Mini Dan Microhidro

8/20/2019 Mini Dan Microhidro

1/18

Mini dan microhidro

Energi merupakan salah satu kebutuhan utama dalam

kehidupan manusia. Peningkatan kebutuhan energi dapat

merupakan indikator peningkatan kemakmuran, namunbersamaan dengan itu juga menimbulkan masalah dalam usaha

penyediaannya.

Air merupakan sumber energi yang murah dan relatif mudah

didapat, karena pada air tersimpan energi potensial (pada air

jatuh) dan energi kinetik (pada air mengalir). Tenaga air

(ydropo!er) adalah energi yang diperoleh dari air yang

mengalir. Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan

digunakan dalam !ujud energi mekanis maupun energi listrik.

Pemanfaatan energi air banyak dilakukan dengan menggunakan

kincir air atau turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air

terjun atau aliran air di sungai. "ejak a!al abad #$ kincir air

banyak dimanfaatkan sebagai penggerak penggilingan gandum,

penggergajian kayu dan mesin tekstil. Memasuki abad #% turbin

air mulai dikembangkan.

Energi air adalah energi yang telah dimanfaatkan secara luas di

&ndonesia yang dalam skala besar telah digunakan sebagai

pembangkit listrik. 'eberapa perusahaan di bidang pertanian

bahkan juga memiliki pembangkit listrik sendiri yang bersumber

dari energi air. i masa mendatang untuk pembangunan

pedesaan termasuk industri kecil yang jauh dari jaringan listrik

nasional, energi yang dibangkitkan melalui sistem mikrohidro

diperkirakan akan tumbuh secara pesat.

PTM, dipilih sebagai salah satu energi alternatif yang ramah

lingkungan, rene!able energy ( dapat diperbaharui ), tidak

konsumtif terhadap pemakaian air, long life ( tahan lama ) dan

biaya operasinya kecil sesuai daerah terpencil. PTM juga

berpotensi sebagai penguat pola pengelelolaan hutan secara


2/18

modern bagi masyarakat untuk merestorasi lingkungan dan

sumber daya hutan. *paya pengembangan Mikrohidro adalah

upaya konstrukstif untuk mengajak masyarakat peduli terhadap

lingkungan.

Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan bah!a adanya air

yang mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian

yang memadai. &stilah kapasitas mengacu kepada jumlah +olume

aliran air persatuan !aktu (o! capacity) sedangan beda

ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan istilah

head. Mikrohidro juga dikenal sebagai !hite resources dengan

terjemahan bebas bisa dikatakan -energi putih-. ikatakan

demikian karena instalasi pembangkit listrik seperti inimengunakan sumber daya yang telah disediakan oleh alam dan

ramah lingkungan. "uatu kenyataan bah!a alam memiliki air

terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir.

engan teknologi sekarang maka energi aliran air beserta energi

perbedaan ketinggiannya dengan daerah tertentu (tempat

instalasi akan dibangun) dapat diubah menjadi energi listrik.

A. Pengertian Mikro idroMikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi

pembangkit listrik yang mengunakan energi air. ondisi air yang

bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil

listrik adalah memiliki kapasitas aliran dan ketiggian tertentu dari

instalasi. "emakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya

dari istalasi maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan

untuk menghasilkan energi listrik.

'erdasarkan output yang dihasilkan pembangkit listrik tenaga airdibedakan atas/

1. arge0hydro / lebih dari #11 M2

2. Medium0hydro/ antara #3 4 #11 M2

3. "mall0hydro / antara # 4 #3 M2

4. Mini0hydro / aya diatas #11 k2, tetapi diba!ah # M2


3/18

5. Micro0hydro/ 5utput yang dihasilkan berkisar dari 3k2 sampai

#11 k26 biasanya digunakan untuk penyediaan energi bagi

komunitas kecil atau masyarakat pedesaan yang terpencil atau

susah dijangkau.

6. Pico0hydro / daya yang dikeluarkan berkisar ratusan !attsampai 3k2

Pembangkit listrik mikrohidro adalah suatu pembangkit yang

dapat menghasilkan energi listrik sampai dengan #11 2

sedangkan untuk pembangkit listrik yang dapat menghasilkan

energi listrik sebesar #11 2 4 3 M2 dide7nisikan sebagai

pembangkit listrik.

