## ANALISIS POTENSI DAN PEMANFAATAN PEMBANGKIT LISTRIK MIKROHIDRO (PLTMH) DI DESA TIPANG KECAMATAN BAKTI RAJA SUMATERA UTARA
Gunawan Sihombing 1) , Ahmad Arif 2)
1) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Amir Hamzah
2) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Al-Azhar Medan E-mail: 1) gunawansihombing6939@gmail.com

## ABSTRAK
Energi listrik menjadi kebutuhan pokok  bagi  masyarakat.  ketersediaan energi   listrik   merupakan salah   satu   faktor   pendorong peningkatan ekonomi masyarakat. Namun, ketersediaan energi  listrik kurang dirasakan  oleh  warga  Desa Tipang, disana sering terjadi listrik padam sehingga masyarakat terkadang sampai berhari-hari    tidak    menggunakan    listrik.    Sering    terjadi    listrik    padam    tentu    mengganggu    kegiatan masyarakat.  Salah  satu  solusi  untuk  mengatasi  kekurangan  listrik  tersebut  adalah  dengan  memanfaatkan saluran  air  terjun  menjadi  pembangkit  listrik  tenaga  air.  Pembangkit  listrik  ini  dapat  diintegrasikan  dengan saluran  air  untuk  menghasilkan  energi  listrik  yang  bersih  dan  berkelanjutan.  Tujuan  penelitian  ini  adalah menghitung debit aliran saluran air (sungai) yang berada pada saluran air terjun Janji Desa Tipang, kemudian menganalisis potensi energi yang dimiliki oleh aliran air sungai yang berada di sekitar saluran air terjun Janji Desa Tipang. Hasil penelitian adalah debit terukur aliran air sungai Janji Desa Tipang, Kecamatan Bakti Raja adalah  sekitar  400  s/d.  600  liter  per  detik  dan  tinggi  rata-rata  35  m.  Potensi  Pembangkit  Listrik  Tenaga Mikrohidro  (PLTMH)  Janji  desa  Tipang  sebesar  80  kW.  Jika  menggunakan  satu  buah  turbin  tipe  Turbo Propeller  (sumbu  horizontal),  diameter  300  mm  dan  1  unit  generator  sinkron  3  fasa,  maka  mampu menghasilkan listrik sebesar 35 kW dari potensi tersebut dapat mencukupi kebutuhan listrik masyarakat Desa Tipang Kabupaten Humbang Hasundutan.
Kata kunci : Turbin, Generator, Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

## ABSTRACT
Electrical energy is a basic need for society. The availability of electrical energy is one of the driving factors for improving the community's economy. However, the availability of electrical energy is  not  felt  by  the  residents  of  Tipang  Village.  There  are  frequent  power  outages  so  that  people sometimes go days without using electricity. Frequent power outages certainly disrupt community activities. One solution to overcome the electricity shortage is to use the waterfall channel to become a hydroelectric power plant. This power plant can be integrated with waterways to produce clean and sustainable electrical energy. The aim of this research is to calculate the flow rate of the water channel (river) in the Janji waterfall channel in Tipang Village, then analyze the energy potential of the river water flow around the Janji waterfall channel in Tipang Village. The results of the research are that the measured discharge of the Janji River, Tipang Village, Bakti Raja District is around 400 s/d. 600 liters per second and an average height of 35 m. Tipang Village's potential for a micro-hydro power plant (PLTMH) is 80 kW. If you use one Turbo Propeller type turbine (horizontal axis), 300 mm diameter and 1 3-phase synchronous generator unit, it can produce 35 kW of electricity from this potential, which can meet the electricity needs of the people of Tipang Village, Humbang Hasundutan Regency .
