Studi Kelayakan Perencanaan PLTA Kesamben Kabupaten Blitar

STUDI KELAYAKAN PERENCANAAN PLTA KESAMBEN

KABUPATEN BLITAR JAWA TIMUR

Foundasita Rahawuryan, Suwanto Marsudi, Endang Purwati

Jurusan Pengairan Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

Jalan Mayjen Haryono 167 Malang 65145 – Telp (0341) 567886

Email: [email protected]

ABSTRAK Kebutuhan listrik semakin meningkat di Pulau Jawa-Bali harus diimbangi dengan

ketersediaan pasokan tenaga listrik yang mencukupi. Pengembangan sumber daya air bisa

dilakukan dengan memanfaatkan bangunan air yang dibangun untuk dikembangkan

menjadi unit pembangkit listrik (PLTA). Studi ini diperlukan untuk mengidentifikasi

potensi dan keuntungan dari sebuah unit pembangkit.

Studi ini dilakukan untuk mengetahui besarnya energi paling efektif yang dapat

dilakukan berdasarkan kelayakan teknis maupun ekonomi. Studi berlokasi di bendung

gerak Kesamben Blitar dengan memanfaatkan aliran air dari Sungai Brantas yang

merupakan sungai besar di Pulau Jawa. PLTA Kesamben direncanakan untuk menambah

pasokan energi untuk sistem di Pulau Jawa-Bali. Studi ini menggunakan alternatif debit

untuk mendapatkan hasil yang optimum.

Hasil kajian menunjukan debit 110,27 m3/dt (alternatif 2) dapat dibangkitkan energi

tahunan 114923,63 MWh dan mereduksi emisi gas karbon sekitar 77987 tCO2/tahun,

PLTA dibangun dengan komponen bangunan sipil (pintu pengambilan, penyaring, saluran

pembuang, dan rumah pembangkit) dan komponen peralatan mekanik elektrik seperti

turbin, governor dan generator. Total biaya pembangunan sebesar 354,90 milyar rupiah

dengan nilai BCR 3,67, NPV 709,77 milyar rupiah, IRR 46 % dan pay back period 5,19

tahun, sehingga pembangunan PLTA layak secara ekonomi.

Kata kunci: PLTA, debit, energi, emisi, kelayakan ekonomi

ABSTRACT

Increasing electricity needs in Java-Bali must be balanced with the availability of

sufficient electricity supply. Development of water resources can be done by utilizing the

water building built to be developed into a electric generating units (Hydropower). This

study is required to identify the potential and advantages of a generating unit.

This study was conducted to determine the most effective energy that can be done

based on the technical and economic feasibility. Studies located in Kesamben barrage

Blitar by utilizing the flow of water from the Brantas River is a major river in Java.

Kesamben hydropower is planned to increase the supply of energy to the system in Java-

Bali. This study uses an alternatives discharge to obtain optimum results.

The results of the study showed the discharge of 110.27 m3/sec (alternative 2) can

be produced 114923.63 MWh of annual energy and reduce carbon emissions around

77987 tCO2/year, hydropower is constructed including: civil structure (power intake,

trashrack, tailrace channel, and power house) and electrical and mechanical equipment

such as turbines, governors and generator. The total construction cost of 354.90 billion

rupiah to the value of BCR: 3.67, NPV: 709.77 billion rupiah, IRR: 46% and paid back

period: 5.19 years, so the hydropower development is economically viable.

Keywords: hydropower, discharge, energy, emissions, economic feasibility

mailto:[email protected]

PENDAHULUAN

Kebutuhan tenaga listrik sudah

merupakan hal yang tidak bisa

dihindarkan lagi baik untuk memenuhi

kebutuhan masyarakat sehari-hari.

Seiring pesatnya pertumbuhan di bidang

perekonomian, teknologi, industri, dan

informasi maka kebutuhan energi listrik

di Indonesia semakin meningkat. Hal ini

tentu harus diimbangi dengan

ketersediaan pasokan tenaga listrik yang

mencukupi.

Pulau Jawa-Bali merupakan pulau

dengan kepadatan penduduk tertinggi di

Indonesia, sehingga merupakan pulau

pemakai listrik terbesar di Indonesia. Di

tahun 2012, total kebutuhan listrik Pulau

Jawa-Bali mencapai 35.000 megawatt

(MW), di mana ketersediaan pasokan

listrik hanya 22.900 megawatt (MW).

