## INVESTIGASI LISTRIK MIKROHIDRO DI PERKEBUNAN GUNUNG PASANG KECAMATAN PANTI, JEMBER
Micro-hydro Electricity Investigation in Gunung Pasang Plantation of Panti District, Jember
Dedy Eko Rahmanto 1) * , Michael Joko Wibowo 1) , Ahmad Fahriannur 1) , Abdul Ghofur 1)
1) Program Studi Teknik Energi Terbarukan, Politeknik Negeri Jember Jalan Mastrip Kotak Pos 164 Jember, Jawa Timur, Indonesia
* Korespondensi Penulis: dedy_eko@polije.ac.id

## ABSTRACT
Gunung Pasang plantation has a micro-hydro power plant which is used for electricity needs of the  factory  and  the  surrounding  residents.  The  micro-hydro  power  plant  is  not  equipped  with  an electronic  load  controller  system.  The  micro-hydro  electric  voltage  can  change  at  any  time  if  there are some changes in consumer load. Micro-hydro electricity investigation is needed to determine the feasibility  of  the  micro-hydro  electricity.  The  investigation  was  carried  out  by  recording  the  micro- hydro electricity data which is   produced in Gunung Pasang Plantation. Data recording is done  by installing  a  power  logger  while  the  micro-hydro  turbine  operates.  The  results  of  the  investigation showed that the electric voltage which is generated by Gunung Pasang micro-hydro was fluctuating from less than 100 volts to more than 245 volts with a voltage value that deviated a lot from the 1995 SPLN rule. The average daily voltage which was generated was around 150.34 to 172.18 volts with a standard deviation of 22.11 to 30.67 volts. Micro-hydro operators tried to regulate the work of micro- hydro turbines at all times so the generated voltage could reach the stability. This unstable electrical condition  was  actually  not  feasible  and  had    possibility  to  cause  damage  to  consumer’s  electrical equipment. It was necessary to have an electronic load controller system so the outcome of the micro- hydro voltage could be stable and safe.
Keywords : investigation, micro-hydro, voltage

## PENDAHULUAN
Listrik  merupakan  kebutuhan  utama masyarakat pada saat ini. Kebutuhan listrik di  Pulau  Jawa  banyak  disuplai  oleh  PLN (Perusahaan  Listrik  Negara).  Akan  tetapi masih ada sebagian wilayah pedesaan yang belum  mendapatkan  aliran  listrik  dari PLN.  Salah  satu  wilayah  yang  belum teraliri  listrik  PLN  adalah  lingkungan pabrik kopi dan karet Perkebunan Gunung Pasang  yang  terletak  di  Desa  Suci Kecamatan Panti, Kabupaten Jember.
Perkebunan
Gunung Pasang merupakan bagian dari Perusahaan Daerah Perkebunan Khayangan Jember.
Berdasarkan  hasil  survei,  Perkebunan Gunung  Pasang  sebenarnya  memiliki potensi  energi  mikrohidro  yang  tinggi hingga  lebih  dari  100  kW,  meskipun  baru sebagian  kecil  yang  dapat  termanfaatkan. Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikrohidro (PLTMH)  menghasilkan  energi  listrik untuk  keperluan  masyarakat  maupun industri.  Perkebunan  Gunung  Pasang sudah  memiliki  PLTMH  dengan  turbin
Jurnal Agroteknologi Vol. 16 No. 01 (2022)
tipe francis untuk  memenuhi  kebutuhan listrik  pabrik  dan  warga  di  sekitarnya (Rahmanto & Wibowo, 2020).
Pembangkit  listrik  mikrohidro  di Perkebunan  Gunung  Pasang  merupakan peninggalan zaman Belanda. Turbin mikrohidro  Gunung  Pasang  digunakan energi  mekaniknya  secara  langsung  untuk penggilingan  karet  di  siang  hari  dan digunakan  untuk  pembangkit  listrik  di malam  hari.  PLTMH  Gunung  Pasang belum  dilengkapi  dengan  pengendali beban  elektronik  atau  ELC  ( Electronic Load Controller ).
PLTMH  yang  modern  biasanya sudah  dilengkapi  dengan  ELC  untuk menstabilkan  frekuensi  dan  tegangan listrik  yang  dihasilkan  (Kathrivel et  al .,
2015;  Rahmanto  &  Femintasari,  2018).