Keywords : Turbine, Generator, Micro Hidro Power Plant

## 1. PENDAHULUAN
Energi listrik  menjadi  kebutuhan  pokok bagi  masyarakat    Indonesia.    Energi  listrik banyak    dimanfaatkan    untuk  kegiatan  sehari- hari[1].  Fungsi  listrik  dalam  kehidupan  sehari- hari   antara lain  sebagai  penerangan, pekerjaan rumah  tangga,  pekerjaan  industri  dan    lain sebagainya. Ketersediaan energi listrik merupakan  salah  satu  faktor  pendorong peningkatan  strata    hidup  dan  ekonomi masyarakat[2].  Berdasarkan  data  PT.PLN (Persero) area kabupaten Humbang Hasundutan tahun 2023  mencatat  jumlah  listrik  padam  di kecamatan baktiraja mencapai 180 pemadaman pemadaman  terjadi  karena  pemelihaaraan jaringan,  kurangnya  pasokan  listrik  gangguan alam,gardu  listrik  rusak  dan  lainnya  Sering terjadi    listrik  padam  tentu  mengganggu kegiatan    masyarakat,  contohnya  pelajar kesulitan    belajar    pada    malam    hari    karena kondisi    gelap.dan  lainnya.  Secara  geografis Desa tipang merupakan salah satu dari 153 desa di Kabupaten Humbang hasundutan. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik kabupaten Humbang Hasundutan
tahun 2023 mencatat  penduduk  kecamatan baktiraja  7.685  jiwa luas  wilayah  mencapai 24,00 km. Saluran air yang terletak di sekitar air terjun  Janji  Bakkara menawarkan  potensi  yang besar untuk dimanfaatkan sebagai sumber daya energi. Air terjun tersebut dapat menjadi sumber daya  alam  yang  bernilai  tinggi  jika  digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga air. Pembangkit  listrik  ini  dapat  diintegrasikan dengan saluran air tersebut untuk menghasilkan energi  listrik  yang  bersih  dan  berkelanjutan. Pemanfaatan energi listrik tenaga air di  saluran air pada air terjun Janji Desa Tipang, Kecamatan Bakti  Raja  juga  dapat  membantu  mengurangi ketergantungan  pada  sumber  energi  fosil  yang semakin  terbatas  dan  berdampak  buruk  pada lingkungan[3].  Selain  itu,  keberlanjutan  energi listrik  tenaga  air  dapat  memberikan  kontribusi positif terhadap upaya mitigasi perubahan iklim di  Indonesia,  dimana  akan  mempunyai  potensi pembangkit listrik tenaga air hingga 75.091 MW yang  tersebar  di  seluruh  Indonesia,  namun efisiensi  pemanfaatan  hanya  sekitar  7,2%. Tenaga  air  terutama  digunakan  sebagai
generator.  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Air (PLTA)  ini  sudah  terbukti  kemampuannya  dan memberikan  kontribusi  besar[1].  Menurut  data kementerian  ESDM  tahun  2022,  kebutuhan listrik di Indonesia mencapai 1.172 kWh/orang dan  akan  terus  meningkat  seiring  dengan  laju pertumbuhan ekonomi negara yang diperkirakan mencapai 5,3% pada tahun 2025. Untuk itu perlu adanya  penambahan  kapasitas  pembangkitan dari  pembangkit  listrik  baru  dan  energi terbarukan  (EBT).  dengan  demikian  komitmen Indonesia  untuk  berkontribusi  mengurangi  358 juta ton  CO2  di  sektor  energi  pada  tahun  2030 dapat  tercapai[2].  Untuk  mencapai  sasaran pengembangan  PLTA  selain  meningkatkan kualitas  dan  kuantitas  potensi  energi  air  juga perlu  dilakukan penyempurnaan  peraturan perundang-undangan terkait sumber daya air[3]. Sebagian  besar  pembangkit  listrik  energi terbarukan  yang  ada  maupun  yang  telah direncanakan  mengandalkan  energi  air  atau panas  bumi[4].  Menurut  data  dari  IESR (Laporan Status Energi Bersih Indonesia, 2019) dari 7 GW kapasitas terpasang yaitu 66% adalah Pembangkit  Listrik  Tenaga  Air  (PLTA)[5]. Peluang  pengembangan  pembangkit  listrik tenaga  air  di  Indonesia  masih  besar  apalagi Indonesia masih menghadapi kekurangan bahan bakar minyak (BBM). pemanfaatan sumber daya dapat  meningkatkan  ketahanan  pangan[1]. Selain itu, pembangkit listrik tenaga air juga bisa menjadi  jawaban  bagi  pembangkit  listrik  yang menghasilkan  CO2  seperti  pembangkit  listrik berbahan  bakar  fosil,  meskipun  ada  yang berpendapat  bahwa  peningkatan  CO2  di atmosfer terjadi karena pembangunan bendungan  dan  pengoperasian  pembangkit listrik  berbahan  fosil[4]  Jadi  pada  tahun  2035, pengunaan  energi  10.000  MW  berikutnya diharapkan  menjadi  7.000  MW  salah  satunya adalah  pembangkit  listrik  tenaga  air[5]. Indonesia  mempunyai  jumlah  air  permukaan terbesar kelima di dunia.
