BAB I

PENDAHULUAN

1. Pengertian

Mikrohidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan

tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti, saluran irigasi, sungai atau air terjun

alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air.

Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil

dan hidro yang berarti air.Secara teknis, mikrohidro memiliki tiga komponen utama

yaitu air (sebagai sumber energi), turbin dan generator. Mikrohidro mendapatkan

energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya,

mikrohidro memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head).

Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat

diubah menjadi energi listrik. Di samping faktor geografis (tata letak sungai), tinggi

jatuhan air dapat pula diperoleh dengan membendung aliran air sehingga permukaan

air menjadi tinggi. Air dialirkan melalui sebuah pipa pesat kedalam rumah pembangkit

yang pada umumnya dibagun di bagian tepi sungai untuk menggerakkan turbin atau

kincir air mikrohidro. Energi mekanik yang berasal dari putaran poros turbin akan

diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator. Mikrohidro bisa memanfaatkan

ketinggian air yang tidak terlalu besar, misalnya dengan ketinggian air 2.5 meter dapat

dihasilkan listrik 400 watt. Relatif kecilnya energi yang dihasilkan mikrohidro

dibandingkan dengan PLTA skala besar.

Perbedaan antara Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dengan Pembangkit Listrik

Tenaga Mikrohidro (PLTM) adalah pada skala tenaga listrik yang dihasilkan, yaitu

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dengan kapasitas  >10 MW, minihidro (kapasitas 1-

10 MW) dan mikrohidro (kapasitas <1MW).

2. Latar Belakang

Kebutuhan masyarkat terhadap listrik merupakan sebuah kebutuhan primer,

kondisi yang terjadi di Indonesia masyarakat dari sabang sampai merauke belum

sepenuhnya merasakan listrik, PLN sebagai Penyedia Listrik tingkat Nasional belum

mampu memenuhi kebutuhan listrik nasional, dengan factor kendala dana dan

sulitnya menjangkau lokasi yang terpelosok serta berlanjut kenaikan harga persatuan

listrik yang meningkat akibat kondisi BBM yang naik. Maka PLTMH menjadi solusi

yang pas bagi masyarakt yang ingin memiliki listrik dengan daya yang kecil namun

cukup untuk beberapa rumah.

3. Penerapan Teknologi Mikro Hidro

Sekarang ini masih menghadapi berbagai kendala, sehingga baru sebagian kecil

dari potensi tenaga air yang ada di daerah irigasi dan sungai-sungai kecil diseluruh

Indonesia yang sudah dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga mikro hidro. Kendala

utama yang perlu diatasi dengan sebaik-baiknya adalah bahwa sampai sekarang teknologi

mikro hidro belum dapat mencapai nilai komersial yang baik.

Mikro hidro masih disebut secara pesanan, sehingga mikro hidro dengan

kehandalan tinggi yang disebut dengan teknologi maju membutuhkan biaya investasi

awal yang besar. Sebaliknya, mikro hidro yang dibuat dengan menggunakan teknologi

sederhana, walaupun tidak membutuhkan biaya investasi awal yang besar, pada umumnya

mempunyai kehandalan rendah dan masih memerlukan biaya pemeliharaan yang tinggi

untuk menjamin kelangsungan operasinya. Selain itu, mikro hidro yang kehandalannya

rendah sering mengalami gangguan pengopersaian yang dapat merugikan konsumen

(Endardjo, et all, 1998).

4. Komponen Teknis

Beberapa komponen yang digunakan untuk Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro baik komponen utama maupun bangunan penunjang antara lain:

1. Dam/Bendungan Pengalih (intake). Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air

melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai ke dalam sebuah bak pengendap.

2. Bak Pengendap (Settling Basin). Bak pengendap digunakan untuk memindahkan

partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk

melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.

3. Saluran Pembawa (Headrace). Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit

untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.

4. Bak penenang (Forebay). Bak penenang berada di ujung saluran pembawa yang

berfungsi untuk mecegah turbulensi air sebelum diterjunkan melalui pipa pesat

5. Pipa Pesat (Penstock). Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah

ke sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah turbin.

6. Turbin. Turbin berfungsi untuk mengkonversi energi aliran air menjadi energi putaran

mekanis.

7. Pipa Hisap, (draft tube). Pipa hisap berfungsi untuk menghisap air, mengembalikan

tekanan aliran yang masih tinggi ke tekanan atmosfer.