'. Prinsip kerja Mikro hidro

Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki

perbedaan ketinggian tertentu. Energi tersebut dimanfaatkan

untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan generator

listrik. Mikrohidro bisa memanfaatkan ketinggian air yang tidak

terlalu besar, misalnya dengan ketingian air 8.3 m bisa dihasilkan

listrik 911 2. Potensi pemanfaatan mikrohidro secara nasionaldiperkirakan mencapai :,311 M2, sedangkan yang dimanfaatkan

saat ini baru sekitar ;11 M2.

Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sumber

energi), turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas

tertentu disalurkan dengan ketinggian tertentu menuju rumah

instalasi (rumah turbin). i rumah instalasi, air tersebut akan

menumbuk turbin dimana turbin akan menerima energi air

tersebut dan mengubahnya menjadi energi mekanik berupaberputarnya poros turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian

ditransmisikan ke generator dengan mengunakan kopling. ari

generator akan dihasilkan energi listrik yang akan masuk ke

sistem kontrol arus listrik, sebelum dialirkan ke rumah0rumah atau

keperluan lainnya (beban). 'egitulah secara ringkas proses


4/18

Mikrohidro merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi

energi listrik.

Energi yang digunakan untuk menggerakkan turbin didapatkan

dari dua cara/

1. engan head 6 memanfaatkan beda ketinggian permukaan air(energi potensial sungai)

2. Tanpa head 6 memanfaatkan aliran sungai (energi kinetik

sungai)

imana head adalah jarak +ertical atau besarnya ketinggian

jatuhnya air. "emakin besar head umumnya akan semakin baik

karena air yang dibutuhkan semakin sedikit dan peralatan

semakin kecil, dan turbin bergerak dengan kecepatan tinggi.Masalahnya adalah tekanan pada pipa dan kekuatan sambungan

pipa harus kuat dan diperhatikan dengan cermat.


5/18

arena (m=t) > ?@ maka

P > ?@gh

dimana

P > daya (!att)? > massa jenis air (kg=m)

@ > debit air (m=s)

"elain memanfaatkan air jatuh hydropo!er dapat diperoleh dari

aliran air datar. alam hal ini energi yang tersedia merupakan

energi kinetik

E > 1,3 m +8

dimana

m > massa air ( kg)

+ > kecepatan air (m=s8)

aya air yang tersedia dinyatakan sebagai berikut /

P > ?@+8

atau dengan menggunakan persamaan kontinuitas @ > A+, makaP > ?A+

dengan A > luas penampang aliran air (m8)

. Pemanfaatan energi Mikro idro dengan menggunakan kincir

dan turbin

1. incir Air (2ater 2heel)

incir air merupakan sarana untuk merubah energi air menjadi

energi mekanik berupa torsi pada poros kincir. Ada beberapa tipe

kincir air yaitu /

B incir Air 5+ershot


6/18

B incir Air *ndershot

B incir Air 'reastshot

B incir Air Tub

1.1 incir Air 5+ershot

incir air 5+ershot

incir air o+ershot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam

bagian sudu0sudu sisi bagian atas, dan karena gaya berat air roda

kincir berputar. incir air o+ershot adalah kincir air yang paling

banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kincir air yang lain.

euntungan

B Tingkat e7siensi yang tinggi dapat mencapai $3C.

B Tidak membutuhkan aliran yang deras.


7/18

B onstruksi yang sederhana.

B Mudah dalam pera!atan.

B Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang

terisolir.

erugian

B arena aliran air berasal dari atas maka biasanya reser+oir air

atau bendungan air, sehingga memerlukan in+estasi yang lebih

banyak.

B Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi.

B Membutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan.

B aya yang dihasilkan relatif kecil.

1.2 incir Air *ndershot

incir Air *ndershot

incir air undershot bekerja bila air yang mengalir, menghantam


8/18

dinding sudu yang terletak pada bagian ba!ah dari kincir air.

incir air tipe undershot tidak mempunyai tambahan keuntungan

dari head.Tipe ini cocok dipasang pada perairan dangkal pada

daerah yang rata. Tipe ini disebut juga dengan Ditru+ianD. isini

aliran air berla!anan dengan arah sudu yang memutar kincir.euntungan

B onstruksi lebih sederhana

B ebih ekonomis

B Mudah untuk dipindahkan

erugian

BE7siensi kecil

Baya yang dihasilkan relatif kecil

1.3 incir air breastshot

incir Air 'reastshot

incir air 'reastshot merupakan perpaduan antara tipe o+ershot


9/18

dan undershot dilihat dari energi yang diterimanya. Farak tinggi

jatuhnya tidak melebihi diameter kincir, arah aliran air yang

menggerakkan kincir air disekitar sumbu poros dari kincir air.