Seperti  diketahui,  Sumatera  Utara memiliki  20  lokasi  air terjun  yang jika  diamati secara  langsung  maka  air  terjun  tersebut  dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik dengan  kapasitas  ratusan.  hingga  ribuan  Watt, yang tentu tergantung dari aliran air, ketinggian
dan teknologi yang digunakan. Berdasarkan hal tersebut,  maka  pada  bagian  ini  akan  dilakukan penelitian  analisis  potensi  dan  pemanfaan pembangkit listrik mikrohidro di aliran air terjun Janji Desa  Tipang.  Hasil  penelitian  ini diharapkan  dapat  menjadi  acuan  langkah pengembangan selanjutnya untuk dapat mengembangkan pembangkit listrik tenaga air.

## 2. METODE PENELITIAN
Tujuan penelitian ini adalah menghitung debit  aliran  saluran  air  (sungai)  yang  berada saluran  air terjun Janji Desa Tipang, kemudian menganalisis  potensi  energi  yang  dimiliki  oleh aliran air sungai yang berada di sekitar saluran air  terjun  Janji  Desa  Tipang,  Kecamatan  Bakti Raja,    Sumatera  Utara  menggunakan  metode survey secara langsung dan studi literatur untuk memperoleh  data-data  yang  diperlukan.  Data- data yang didapatkan kemudian dianalisis untuk mendapatkan  hasil  secara  langsung  sesuai dengan yang direncanakan. Tahap penelitian ini adalah literatur tentang PLTMH dari segi listrik dan  juga  dari  segi  mesin  yang  akan  digunakan dan menganalisis debit air yang digunakan dan besaran ketinggian air. Dari hasil pengamatan 12 January  2024  pada  saat  musim  hujan  rata-rata kedalaman air terjun mencapai 3 m.
Tabel 1. Data kedalaman air terjun janji No Kedalaman (m) 1 4,5 2 4,8 3 3,0 4 3,0 5 3,2 Rata-rata 30,5

## 3.  HASIL DAN DISKUSI
Air Terjun Janji berada di Desa Tipang, Kecamatan  Bakti  Raja,  Kabupaten  Humbang Hasundutan, Provinsi Sumatera Utara. Air terjun yang  berada  wilayah  tersebut    mengalir sepanjang tahun.

## 3.1. Penghitungan debit air
Debit  sungai  adalah  banyaknya  air sungai  yang  mengalir  dalam  satuan  waktu
tertentu. Debit air sungai adalah tinggi muka air sungai yang diukur dengan alat ukur air sungai. Dalam  sistem  satuan  SI  besarnya  debit dinyatakan dalam satuan meter kubik per detik (m3/detik).
Prinsip  pengukuran  debit  sungai  adalah mengukur  luas  penampang  basah  sungai,  laju aliran, dan tinggi muka air. Arus dapat dihitung menggunakan rumus berikut:.