8. Generator. Generator berfungsi untuk menghasilkan listrik dari putaran mekanis.

9. Panel kontrol. Panel kontrol berfungsi untuk menstabilkan tegangan.

10. Pengalih Beban (Ballast load). Pengalih beban berfungsi sebagai beban sekunder

(dummy) ketika beban konsumen mengalami penurunan. Kinerja pengalih beban ini

diatur oleh panel kontrol.

Penggunaan beberapa komponen disesuaikan dengan tempat instalasi (kondisi

geografis, baik potensi aliran air serta ketinggian tempat) serta budaya masyarakat Sehingga

terdapat kemungkinan terjadi perbedaan desain mikrohidro serta komponen yang digunakan

antara satu daerah dengan daerah yang lain

BAB II

PRINSIP PLTMH

1. Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air

Akhir-akhir ini di dunia termasuk negara-negara maju, memperhatikan

pembangunan PLTA berkapasitas kecil. Pembagian PLTA dengan kapasitas kecil pada

umumnya adalah sebagai berikut (Patty, 1995) :

1. PLTA mikro < 100 kW

2. PLTA mini 100 - 999 kW

3. PLTA kecil 1000 - 10000 kW

Dengan kemajuan teknis, tinggi = 1 – 1,5 m dapat digunakan dan kapasitas turbin

dapat dibuat 4 – 5 kW. Salah satu sebab bagi negara-negara maju membangun PLTA

berkapasitas kecil ini adalah harga minyak OPEC yang terus meningkat sekarang ini, di

samping bertambahnya kebutuhan listrik (Patty, 1995).

Di Indonesia salah satu program pemerintah adalah listrik masuk desa terpencil di

daerah pegunungan, pembangunan PLTA menghubungkan desa ini dengan hantaran

tegangan tinggi tidaklah ekonomis. Berdasarkan pertimbangan diambil langkah-langkah

berikut dalam perencanaan PLTA mikro hidro untuk suatu daerah pedesaan (Patty, 1995):

1. Mempelajari bangunan air irigasi (irigasi, drainase dan lain-lain) yang sudah ada di

desa tersebut.

2. Meneliti bahan bangunan yang terdapat di tempat serta pendidikan masyarakat

desa.

3. Meneliti mesin yang hendak dipakai, lebih baik digunakan mesin yang lebih mahal

tetapi memerlukan biaya yang lebih sedikit dan waktu yang lebih singkat untuk

reparasi.

Pengembangan rancang bangun mikro hidro standar PU dimaksudkan sebagai

upaya standarisasi untuk mengembangkan mikro hidro standar yang mempunyai

kehandalan tinggi dengan biaya investasi awal yang layak (Endardjo, et all, 1998).

2. Rancangan Konsep Rancang Bangun Mikrohidro

Prinsip dasar mikrohidro adalah memanfaatkan energi potensial yang dimiliki oleh

aliran air pada jarak ketinggian tertentu dari tempat instalasi pembangkit listrik. [ Sebuah

skema mikrohidro memerlukan dua hal yaitu, debit air dan ketinggian jatuh (head) untuk

menghasilkan tenaga yang dapat dimanfaatkan. Hal ini adalah sebuah sistem konversi energi

dari bentuk ketinggian dan aliran (energi potensial) ke dalam bentuk energi mekanik dan

energi listrik. Daya yang masuk (Pgross) merupakan penjumlahan dari daya yang dihasilkan

(Pnet) ditambah dengan faktor kehilangan energi (loss) dalam bentuk suara atau panas. Daya

yang dihasilkan merupakan perkalian dari daya yang masuk dikalikan dengan efisiensi

konversi (Eo).

Pnet = Pgross ×Eo kW

Daya kotor adalah head kotor (Hgross) yang dikalikan dengan debit air (Q) dan juga

dikalikan dengan sebuah faktor gravitasi (g = 9.8), sehingga persamaan dasar dari

pembangkit listrik adalah :

Pnet = g ×Hgross × Q ×Eo kW

Dimana head dalam meter (m), dan debit air dalam meter kubik per detik (m/s3).

Dari hasil studi awal telah dapat disiapkan rancangan konsep rancang standar PU

yang masih bersifat sementara dan akan terus disempurnakan (Endardjo,et,all,1998).

1. Konstruksi bangunan sipil

Saluran kolam tandon dan bagian-bagiannya dibuat dari komponen-komponen

modular saluran terbuka (U-Ditch) beton pracetak yang diproduksi secara pabrikasi.

Pipa pesat dan bagian-bagiannya dibuat dari komponen-komponen modular pipa

beton pracetak yang diproduksi secara pabrikasi.

Bak penampung belakang, untuk menampung aliran air dari turbin, dibuat dari

komponen modular beton pracetak yang diproduksi secara pabrikasi.