Pertumbuhan kebutuhan listrik di kedua

pulau ini cukup besar. Di mana, pada

tahun 2012, pertumbuhan mencapai lebih

dari 10%. Untuk periode 2013-2023,

kebutuhan listrik di Pulau Jawa-Bali

diperkirakan akan tumbuh sekitar 7,6

persen per tahun (Hargen, 2014).

Berdasarkan data Rencana Usaha

Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL)

PLN, kebutuhan energi di Indonesia pada

tahun 2014 mencapai 225,4 terawatt

(Twh), terdiri dari Jawa-Bali 174,9 Twh

dan luar Jawa-Bali sebesar 50,5 Twh.

Sementara, pada tahun 2018 permintaan

listrik nasional diperkirakan mencapai

352,2 Twh terdiri dari Jawa-Bali 250,9

Twh dan luar Jawa-Bali 74,3 Tw.

Pertumbuhan listrik nasional pada 2014

diperkirakan mencapai 9,8%.

Sungai Brantas merupakan salah

satu sungai besar di pulau Jawa yang

memiliki potensi yang masih belum

dimaksimalkan pasalnya sebagian besar

air dari sungai Brantas dipergunakan

untuk kebutuhan irigasi, air baku, dan

PLTA. Dengan peningkatan kebutuhan

energi listrik maka sungai Brantas harus

lebih dimaksimalkan lagi potensinya

mengingat masih banyak potensi yang

tersimpan. Pemanfaatan bendungan saat

ini bukan lagi hanya untuk irigasi dan air

baku saja, tetapi bisa dimanfaatkan untuk

PLTA juga. Selain memiliki tinggi jatuh

yang sangat besar bendungan pula

memiliki potensi debit yang sangat

mencukupi untuk operasi PLTA.

Pembangkit listrik tenaga air dapat

membantu kebutuhan energi yang sedang

meningkat.

Studi ini bertujuan untuk meng-

analisa kelayakan dari perencanaan

PLTA dengan memanfaatkan debit air

sungai yang tersimpan pada bendungan

yang dirasa dapat meningkatkan produksi

energi listrik untuk memenuhi kebutuhan

energi listrik yang meningkat.

METODOLOGI PENELITIAN

Klasifikasi pembangkit listrik tenaga

air

Klasifikasi pembangkit listrik

tenaga air dapat dibedakan menjadi lima

jenis berdasarkan masing-masing

parameter, antara lain (Patty, 1995) :

1. Pembagian secara teknis

PLTA dilihat secara teknis dapat

dibagi atas :

a. PLTA yang menggunakan air

sungai atau air waduk.

b. PLTA yang menggunakan air yang

telah dipompa ke suatu reservoir

yang diletakan lebih tinggi.

c. PLTA yang menggunakan pasang

surut air laut.

d. PLTA yang menggunakan energi

ombak.

Ditinjau dari cara membendung

air, PLTA dapat dikategorikan menjadi

dua macam:

a. PLTA run of river yaitu air sungai

di hulu dibelokkan dengan

menggunakan dam yang dibangun

memotong air sungai, air sungai

kemudian diarahkan ke bangunan

PLTA kemudian dikembalikan ke

aliran semula di hilir.

b. PLTA dengan Bendungan (DAM)

yaitu yaitu aliran air sungai

dibendung dengan menggunakan

bendungan yang besar agar

diperoleh jumlah air yang sangat

besar dalam kolam tandon

kemudian baru air dialirkan ke

PLTA. Air di sini dapat diatur

pemanfaatannya misalnya meng-

enai debit air yang digunakan

dalam pembangkitan dapat diatur

besarnya.

2. Pembagian menurut kapasitas

a. PLTA mikro yaitu dengan daya 99

kW.

b. PLTA kapasitas rendah yaitu

dengan daya 100 sampai 999 kW.

c. PLTA kapasitas sedang yaitu

dengan daya 1000 sampai 9999

kW.

d. PLTA kapasitas tinggi dengan

daya diatas 10.000 kW.

3. Pembagian menurut tinggi jatuh

a. PLTA dengan Tekanan rendah; H

< 15 m

b. PLTA dengan tekanan sedang; H =

15 hingga 50 m

c. PLTA dengan tekanan tinggi; H =

50 m.