Q= (a.v) (1) Dimana q = debit (m 3 /detik) A = Luas penampang (m 2 ) V = Kecepatan rata-rata (m/detik)
Gambar 2.1 Potensi sungai Air Terjun Janji Desa Tipang, Kecamatan Bakti Raja[6]
Potensi  air  terjun  Janji  yang  merupakan  salah sumber air yang mengalir sepanjang tahun yang berada di daerah Tipang Mas. Berdasarkan hasil survey yang dilakukan tanggal 12 January 2024 peneliti melakukan wawancara dengan pemerintah  setempat  dan  masyarakat  sekitar mendapatkan informasi bahwa, ketersediaan air terjun  janji  tetap  terjaga  meskipun  terjadi penurunan debit di waktu musim kering. Setelah menetukan  lokasi  penghitungan  kecepatan  air dengan  menggunakan current meter  dan menghitung  debit  yang  tepat  dari  badan  air melalui beberapa pengukuran kecepatan bagian. Seperti  halnya  dengan current meter,  metode pengukuran  ini  juga  didasarkan  pada  teknologi radar  yang  inovatif    Hasil  perhitungan  dengan menggunakan persamaan 1 menunjukkan aliran sungai  janji  mencapai  400  liter  per  detik. Pada saat perhitungan aliran kondisinya
sedang musim  hujan  sehingga  dikhawatirkan akan turun  tajam pada  musim  kemarau.   Oleh karena  itu,  kebutuhan  debit  untuk  desain Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro  Hidro (PLTMH)  pada  air  terjun  Janji  diambil hanya dengan  faktor  koreksi  60%  berdasarkan pengukuran pada saat tertentu.

## 3.2.  Pengukuran  tinggi  kemiringan  sungai atau  (head)
Tinggi  bersih  air    merupakan  selisih antara tinggi kotor dan tinggi rugi-rugi pada pipa pembangkit  listrik  tenaga  mikrohidro. Head kotor adalah jarak vertikal antara permukaan air sumber  dengan  tinggi  air  yang  keluar  dari saluran turbin untuk turbin reaksi dan tinggi air yang  keluar  dari  nosel  untuk  turbin  reaksi Perbedaan elevasi/ head diukur dengan menggunakan  alat  dan  alat Theodolite  Total Station Topcon GT105 d an akurasi pengukuran hingga  1mm  untuk  memberikan  informasi perbedaan tinggi yang akurat.selama pengukuran  ini  dilakukan  bersamaan  dengan pemetaan  topografi  lokal  di  sekitar  lokasi pembangkit.  Hasil  pengukuran  menunjukkan tinggi air terjun Janji  (PLTMH) adalah 35  meter [8][9].

## 3.3. Potensi Hidrolik
Potensi  hidrolik  adalah  potensi  energi yang  ditimbulkan  oleh  tekanan  air  akibat  gaya gravitasi bumi. Potensi energi mikrohidro yang tersedia di alam adalah merupakan energi dalam bentuk  energi  potensial.  Besarnya  potensi hidrolik  ditentukan  oleh  besarnya  debit  air  (Q) dan  ketinggian  kemiringan  sungai  atau head (h)[10].  Secara  matematis,besarnya  potensi hidrolik  dari  suatu  potensi  energi  mikrohidro dapat  dijelaskan  dengan  rumus  sebagai[11] berikut.
𝑝 ℎ = ρ x g x Q x h (2)
Dimana 𝑝 ℎ = Potensi Hidrolik (KW) 𝑝 = Kerapatan atau massa jenis air  (1000 kg/m 3 ) G = Percepatan gravitasi (M/S 2 ) Q = Debit aliran air (M 2 /detik) H = Head
Setelah harga dari masing-masing parameter di atas  didapat  dari  hasil  pengukuran  lapangan, persamaan ini dapat digunakan untuk menghitung  potensi  hidrolik  PLTMH  sungai Desa  Tipang.  Harga  dari  masing-masing parameter  dan  hasil  perhitungan  potensi  dapat didapat  dengan  menggunakan  persamaan  2. Tabel 2 menunjukkan hasil perhitungan Hidrolik PLTMH Desa Tipang.