Rumah pembangkit merupakan rumah sederhana dengan dinding dari pasangan

bata/batako atau papan dan atap dari seng gelombang yang secara keseluruhan

dibangun ditempat.

2. Konstruksi peralatan elektro-mekanik

a. Turbin cross flow berikut adaptor pipa pesat dan bagian-bagian lainnya dibuat dari

konstruksi besi plat, besi profil dan besi cor secara pabrikasi.

b. Generator lengkap dengan pengatur tegangan otomatis (AVR) menggunakan produk

yang tersedia di pasar.

c. Penyelaras daya (kontrol beban) sedang dikaji apakah akan menggunakan sistem

pengontrol kecepatan turbin atau sistem pembuang kelebihan daya.

d. Panel kontrol (panel daya) menggunakan produk yang tersedia dipasar.

Berikut ini dikemukakam beberapa hal pokok yang menjadi fokus perhatian

dalam pengembangan rancang bangun mikrohidro standar PU (Endardjo, et, all, 1998)

:

1. Sistem Konstruksi

Pemilihan sistem konstruksi dengan komponen-komponen modular yang

dibuat secara pabrikasi didasarkan pada pertimbangan bahwa biaya konstruksi akan

dapat ditekan serendah mungkin apabila sebagian besar elemen bangunan/peralatan

dibuat secara massal.

2. Kapasitas Daya Mikrohidro

Penetapan kapasitas daya maksimum mikrohidro sebesar 50 kW didasarkan

pada perkiraan sementara (belum dilakukan studi) bahwa harga komersial mikrohidro

yang dapat diterima oleh pasar tidak lebih dari Rp 150.000.000,- dan harga per kW

mikrohidro untuk kapasitas daya 50 kW maksimum Rp 3.000.000,- perkiraan kasar

harga per kW mikrohidro bersifat sangat sementara karena dalam komponen

mikrohidro masih ada kandungan impor.

3. Kapasitas Tinggi Terjun dan Debit Mikrohidro

Kapasitas tinggi terjun mikrohidro ditetapkan maksimum 50 m didasarkan

pada kemampuan memikul beban tekanan dari komponen-komponen mikrohidro yang

sedang dikembangkan. Sedangkan kapasitas tinggi terjun minimum ditetapkan 4 m

dimaksudkan untuk membatasi besar debit mikrohidro agar pada kapasitas daya

minimum 10 kW debit mikrohidro tidak lebih dari 500 liter/det.

BAB III

MANFAAT PLTMH

1. Manfaat

PLTMH merupakan salah satu pembangkit listrik yang cukup unik karena meskipun dalam

skala kecil tetapi memiliki banyak kelebihan, yakni :

1. Energi yang tersedia tidak akan habis selagi siklus dapat kita jaga dengan baik,

seperti daerah tangkapan atau catchment area, vegetasi sungai dansebagainya.

2. Proses yang dilakukan mudah dan murah, harga turbin, generator, panel kontrol,

hingga pembangunan sipilnya kira-kira Rp 5 juta per KW (kondisional).

3. Tidak menimbulkan polutan yang berbahaya.

4. Dapat diproduksi di Indonesia, sehingga jika terjadi kerusakan tidak akan sulit

untuk mendapatkan sparepart-nya.

5. Jika menerapkan mikrohidro sebagai pembangkit listrik secara tidak langsung kita

ditutuntut untuk mengelola dan menata lingkungan agar tetap seimbang, sehingga

sudah barang tentu tidak akan menimbulkan kerusakan lingkungan seperti banjir,

tanah longsor atau erosi. Dan pada gilirannya ekosistem sungai atau daerah tangkapan

akan tetap terjaga, dengan cara ini pula pemanasan global dapat lebih teredam.

5. Mengurangi tingkat konsumsi energi fosil, langkah ini akan berperan dalam

mengendalikan laju harga minyak di pasar internasional.

Dengan kata lain, jika akan membangun PLTMH dengan daya 100 KW (100.000

Watt) dibutuhkan biaya Rp 500 juta. Biaya tersebut relatif murah dibandingkan dengan

menggunakan sumber listrik dari berbahan bakar fosil (BBM). Keuntungan lain yang didapat

dengan mengembangkan PLTMH, salah satunya adalah karena teknologi PLTMH andal dan

kokoh hingga mampu beroperasi lebih dari 15 tahun.

PLTMH memang tidak memerlukan bahan bakar apapun. Masukan energi primer

berupa aliran massa air tidak dikurangi, tetapi hanya dimanfaatkan energinya dalam

jarak ketinggian tertentu atau diambil energi potensialnya saja.