4. Pembagian berdasarkan ekonomi

a. PLTA yang bekerja sendiri. Jadi

tidak dihubungkan dengan sentral-

sentral listrik yang lain.

b. PLTA yang bekerjasama dengan

sentral-sentral listrik yang lain

dalam pemberian listrik kepada

konsumen. Sehubungan dengan ini

PLTA dapat dipakai untuk:

- Beban dasar; PLTA bekerja

terus-menerus

- Beban maksimum; PLTA

bekerja pada jam-jam tertentu.

Kajian hidrologi dalam perencanaan

PLTA

Debit andalan adalah Debit

andalan didefinisikan sebagai debit yang

tersedia guna keperluan tertentu misalnya

untuk keperluan irigasi, PLTA, air baku

dan lain-lain sepanjang tahun, dengan

resiko kegagalan yang telah

diperhitungkan. Setelah itu baru

ditetapkan frekuensi kejadian yang

didalamnya terdapat paling sedikit satu

kegagalan. Dengan data cukup panjang

dapat digunakan analisis statistika untuk

mengetahui gambaran umum secara

kuantitatif besaran jumlah air. Beberapa

debit andalan untuk berbagai tujuan,

antara lain: (C.D. Soemarto, 1987).

1. Penyediaan air minum 99%

2. Penyediaan air industri 95%-98%

3. Pusat Listrik Tenaga Air 85%-90%

Perencanaan Bangunan PLTA

PLTA Kesamben I & II

merupakan PLTA dengan kategori run of

river. Komponen utama PLTA Kesamben

adalah sebagai berikut:

Sistem Pengelak (diversion system)

Bendung Gerak (barrage)

Pintu Pengambilan (intake)

Turbin

Rumah Pembangkit (power house)

Switchyard

Saluran Pembuang (tailrace)

A. Bangunan Pengambilan

Bangunan pengambilan bisa

terdiri dari:

1. Pintu pengambilan. Pintu pengambilan

direncanakan untuk mengambil air dari

saluran atau sungai asli.

2. Bendung gerak. Bendung gerak adalah

jenis bendung yang tinggi

pembendungannya dapat diubah sesuai

dengan yang dikehendaki dengan

membuka pintu air (gate).

3. Penyaring (trashrack)

Trashrack digunakan untuk menyaring

muatan sampah dan sedimen yang

masuk, umunya pernyaring direncanakan

dengan menggunakan jeruji besi.

B. Bangunan Pembuang

Bangunan pembuang digunakan

untuk mengalirkan debit setelah melalui

turbin meuju ke sungai, bangunan

pembauang sendiri bisa direncanakan

sesuai dengan kondisi lapangan, umunya

bangunan pembuang direncanakan

dengan tipe saluran terbuka (saluran

tailrace).

Tinggi Jatuh Efektif

Tinggi jatuh efektif adalah selisih

antara elevasi muka air pada bangunan

pengambilan atau waduk (EMAW) den-

gan tail water level (TWL) dikurangi

dengan total kehilangan tinggi tekan

(Ramos, 2000). Persamaan tinggi jatuh

efektif adalah:

Heff = EMAW – TWL – hl

dimana:

Heff : tinggi jatuh efektif (m)

EMAW: elevasi muka air waduk atau

hulu bangunan pengambilan (m)

TWL : tail water level (m)

hl : total kehilangan tingi tekan (m)

Gambar 1. Sketsa Tinggi Jatuh

Effektif

Kehilangan tinggi tekan digolongkan

menjadi 2 jenis yaitu kehilangan pada

saluran terbuka dan kehilangan pada

saluran tertutup.

Kehilangan tinggi tekan pada

saluran terbuka biasanya terjadi pada

intake pengambilan, saluran transisi dan

penyaring.