ELC  akan  secara  otomatis  menjaga  beban generator  selalu  tetap  sehingga  frekuensi dan tegangan listrik  yang dihasilkan  dapat stabil.  Tegangan  listrik  yang  tidak  stabil akan berbahaya bagi peralatan listrik  yang dimiliki oleh konsumen mikrohidro (Rahayuningtyas et al., 2012). Pembangkit listrik  mikrohidro  yang  belum  dilengkapi dengan  ELC  seperti  PLTMH  Gunung Pasang  sangat  memungkinkan  untuk terjadinya fluktuasi atau perubahan tegangan  listrik  yang  dihasilkannya.  Hal tersebut bisa saja membahayakan peralatan listrik  yang  berada  di  beban  konsumen (IMIDAP, 2010).
Berdasarkan  kondisi  tersebut  maka perlu dilakukan investigasi data kelistrikan yang  dihasilkan  oleh  PLTMH  Perkebunan Gunung  Pasang.  Tegangan  listrik  yang dihasilkan juga perlu dianalisis kelayakannya
berdasarkan
Standar
Perusahaan  Listrik  Negara  (SPLN).  Hasil investigasi  akan  menunjukkan  tegangan
listrik yang dihasilkan apakah sudah sesuai dengan SPLN. Apabila tegangannya masih kurang  sesuai  standar  maka  akan  dapat dicarikan solusi penyelesaiannya.

## METODE PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Alat-alat  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah perekam data kelistrikan  merk Fluke tipe  1735,  kamera, alat  tulis,  dan  komputer.  Bahan  yang digunakan  adalah  air  yang  menggerakkan turbin mikrohidro.

## Tahapan Penelitian
Investigasi  Listrik  Mikrohidro  Gunung Pasang
Investigasi listrik di PLTMH Perkebunan  Gunung  Pasang  dilaksanakan dengan melakukan perekaman data kelistrikan yang dihasilkan. Data
kelistrikan
mikrohidro direkam
menggunakan Fluke tipe  1735  dengan interval pencatatan 20 detik ( Gambar 1 ).
Sensor  arus  dan  sensor  tegangan dipasang  pada  masing-masing  fasa  listrik keluaran  generator  PLTMH.  Perekaman data  dilakukan  selama  turbin  generator mikrohidro  beroperasi  yaitu  sekitar  pukul 21.00 WIB hingga turbin berhenti beroperasi  pada  pagi  hari  sekitar  pukul 05.00  WIB.  Perekaman  data  kelistrikan dilakukan  sebanyak  3  kali  (3  malam) dengan  durasi  perekaman  20  detik.  Data yang  direkam  berupa  data  tegangan,  arus, daya,  energi,  dan  frekuensi.  Pengunduhan data kelistrikan dilakukan setelah perekaman data selesai.

## Pengolahan Data Kelistrikan PLTMH
Data  hasil  pengamatan  kelistrikan PLTMH  Gunung  Pasang  dibaca  dan diunduh  menggunakan software dari power  logger yang  digunakan.  Data kemudian  disalin  dan  dipindahkan  ke Microsoft excel untuk dilakukan pengolahan data.

## Metode Analisis
Data  hasil  pengamatan  ditampilkan dalam  bentuk  grafik  sehingga  dapat diketahui hubungan antara waktu pengamatan dengan tegangan yang dihasilkan.  Nilai  tegangan  listrik  yang dihasilkan  oleh  PLTMH  dibandingkan dengan  tegangan  standar  yang  ada  dalam SPLN tahun 1995. Apabila tegangan  yang dihasilkan  selama  waktu  pengamatan masih berada dalam interval standar SPLN maka tegangannya masih layak.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Tegangan Listrik Mikrohidro
Tegangan listrik yang dihasilkan dari PLTMH  Gunung  Pasang  berfluktuasi. Tegangan  listrik  yang  terjadi  adalah berkisar mulai kurang dari 100 volt hingga lebih  dari  250  volt.  Fluktuasi  tegangan yang  terjadi  selama  waktu  pengamatan disajikan dalam bentuk grafik ( Gambar 2 ,
Gambar 3 , dan Gambar 4 ).
