 =   ½ x x 1000 x 6,93 x 1,26 3 =   ½ x x 1000 x 6,93 x 2 =   ½ x x 13860
=   2.079 Watt
Jadi dengan  nilai  efisiensi 30%  daya  yang  dapat  dibangkitkan  oleh  kincir  sebesar  2.079  Watt  atau  2 kW.

## 4.3. Kebutuhan Beban
Daya yang dihasilkan oleh kincir dimanfaatkan untuk kebutuhan listrik sehari-hari di kawasan dekat sungai yang berlokasi di Kecamatan Padang Guci yang terdiri dari :
 17 unit bangunan  Pos Ronda, 1 unit Pos Ronda terdiri dari 1 buah lampu yang  masing-  masing lampu dengan daya 23 Watt.
 5 unit bangunan wc umum, 1 unit wc terdiri dari 2 buah lampu dengan masing-masing daya 23 Watt.
 1  unit  bangunan  Balai  Desa  terdiri  dari  1  buah  televisi  21  inch  dengan  daya  100  Watt,  1  buah kipas  angin  dengan  daya  45  Watt,  4  buah  lampu  masing-masing  23  Watt  dan  1  buah  kulkas dengan daya 150 Watt.
 10 unit lampu penerangan, 1 unit lampu dengan daya 23 Watt.
Total daya yang dibutuhkan untuk seluruhnya :
 Pos Ronda 17 unit x 23 watt =   391 Watt
 Wc Umum
5 unit   x 46 watt =   230 Watt  Balai Desa 1 unit   x 387 watt =   387 Watt  Lampu Penerangan 10 unit x 23 watt =   230 Watt+ Total Beban =  1238 Watt
Jadi total beban yang dibutuhkan di kecamatan padang guci sebesar 1.238 Watt atau 1,2 kW.

## 4.4. Pemilihan Jenis Generator
Pemilihan jenis generator didasarkan dari daya yang telah dibangkitkan dan rpm pada kincir, pada sungai bungin tambun daya yang telah dibangkitkan sebesar 2 kW dan putaran/menit pada kincir sebesar 12 rpm. Pada hal ini penulis memilih jenis generator dengan magnet permanent dikarenakan jenis magnet ini dapat bekerja di putaran rendah tanpa menggunakan gearbox, biaya perawatan yang rendah dan tidak memerlukan tegangan eksitasi dari luar.
Maka parameter-parameter generator yang dipilih sebagai berikut :
Jenis : Generator Magnet Permanent Kapasitas : 2 kW – 2,2 kW Kecepatan Putar : 150 rpm Diameter Rotor : 3cm
Pada  hal  ini  dikarenakan  rpm  generator  tidak  sama  dengan  Rpm  kincir  maka  akan  dipasang pulley dan belt sebagai penghubung antara kincir dan generator. Pulley dapat dihitung dengan asumsi pulley pada generator 3cm sebagai berikut :
pk . r pk = pg . r pg 12 .  r pk =   150 . 3cm r pk = =   37.5 cm Berdasarkan  data  diatas  maka  di  dapat  spesifikasi  masing-masing pulley dan  rasio perbandingan antara generator dan kincir adalah sebagai berikut :
Pulley Generator : 6 cm Pulley Kincir
: 75 cm
Rasio Perbandingan : 1 : 40 Spesifikasi :
 Kincir 2 meter
 Lebar kincir 0,7 meter
 Sudu terkena air 0,5 meter
 Pulley Kincir 75 cm
 Pulley Generator 6 cm
 Belt Karet
 Rasio Perbandingan 1 : 40

## 5. PENUTUP
Berdasarkan dari perhitungan dan analisa maka didapatkan beberapa kesimpulan diantaranya :
1. Aliran air sungai mempunyai potensi yang dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik.
2. Pada sungai ini digunakan jenis kincir tipe undershot.
3. Ukuran kincir maksimal yang dapat di bangun pada sungai  bungin tambun sebesar 3 meter, lebar 0,7 meter dan kedalaman sudu kincir yang terkena air 0,5 meter.
4. Pada  sungai  bungin  tambun  yang  terletak  dikecamatan  padang  guci  mempunyai  debit  area  kincir sebesar 12,54 m 3 /s dan debit jangkauan kincir sebesar 8,73 m 3 /s .
5. Potensi daya yang dapat dihasilkan pada sungai bungin tambun dengan ukuran kincir 2 meter dan efisiensi 100 % bisa mencapai 6930 watt atau 6,9 kW.
6. Sungai  bungin  tambun  padang  guci  mempunyai  potensi  energi  yang  dapat  dibangkitkan  sebesar 2.079 watt atau 2 kW.
7. Studi awal pada sungai ini menggunakan generator magnet permanen 2 kW dengan RPM 150.

## DAFTAR PUSTAKA
Pembangkit  listrik  memanfaatkan  tenaga  air .  (2020,  05  30).  Diambil  kembali  dari  Legenda: http://sanfordlegenda.blogspot.com/2013/09/Pembangkit-listrik-memanfaatkan-tenaga- air.html Analysis, P. S. (2011, July 20). Turbine Generator . Dipetik 5 31, 2020, dari http://turbinegenerators.blogspot.com/2011/07/undershot-waterwheelwater-turbine.html Asdak, C. (2002). Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Gadjah Mada University Press . Qtussama. (2016). Generator
Listrik . Diambil kembali
dari Qtussama:
https://qtussama.wordpress.com/materi-ajar-x-tkr/generator-listrik/
Samekto,  C.  (2016).  Potensi  Sumber  Daya  Air  di  Indonesia. Seminar  Nasional  Aplikasi  Teknologi Penyediaan Air Bersih untuk Kabupaten/Kota di Indonesia , 1. Stanford Magnet. (2017). Typical Structure and Working Principle of Permanent Magnet Alternator . Diambil  kembali  dari  Stanford  Magnet:  http://www.usneodymiummagnets.com/typical- structure-and-working-principle-of-permanent-magnet-alternator.html
Sule, L. (2014). Kinerja Roda Air Sudu Lengkung Arus Bawah untuk Pembangkit Listrik. Prosiding Seminar Ilmiah Nasional Sains dan Teknologi ke 4 Tahun 2018 , 451. Suyitno, D. (2011). Pembangkit Energi Listrik. Rineka Cipta.