incir air jenis ini menperbaiki kinerja dari kincir air tipe under

shot.

euntungan

B Tipe ini lebih e7sien dari tipe under shot

B ibandingkan tipe o+ershot tinggi jatuhnya lebih pendek

B apat diaplikasikan pada sumber air aliran datar

erugian

B "udu0sudu dari tipe ini tidak rata seperti tipe undershot (lebihrumit)

B iperlukan dam pada arus aliran datar

B E7siensi lebih kecil dari pada tipe o+ershot

1.4 incir air tub

incir Air Tub


10/18

incir air Tub merupakan kincir air yang kincirnya diletakkan

secara horisontal dan sudu0sudunya miring terhadap garis+ertikal, dan tipe ini dapat dibuat lebih kecil dari pada tipe

o+ershot maupun tipe undershot. arena arah gaya dari pancuran

air menyamping maka, energi yang diterima oleh kincir yaitu

energi potensial dan kinetik.

euntungan

B konstruksi yang lebih ringkas

B ecepatan putarnya lebih cepat

erugian

B Tidak menghasilkan daya yang besar

B arena komponennya lebih kecil membutuhkan tingkat

ketelitian yang lebih teliti

2. Turbin air

Turbin air dikembangkan pada abad #% dan digunakan secara luas

untuk pembangkit tenaga listrik.. Turbin air mengubah energi

potensial air menjadi energi mekanis. Energi mekanis diubah

dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. 'erdasarkan

prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi

energi mekanis, turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu

turbin impuls dan turbin reaksi.

Pengelompokan Turbin/

2.1. Turbin &mpulsB igh head / Pelton, dan Turgo

B Medium ead /


11/18

B Medim ead / Hrancis

B o! ead / Prropeller, dan aplan

2.1. Turbin &mpuls

Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pda noIle. Air

keluar noIle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu

turbin. "etelah membentur sudu arah kecepatan aliran berubah

sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatnya roda

turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin tekanan sama

karena aliran air yang keluar dari nosel tekanannya adalah sama

dengan tekanan atmos7r sekitarnya. "emua energi tinggi tempat

dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadienergi kecepatan.

2.1.1 Turbin Pelton

Turbin Pelton

Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari

satu set sudu jalan yang diputar oleh pancaran air yang


12/18

disemprotkan dari satu atau lebih alat yang disebut nosel. Turbin

Pelton adalah salah satu dari jenis turbin air yang paling e7sien.

Turbin Pelton adalah turbin yang cocok digunakan untuk head

tinggi.

'entuk sudu turbin terdiri dari dua bagian yang simetris. "udu

dibentuk sedemikian sehingga pancaran air akan mengenai

tengah0tengah sudu dan pancaran air tersebut akan berbelok ke

kedua arah sehinga bisa membalikkan pancaran air dengan baik

dan membebaskan sudu dari gaya0gaya samping. *ntuk turbin

dengan daya yang besar, sistem penyemprotan airnya dibagi

le!at beberapa nosel. engan demikian diameter pancaran air

bisa diperkecil dan ember sudu lebih kecil.

Turbin Pelton untuk pembangkit skala besar membutuhkan head

lebih kurang #31 meter tetapi untuk skala mikro head 81 meter

sudah mencukupi.

2.1.2 Turbin Turgo

"udu turbin Turgo dan noIle


13/18

Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 1 s=d 11 m. "eperti

turbin pelton turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi

sudunya berbeda. Pancaran air dari noIle membentur sudu pada

sudut 81 o. ecepatan putar turbin turgo lebih besar dari turbin

Pelton. Akibatnya dimungkinkan transmisi langsung dari turbin kegenerator sehingga menaikkan e7siensi total sekaligus

menurunkan biaya pera!atan.

2.1.3 Turbin


14/18

kemudian meninggalkan turbin. Gunner turbin dibuat dari

beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan paralel.

2.2 Turbin Geaksi

"udu pada turbin reaksi mempunyai pro7l khusus yangmenyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui

sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudu

sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat berputar.

Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan

sebagai turbin reaksi. Gunner turbin reaksi sepenuhnya tercelup

dalam air dan berada dalam rumah turbin.

2.2.1 Turbin Hrancis Turbin francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang

diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air

bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Hrancis menggunakan

sudu pengarah. "udu pengarah mengarahkan air masuk secara

tangensial. "udu pengarah pad turbin Hrancis dapat merupakan

suatu sudu pengarah yang tetap ataupun sudu pengarah yang

dapat diatur sudutnya. *ntuk penggunaan pada berbagai kondisi

aliran air penggunaan sudu pengarah yang dapat diaturmerupakan pilihan yang tepat.