Gambar 2 . Tegangan listrik dari PLTMH Gunung Pasang pengamatan pertama
Grafik  tegangan  tersebut  dilengkapi dengan  garis  standar  batas  atas  tegangan listrik  dan  batas  bawah  tegangan  listrik yang  sesuai  dengan  SPLN  tahun  1995. Tegangan  listrik  rata-rata  yang  dihasilkan ditampilkan berupa garis kuning.
Fluktuasi  tegangan  seperti  pada Gambar  2 , Gambar  3 ,  dan Gambar  4 memperlihatkan  bahwa  tegangan  yang dihasilkan  PLTMH  Perkebunan  Gunung Pasang  lebih  banyak  menyimpang  dari nilai  tegangan  standar  yang  seharusnya.
Gambar 3 . Tegangan listrik dari PLTMH Gunung Pasang pengamatan kedua
Gambar 4 . Tegangan listrik dari PLTMH Gunung Pasang pengamatan ketiga
Investigasi Listrik  Mikrohidro di Perkebunan Gunung ... Jurnal Agroteknologi Vol. 16 No. 01 (2022)
Hal  itu  terjadi  karena  beban  konsumen yang  berubah-ubah  dan  yang  terutama adalah  karena  PLTMH  Gunung  Pasang belum  dilengkapi  dengan  pengendali beban elektronik. Tegangan listrik PLTMH tersebut akan turun apabila beban konsumen  bertambah  dan  akan  naik apabila beban konsumen berkurang. Beban konsumen  dapat  berfluktuasi  setiap  waktu karena  konsumen  bisa  menambah  atau mengurangi  beban  listrik  sesuai  dengan kebutuhannya  pada  saat  PLTMH  aktif menghasilkan listrik.
Tegangan  listrik  yang  dihasilkan PLTMH juga meningkat apabila suplai  air ke  turbin  ditingkatkan  dan  sebaliknya apabila suplai air dikurangi maka tegangan yang  dihasilkan  juga  akan  turun.  Debit aliran air yang tersedia di PLTMH Gunung Pasang sebenarnya selalu stabil sekitar 200 liter/detik.  Operator  PLTMH  Gunung Pasang  harus  selalu  siaga  untuk  mengatur suplai  air  melalui  pengarah  aliran  air  ke turbin  ( guide  fane )  agar  tegangan  listrik yang  dihasilkan  bisa  sesuai  dengan harapan  ( Gambar  5 ).  Operator  akan mengurangi  suplai  air  ke  turbin  apabila tegangan listrik yang dihasilkan
meningkat dan sebaliknya akan menambah suplai air ke turbin apabila tegangan listrik yang  dihasilkan  turun.  Akan  tetapi  upaya yang  dilakukan  oleh  operator  PLTMH tetap menghasilkan tegangan yang fluktuatif  dan  belum  sesuai  standar  SPLN seperti pada Gambar 2 hingga Gambar 4 .
Tegangan  listrik  yang  dihasilkan  tampak lebih  stabil  hanya  pada  waktu  sekitar tengah  malam.  Hal  itu  kemungkinan karena  pada  waktu  tersebut  konsumen sudah tidak banyak beraktivitas.
Penyebab  fluktuasi  tegangan  yang lainnya adalah karena perbandingan
diameter  antara pulley turbin  dan pulley generator yang tinggi. Perbandingan diameter pulley turbin dan pulley generator adalah  5:1.  Berdasarkan  teori  penerusan daya  maka  torsi  yang  terjadi  di pulley turbin akan 5 kali lebih tinggi dibandingkan torsi di pulley generator. Hal itu  akan  menyebabkan  putaran  turbin mudah menurun apabila terjadi peningkatan  beban.  Menurunnya  putaran turbin  akan  menurunkan  tegangan  listrik yang dihasilkan (Ashby, 2017; Mott et al ., 2018).