Tabel 2. Hasil Perhitungan  Hidrolik PLTMH Desa Tipang . No  Parameter Satuan Nilai 1 Debit (Q) M 2 /detik 400 2 Head (H) Meter 30 3 Gravitasi (g) M/S 2 9,83 4 Potensi HidroliK ( 𝑝 ℎ ) KW 80

## 3.4. Kapasitas Pembangkit Listrik
Tidak  seluruh  energi  potensial  hidrolik dalam  air  dapat  diubah  menjadi  energi  listrik. Ketika  energi  potensial  diubah  menjadi  energi listrik,  sebagian  energinya  hilang  atau  disebut rugi-rugi. Selain itu, besarnya energi listrik yang diperoleh  sangat  bergantung  pada  efisiensi turbin dan generator yang digunakan.
Sederhananya daya
dapat dihitung
menggunakan persamaan[12] berikut.
𝑝 𝑒𝑙 = 𝑁 𝑡 x 𝑃 ℎ (3) Dimana
𝑝 𝑒𝑙 = Kapasitas pembangkit listrik (kw) 𝑃 ℎ = Potensi hidrolik (KW)
𝑁 𝑡 = Total  efisiensi %
Dengan  demikian  kapasitas  PLTMH  Desa Tipang  bisa  ditentukan.  Hasil  perhitungan keluaran daya PLTMH desa Tipang dapat dilihat pada tabel dibawah ini..
Tabel 3. Hasil Perhitungan Kapasitas PLTMH Desa Tipang No  Jenis Nilai satuan (simbol) 1 Debit disain 400 liter/detik Q a 2 Gross head 30 m H g 3 Debit terukur 600 liter /detik Q m
No  Jenis Nilai satuan (simbol) 4 Potensi daya/tenaga hidrolik 80 kW Ph 5 Estimasi head bersih 30 M H net 6 Persentase efisiensi turbin 0,82 ᶯr 7 Evaluasi efisiensi generator. 0,70 ᶯG 8 Estimasi transmisi mekanis 1 ᶯM 9 Estimasi daya  pemba ngkit 35 kW P eli
Net  head (H net )  ditentukan  dari  pengurangan rugi-rugi  gesekan  dan  turbulensi  dalam  pipa pesat (H loss ) terhadap gross head (H g ). Estimasi efisiensi turbin, estimasi efisiensi generator dan estimasi  efisiensi  transmisi  mekanik  di  atas masing-masing  merupakan  efisiensi  untuk turbin Crossflow yang  diproduksi  lokal, generator  sinkron  dan flat-belt pada  umumnya.
Sedangkan  rugi-rugi  pada  jalur  transmisi diperkirakan  sekitar  6%  dari  daya  listrik  yang dibangkitkan pada rumah pembangkit (P eli ).

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil pengolahan data yang diperoleh  maka  dapat  ditarik  kesimpulan sebagai berikut : debit terukur aliran air sungai janji  Desa  Tipang,  Kecamatan  Bakti  Raja Sumatera Utara adalah sekitar 400 s/d 600 liter per  detik  dan  tinggi  rata-rata  30  m.  Potensi PLTA/PLTMH  Tipang  sebesar  80  kW.  Jika menggunakan  satu  buah  turbin  tipe Turbo Propeller (sumbu horizontal), diameter 300 mm dan  1  unit  generator  sinkron  3  fasa,  maka mampu menghasilkan listrik sebesar 35 kW dari potensi  tersebut  dapat  mencukupi  kebutuhan listrik  masyarakat  Desa  Tipang  Kabupaten Humbang Hasundutan.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
[1] A. Prastika, “Hubungan Antara Tingkat Konsumsi Energi Listrik dengan Pertumbuhan Ekonomi di Indonesia,” J.
Ilmu Ekon. JIE , vol. 7, pp. 18–29, Mar.
2023, doi: 10.22219/jie.v7i01.25042.