Kehilangan tinggi pada saluran

tertutup dikelompokkan menjadi 2 jenis

yaitu kehilangan tinggi mayor (gesekan)

dan kehilangan tinggi minor. Kehilangan

tinggi mayor dihitung dengan persamaan

Chezy-Manning (Penche,2004):

hf =

sedangkan kehilangan minor

dihitung dengan persamaan (Ramos,

2000):

hf = ξ

dimana:

hf : kehilangan tinggi tekan

V : kecepatan masuk (m/dt)

g : percepatan gravitasi (m/dt2)

L : panjang saluran tertutup / pipa (m)

D : diameter pipa (m)

f : koefisien kekasaran(moody diagram)

ξ : keofisien berdasarkan jenis kontraksi

Perencanaan Peralatan Mekanik Dan

Elektrik Perencanaan peralatan mekanik

dan elektrik meliputi:

A. Turbin Hidraulik

Turbin dapat diklasifikasikan berdasarkan

tabel berikut (Ramos,2000):

Tabel 1. Klasifikasi Jenis Turbin

Setelah dilakukan pemilihan

turbin maka dihitung besarnya kecepatan

spesifik masing-masing turbin karena

kecepatan spesifik turbin adalah

parameter yang mendasari karakteristik

turbin hidraulik dalam Celso (2004)

merangkum beberapa persamaan

kecepatan spesifik coba-coba (trial

specific speed).

Tabel 2. Trial Specific Speed

Sumber: Celso (2004:169)

Kecepatan spesifik untuk tipe Kaplan:

Ns = 486,.0

294,2

H

dimana:

Ns : kecepatan spesifik turbin (mkW)

H : tinggi jatuh effektif (m)

Nilai n bisa didapatkan dengan

melakukan nilai coba-coba dengan

persamaan:

Untuk turbin kaplan:

n = Q

EN s

75,0

dimana:

Tipe Turbin Persamaan Menurut

Pelton ( 1 nozzle ) 243,0

0859,0

HnnQE

Siervo dan Lugaresi

Francis 512.0

924,1

HnnQE

Lugaresi dan Massa

Kaplan 0486,0

294,2

HnnQE

Schweiger dan Gregory

Propeler 5,0

716,2

HnnQE

USBR

Bulb 2837,0

528,1

HnnQE

Kpordze dan Warnick

Q : debit desain (m3/dt)

E : energi hidraulik spesifik didapat dari

(E = H x g) (j/kg)

Setelah didapatkan nilai

parameter tersebut maka dapat ditentukan

parameter lain seperti:

1. Titik Pusat Dan Kavitasi Pada Turbin

Titik pusat perlu diletakkan pada

titik yang aman sehingga terhindar dari

bahaya kavitasi kavitasi akan terjadi bila

nilai σaktual < σkritis, dimana σdapat

dihitung dengan persamaan (Anonim,

1976):

σc =

Hs = Ha – Hv – H.σ

Sedangkan titik pusat turbin dapat

dihitung dengan persamaan:

Z = TWL + Hs + b

dimana:

Ns : Kecepatan spesifik turbin (mkW)

σc : koefisien thoma kritis

σ : koefisien thoma

Ha : tekanan absolut atmosfer (Pa/gρ)

Hv: tekanan uap jenuh air (Pw/gρ)

H : tinggi jatuh effektif (m)

Hs : tinggi hisap turbin (m)

Z : titik pusat tubrin

twl: elevasi tail water level

b : jarak pusat turbin dengan runner (m)

2. Dimensi turbin

Dimensi turbin reaksi meliputi:

Dimensi runner turbin, dimensi

wicket gate, dimensi spiral case dan

dimensi draft tube.

3. Effisiensi turbin

Effisiensi turbin sangat tergantung

pengaruh dari debit aktual dalam turbin

dengan debit desain turbin (Q/Qd),

effisiensi turbin ditunjukkan pada gambar

berikut (Ramos,2000):

Gambar 2. Grafik Effisiensi Turbin

B. Peralatan Elektrik

Peralatan elektrik PLTA berfungsi

sebagai pengaturan kelistrikan setelah

dilakukan proses pembangkitan listrik,

peralatan elektrik meliputi generator,

governor, speed increaser, transformer,

switchgear dan auxiliary equipment.

Analisa Pembangkitan Energi

Produksi energi tahunan dihitung

berdasarkan tenaga andalan. Tenaga

andalan dihitung berdasarkan debit

andalan yang tersedia untuk

pembangkitan energi listrik yang berupa

debit outflow dengan periode n harian

(Arismunandar,2004:19).

E = 9,8 x H x Q x ηg x ηt x 24 x n

dimana:

E : energi tiap satu periode (kWh)

H : tinggi jatuh efektif (m)

Q : debit outflow (m3/dt)

ηg : efisiensi generator

ηt : efisiensi turbin

n : jumlah hari dalam satu periode.