15/18

Turbin Hrancis

2.2.2. Turbin aplan dan Propeller

Turbin aplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial.

Turbin ini tersusun dari propeller seperti pada perahu.. Propeller

tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu.

Turbin kaplan


16/18

E. omponen0komponen Pembangkit istrik Mikro idro

omponen0komponen 'esar dari sebuah "kema Mikro idro

omponen PTM /

1. i+ersion 2eir dan &ntake (am='endungan Pengalih dan

&ntake). am pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui

sebuah pembuka di bagian sisi sungai (J&ntakeK pembuka) ke

dalamsebuah bak pengendap ("ettling 'asin).

2. "ettling 'asin ('ak Pengendap). 'ak pengendap digunakan

untuk memindahkan partikel0partikel pasir dari air. Hungsi dari bak

pengendap adalah sangat penting untuk melindungi komponen0

komponen berikutnya dari dampak pasir.

3. eadrace ("aluran Pemba!a). "aluran pemba!a mengikuti

kontur dari sisi bukit untuk menjaga ele+asi dari air yang

disalurkan.

4. eadtank ('ak Penenang). Hungsi dari bak penenang adalah


17/18

untuk mengatur perbedaan keluaran air antara sebuah penstock

dan headrace, dan untuk pemisahan akhir kotoran dalam air

seperti pasir, kayu0kayuan.

5. Penstock (Pipa Pesat=Penstock). Penstock dihubungkan pada

sebuah ele+asi yang lebih rendah ke sebuah roda air, dikenalsebagai sebuah Turbin.

6. Gumah Pembangkit= Po!er ouse. Adalah rumah tempat semua

peralatan mekanik dan elektrik PTM. Peralatan Mekanik seperti

Turbin dan Lenerator berada dalam Gumah Pembangkit, demikian

pula peralatan elektrik seperti kontroler.

7. "aluran 'uang (Tailrace)

8. Turbine dan Lenerator (Turbin dan Lenerator). Perputaran

gagang dari roda dapat digunakan untuk memutar sebuah alatmekanikal (seperti sebuah penggilingan biji, pemeras minyak,

mesin bubut kayu dan sebagainya), atau untuk mengoperasikan

sebuah generator listrik.Mesin0mesin atau alat0alat, dimana diberi

tenaga oleh skema hidro, disebut dengan J'ebanK (oad).

9. Panel atau Peralatan Pengontrol istrik. 'iasanya berbentuk

kotak yang ditempel di dinding. 'erisi peralatan elektronik untuk

mengatur listrik yang dihasilkan Lenerator. Panel termasuk alat

elektrik.10. Faringan abel istrik. 'iasanya kabel yang menyalurkan listrik

dari rumah pembangkit ke pelanggan.

Tentu saja ada banyak +ariasi pada penyusunan disain ini.

"ebagai sebuah contoh, air dimasukkan secara langsung ke turbin

dari sebuah saluran tanpa sebuah penstock. Tipe ini adalah

metode paling sederhana untuk mendapatkan tenaga air tetapi

belakangan ini tidak digunakan untuk pembangkit listrik karena

e7siensinya rendah. emungkinan lain adalah bah!a salurandapat dihilangkan dan sebuah penstock dapat langsung ke turbin

dari bak pengendap pertama. ariasi seperti ini akan tergantung

pada karakteristik khusus dari lokasi dan skema keperluan0

keperluan dari pengguna.


18/18

H. elebihan dan kekurangan PTM

1. 'eberapa kelebihan PTM adalah /

B 'ersih ingkungan

B Energi yang terbaruiB Tidak konsumtif terhadap pemakaian air

B Mudah dioperasikan sebagai base load maupun peak load

(dapat dengan cepat on=o)

B 'iaya operasi rendah

B Tahan ama (ong ife)

B Gange biaya/ N#.811 4 N;.111 per installed k2

B "esuai untuk daerah terpencil

2. 'eberapa keterbatasan PTM adalah /

B Pada musim kemarau kemampuan PTM akan menurun karena

jumlah air biasanya 'erkurang.

B Fika pelanggan melebihi kemampuan PTM, maka kualitas

listrik akan menurun.

B "emakin jauh jarak Pelanggan ke Pembangkit, maka kualitas

listrik juga lebih buruk.

B Fika pelanggan menggunakan listrik secara berlebih, makakualitas listrik menurun dan membahayakan

peralatan.

Documents

Mini Dan Microhidro