[2] M.  Sofyan  and  I.  M.  Sudana,  “Analisis Potensi  Pembangkit  Listrik  Tenaga Mikro  Hidro  (PLTMH)  Berdasarkan Debit Air dan Kebutuhan Energi Listrik,”
J.  List.  Instrumentasi,  dan  Elektron. Terap. ,  vol.  3,  no.  2,  pp.  31–39,  2022, doi: 10.22146/juliet.v3i2.64410.
[3] I.  Muarifa,  A.  Khanafi,  G.  Wati,  S. Kurnia,  S.  Astutik,  and  R.  Handayani, “pemberdayaan  air  sebagai  sumber energi  terbarukan  untuk  mendukung elektrifikasi indonesia,” J. Sains Ris. , vol. 13,  pp.  729–735,  Nov.  2023,  doi: 10.47647/jsr.v13i2.1614.
[4] I.  Desti  and  A.  Ula,  “Analisis  Sumber Daya  Alam  Air,” J.  Sains  Edukatika Indones. , vol. 3, no. 2, pp. 17–24, 2021.
[5] Kementerian ESDM RI, “Saatnya Kembangkan  PLTB  di  Indonesia,” Media  Center .,  [Online].  Available: https://www.esdm.go.id/id/media- center/arsip-berita/saatnya- kembangkan-pltb-di-indonesia
[6] P. Aditya, “Air Terjun Janji, Air Terjun
Indah  yang  Sarat  Nilai  Sejarah  di Humbang  Hasundutan,” pesisir.net.,
[Online].,
Available:
https://www.pesisir.net/air-terjun-janji-
humbang-hasundutan
[7] L. N. Rahayu and J. Windarta, “Tinjauan Potensi  dan  Kebijakan  Pengembangan PLTA  dan  PLTMH  di  Indonesia,” J.
Energi Baru dan Terbarukan , vol. 3, no. 2, pp. 88–98, 2022, doi: 10.14710/jebt.2022.13327.
[8] A. Suhendra, “Studi Perbandingan Hasil Pengukuran  Alat  Teodolit  Digital  dan Manual:  Studi  Kasus  Pemetaan  Situasi Kampus  Kijang,” ComTech  Comput. Math. Eng. Appl. , vol. 2, no. 2, p. 1013, 2011, doi: 10.21512/comtech.v2i2.2851.
[9] M.  Wahid,  A.,  Junaidi,  &  Arsyad, “Analisis  Kapasitas  Dan  Kebutuhan
Daya Listrik Untuk Menghemat Penggunaan  Energi  Listrik,” J.  Tek. Elektro Univ. Tanjungpura , vol. 2, no. 1,
2014, [Online]. Available:
https://media.neliti.com/media/publicati ons/192853-ID-analisis-kapasitas-dan-
kebutuhan-daya-li.pdf
[10] E.  K.  Bawan,  A.  D.  Palintin,  and  E.  A.
Patandianan,  “(  the  Analysis  of Renewable Energy Potential of
Microhydro,” J. Penelit. Saintek , vol. 26,
no. 1, pp. 24–34, 2021.
[11] W.  X.  Waresindo,  “Analisis  Potensi Sumber  Energi  di  Indonesia  Serta Tantangan
Eksplorasinya,” Tugas Pengantar Sains Dan Energi (Fi 6002) , no. September, 2019,
[Online].Available: https://www.researchgate.net/publicatio
n/335985811_Analisis_Potensi_Sumber _Energi_di_Indonesia_Serta_Tantangan _Eksplorasinya
[12] I. B. G. Wira Negara, I. G. N. Janardana, and  I.  W.  Arta  Wijaya,  “Studi  Potensi Pembangkit  Listrik  Tenaga  Piko  Hidro Di  Aliran  Sungai  Irigasi  Subak  Werdi
Putra  Sedana  Kabupaten  Badung,” J.
SPEKTRUM , vol. 9, no. 2, p. 148, 2022, doi: 10.24843/spektrum.2022.v09.i02.p17.