Gambar 5 . Pengaturan guide fane suplai air turbin PLTMH Gunung Pasang oleh operator
Tegangan  listrik  rata-rata  PLTMH Gunung  Pasang  adalah  151,03±30,67  volt untuk pengamatan hari pertama,
150,34±26,01  volt  untuk  pengamatan  hari kedua,  dan  172,18±22,11  volt  untuk pengamatan  hari  ketiga.  Nilai  tegangan tersebut  sebenarnya  masih  kurang  layak karena  jauh  dari  kisaran  tegangan  normal
yang  distandarkan  oleh  PLN  melalui SPLN  tahun  1995  yaitu  tegangan  standar minimalnya  adalah  207  volt  dan  tegangan standar  maksimalnya  adalah  241,5  volt (PLN,  1995).  Tegangan  yang  terlalu rendah  akan  berpotensi  menyebabkan beberapa  peralatan  elektronik  ataupun lampu  penerangan  tidak  dapat  berfungsi dengan  baik.  Kondisi  tersebut  apabila berlangsung  dalam  jangka  panjang  dapat menyebabkan umur pakai peralatan menjadi  singkat  atau  cepat  mengalami kerusakan.  Tegangan  listrik  yang  terlalu tinggi  juga  dapat  menyebabkan  kerusakan pada  peralatan  elektronik.  Kenaikan  dan penurunan  tegangan  listrik  juga  akan menyebabkan  perubahan  faktor  daya  pada peralatan  listrik  misalnya  lampu  hemat energi (Bachtiar & Natalinus, 2012).
Fluktuasi  tegangan  listrik  yang dihasilkan PLTMH Gunung Pasang seharusnya  tidak  akan  terjadi  apabila sistem  telah  menggunakan  pengendali beban  otomatis  (ELC).  Penggunaan  ELC sangat  diperlukan  karena  akan  dapat
menstabilkan tegangan listrik dan frekuensi yang dihasilkan. Tegangan listrik konsumen  PLTMH  akan  tetap  stabil dengan  perubahan  yang  tidak  berarti meskipun  beban  konsumen  berubah-ubah. Hal  itu  karena  ELC  secara  otomatis  akan membuang  kelebihan  daya  listrik  yang dihasilkan  PLTMH  ke  beban balast ( dummy  load )  sehingga  beban  yang dialami  oleh  generator  akan  selalu  stabil (Aung  &  Ya,  2015;  Giri et  al., 2017; Katrivel et al., 2015).
Salah  satu  contoh  PLTMH  yang sudah  menggunakan  ELC  adalah  PLTMH Gunung  Sawur  di  Lumajang  Jawa  Timur dengan  skema  kelistrikan  seperti  pada Gambar 6 . Daya listrik yang dihasilkan di PLTMH  Gunung  Sawur  cukup  stabil sebesar 14 kW. Daya tersebut diserap oleh beban konsumen dan beban balast dengan pengendalian  dari  modul  ELC  (Rahmanto & Femintasari, 2018). PLTMH yang sudah dilengkapi  dengan  ELC  selain  akan  stabil tegangannya  juga  dapat  dilakukan  upaya pemanfaatan  energi  listrik  yang  terbuang
Jurnal Agroteknologi Vol. 16 No. 01 (2022)
ke  beban balast misalnya  untuk  pemanas (Rahmanto & Femintasari, 2019).
Operator  pada  PLTMH  yang  sudah dilengkapi  dengan  ELC  cukup  sekali  saja mengatur  bukaan guide  fane turbin  pada posisi tertentu pada saat awal menghidupkan  turbin  air.  Apabila  daya terbangkit yang diinginkan sudah tercapai, yang  diindikasikan  pada  nilai  arus  listrik yang  mengalir  ke  beban balast maka beban  konsumen  bisa  disambungkan (Putra et  al ., 2017). Tegangan listrik  yang dihasilkan akan tetap stabil karena apabila beban  konsumen  meningkat  maka  listrik yang  diumpankan  oleh  ELC  ke  beban balast akan  dikurangi  secara  otomatis, sebaliknya apabila beban konsumen menurun  maka  listrik  yang  diumpankan oleh ELC ke beban balast akan bertambah secara  otomatis  ( Praptodiyono et  al ., 2021 ) .  Apabila  PLTMH  Gunung  Pasang dapat  dilengkapi  dengan  ELC  maka tegangan  listrik  yang  dihasilkan  akan menjadi  stabil.  Selain  itu,  energi  listrik yang  terbuang  ke  beban balast dan berubah menjadi panas dapat dimanfaatkan untuk
membantu mempercepat proses pengeringan karet.

## KESIMPULAN
Tegangan  listrik  yang  dihasilkan mikrohidro  Perkebunan  Gunung  Pasang tidak  stabil  dan  banyak  menyimpang  dari nilai  standar  SPLN  1995.  Mikrohidro Gunung Pasang memerlukan ELC ( Electronic Load Controller ) untuk menstabilkan tegangan listrik yang dihasilkan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  ditujukan kepada  Pusat  Penelitian  dan  Pengabdian
Masyarakat  (P3M)  Politeknik  Negeri
Jember yang telah mendukung terlaksananya penelitian ini melalui program  Penelitian  Sumber  dana  PNBP Tahun  Anggaran  2019.  Penulis  juga mengucapkan terima kasih kepada staf dan teknisi  di  Perkebunan  Gunung  Pasang Panti Jember.

## DAFTAR PUSTAKA
Ashby,  M.F.  (2017). Materials  Selection  in
Mechanical Design . Amsterdam: Elsevier.
Aung,  N.W.,  &  Ya,  A.Z.  (2015).  Design  of electronic  load  controller  by  using combination  method  for  micro-hydro power  plant  and  its  control  and monitoring program simulation.
International  Journal  of  Electrical, Electronics, and Data Communication , 3 (6), 6-12.
Bachtiar,  A.,  &  Natalinus,  N.  (2013). Pengaruh  perubahan  tegangan  sumber terhadap  karakteristik  faktor  daya  pada lampu  hemat  energi. Jurnal  Teknik Elektro , 2 (1), 33-41.
Giri,  A.R.,  Shrestha,  B.,  &  Sinha,  R.  (2017).
Performance analysis of microcontroller based electronic load controller. Kathmandu University Journal  of  Science,  Engineering,  and Technology , 13 (1), 20-35.
IMIDAP.  (2010). Modul  Pelatihan  Studi Kelayakan  Pembangunan  Mikrohidro .
Direktorat
Jenderal Listrik dan
Pemanfaatan  Energi  -  Departemen Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral. Jakarta.
Kathirvel,  C.,  Porkumaran,  K.,  &  Jaganathan, S.  (2015).  Design  and  implementation of  improved  electronic  load  controller for  self-excited  induction  generator  for
Jurnal Agroteknologi Vol. 16 No. 01 (2022)
rural  electrification. The  Scientific World Journal , pp. 1-8.
Mott,  R.,  Vavrek,  E.M.,  &  Wang,  J.  (2018).
Machine Elements in Mechanical
Design 6 th Ed . USA: Pearson Education.
PLN  [Perusahaan  Listrik  Negara].  (1995). SPLN  1:  1995 . Tegangan-Tegangan Standar , 1-5.
Praptodiyono,  S.,  Maghfiroh,  H.,  Nizam,  M., Hermanu,  C.,  &  Wibowo,  A.  (2021). Design  and  prototyping  of  electronic load  controller  for  Pico  Hydropower System. Jurnal  Ilmiah  Teknik  Elektro Komputer dan Informatika
(JITEKI) , 7 (3), 461-471 .
Putra,  F.D.,  Effiandi,  N.,  &  Leni,  D.  (2017).
Pengoperasian  dan  perawatan  PLTMH pada  Pembangkit  Listrik  Mikro  Hidro (PLTMH) di Sungai Batang Geringging
Kota Padang. Jurnal Teknik
Mesin , 10 (2), 25-30.
Rahayuningtyas,  A.,  Santoso,  T.,  &  Furqon, M.  (2012).  Sistem  pengaturan  beban pada  mikrohidro  sebagai  energi  listrik pedesaan. Prosiding  SNaPP:  Sains,
Teknologi , 3 (1), 13-20.
Rahmanto, D.E., & Femintasari, V. (2018). An investigation  of  dummy  load  energy  in Gunung  Sawur  1  Microhydro  Power
Plant-Lumajang East Java. IOP Conference Series: Earth and Environmental  Science , 207 (1),  p.
012060, IOP Publishing.
Rahmanto,  D.E.,  &  Femintasari,  V.  (2019).
Teknoekonomi alat pemurni air menggunakan  energi  listrik  terbuang  di PLTMH  Gunung  Sawur  1  Lumajang.
Jurnal Agroteknologi , 13 (01), 92-97.
Rahmanto,  D.E.,  &  Wibowo,  M.J.  (2020). Microhydo  potential  in  Gunung  Pasang Plantation Panti Jember, East Java. IOP Conference Series: Earth and
Environmental  Science , 411 (1),  p.
012068, IOP Publishing.