Analisa Reduksi Emisi Gas Karbon

Analisa reduksi emisi gas karbon

dihitung dengan persamaan (Anonim,

2005):

ΔGHG : (ebase – eprop) Eprop (1- λprop)

Dimana:

ΔGHG : Besaran reduksi gas karbon

( kgCO2e )

ebase : faktor emisi gas karbon dari

sumber tidak terbarukan

eprop : faktor emisi gas karbon dari

sumber terbarukan

Eprop : besarnya daya bangkitan (kWh)

λprop : kehilangan daya pada grid

nilai unit konversi produksi

emsisi gas karbon per kWh adalah

sebagai berikut:

Tabel 3. Nilai Konversi Produksi Emisi

Sumber: IPCC,2006

Analisa Kelayakan Ekonomi

Analisa ekonomi dilakukan untuk

mengetahui kelayakan suatu proyek dari

segi ekonomi. Dalam melakukan analisa

ekonomi dibutuhkan dua komponen

utama yaitu:

cost (komponen biaya)

Meliputi biaya langsung (biaya

konstruksi) dan biaya tak langsung

(O&P, contingencies dan engineering)

benefit (komponen manfaat).

Manfaat didapatakan dari hasil

penjualan listrik berdasarkan harga tarif

yang berlaku dan pendapatan dari reduksi

emisi gas karbon (CER).

Parameter kelayakan ekonomi meliputi:

1. Benefit Cost Ratio

2. Net Present Value

NPV = PV Benefit – PV Cost

3. Internal Rate Of Return

( )

4. analisa sensitivitas

Analisa sensitivitas dilakukan pada 3

kondisi yaitu:

Cost naik 20%, benefit tetap

Cost tetap, benefit turun 20%

Cost naik 20%, benefit turun 20%

HASIL DAN PEMBAHASAN

Konsep yang mendasari dalam

studi perencanaan PLTA Kesamben

adalah dengan memanfaatkan beda tinggi

potensial antara Karangkates dan Wlingi

sebesar 17 meter. Debit akan dialirkan

menuju sistem PLTA secara sistem

pengaliran aliran (diversion) dan akan

dialirkan kembali menuju sungai Brantas.

Konsep klasifikasi pembangkit

tenaga listrik bisa didasarkan atas

beberapa faktor seperti kapasitas daya

terpasang, tinggi jatuh dan lain lain,

klasifikasi berdasarkan daya terpasang

sangat penting untuk dilakukan karena

akan berhubungan dengan sistem

pengoperasian dan distribusi pembangkit

listrik (central grid atau isolated grid).

Tabel 4. Klasifikasi Potensi PLTA

Kesamben

Berdasarkan analisa inflow harian

digunakan debit desain rencana untuk

desain PLTA dengan keandalan tertentu

seperti pada kurva durasi aliran (FDC)

seperti berikut:

Gambar 3. Kurva Durasi Aliran

Outflow

Dari kurva maka dilakukanlah

simulasi waduk untuk menentukan daya

terpasang dan debit yang dibutuhkan.

Debit yang dapat digunakan untuk

perencanaan PLTA adalah sebagai

berikut :

Tabel 5. Alternatif Debit Desain

Maka dari perencanaan alternatif

tersebut direncanakan komponen

bangunan sipil, pada studi ini digunakan

alternatif 2 sebagai acuan debit desain

bangunan sipil.

Sedangkan, debit banjir

rancangan pada PLTA Kesamben

menggunakan hasil hidrograf outflow dari

penelusuran banjir pada waduk Sutami

No. Faktor Klasifikasi Nilai / (Klasifikasi)

1 Tinggi Jatuh Potensial (H) 17 m (rendah)

2 Tipe Eksploitasi Run Of River

3 Penempatan Rumah Pembangkit (Pada Sistem Pengalihan/Diversion)

Alternatif Debit

(m3/dt)

Daya

(MW)

1. 88,28 2 x 5,00

2. 110,27 2 x 6,00

dan waduk Lahor, kemudian hasil

penelusuran banjir tersebut digabungkan

dengan hasil debit banjir pada remaining

basin DAS Kesamben sehingga diketahui

hidrograf banjir pada lokasi PLTA

Kesamben, sebagai berikut:

Tabel 6. Debit Banjir PLTA Kesamben

Sumber: PJT 1

Maka hidrograf banjir pada lokasi

PLTA Kesamben adalah sebagai berikut:

Gambar 4. Hidrograf Banjir

Rancangan PLTA Kesamben

Berikut adalah bangunan sipil

yang akan direncanakan pada PLTA

Kesamben:

1. Bangunan Pengambilan

Bangunan pengambilan direnca-

nakan berupa pintu pengambilan (intake)

dan dilengkapi dengan trashrack, pintu

pengambilan didesain menggunakan tipe

pintu gate butterfly dengan data teknis

sebagai berikut:

Elevasi dasar : +162,50

Debit desain : 55,13 m3/dt

Diameter pipa : 3 meter

Luas penampang pip : 7,07 m2

Lebar tiap pintu : 5 meter

Jumlah Pintu : 2 pintu

Sedangkan desain penyaring

(trashrack) adalah sebagai berikut :

Bentuk jeruji : bulat memanjang

Kemiringan trashrack : 45o

Tebal jeruji (s) : 10 mm

Jarak antar jeruji : 500 mm

Jumlah jeruji : 23 jeruji

Gambar 5. Desain Pintu Pengambilan

Bendung gerak adalah jenis

bendung yang tinggi pembendungannya

dapat diubah sesuai dengan yang

dikehendaki dengan membuka pintu air

(gate). Berikut data teknis perencanaan

bendung gerak:

Debit rencana Q50 : 1795,930 m3/dt

Lebar sungai rencana : 38 meter

Lebar pilar : 4 meter

Jumlah pilar : 2 Pilar rencana

Elv. dasar sungai : + 162.500

Elv. lantai bendung : + 160.500

Elv. mercu bendung : + 171.000

Tinggi jagaan : 2,00 meter

Tinggi pintu rencana : 11,00 meter

Tinggi bendung : 10,5 meter

Tinggi total bendung : 10,5 m + 11,0 m

+ 2 m = 23,5 meter

Gambar 6. Desain Bendung Gerak

Kesamben

2. Bangunan Pembuang (tailrace

cannal)

Saluran tailrace direncanakan

sistem pengaturan / regulasi pada bagian

akhir dari draft tube berupa pintu atau

katup kemudian debit air akan dialirkan

melalui saluran terbuka dimana diujung

saluran akan direncanakan ambang lebar

sebagai kontrol elevasi muka air (TWL).

Dalam perencanan saluran pembuang

digunakan data teknis rencana sebagai

berikut:

Debit rencana : 55,13 m3/dt

Kala ulang Q maksimum

( Tahun ) (m3/det)

Q 5 Th 518,87

Q 10 Th 736,67

Q 50 Th 1795,93

Q 100 Th 2313,83

Q 1000 Th 3145,55

Elv dasar saluran : + 163,00

Lebar saluran : 48 meter

Bentuk saluran : persegi

Jenis pasangan : beton

Koefisien manning : 0,020

Aliran air dari saluran pembuang

akan dialirkan melaui ambang (weir)

pada ujung saluran dengan data

perencanaan:

Bentuk ambang : ogee tipe I

Lebar ambang : 48 meter

Tinggi ambang : 0,5 meter

Elevasi ambang : +163,50

Elevasi dasar : +163,00

Dengan menggunakan persamaan

Q = C B H1,5

dengan nilai koefisien debit

untuk pengaliran tenggelam (C = 1,7)

maka akan didapatkan lengkung kap-

asitas debit (rating curve) berdasarkan

de-bit operasional pada ambang tailrace

seb-agai berikut:

Sumber : Hasil Perhitungan

Gambar 7. Rating Curve Pada Ambang

Tailrace

Perhitungan Tinggi Jatuh Effektif

Dengan menggunakan persamaan

empir-ik berdasarkan potensi kehilangan

tinggi tekan maka tinggi jatuh effektif

diten-tukan seperti pada tabel berikut:

Tabel 7. Perhitungan Tinggi Jatuh

Effektif


Perencanaan Peralatan Hidromekanikal

Dan Elektrikal

Peralatan hidromekanikal dan

elektrikal yang direncanakan dalam studi

ini meliputi: turbin hidraulik, peralatan

elect-rik dan rumah pembangkit.

Turbin hidraulik

Berdasarkan besarnya debit

desain dan tinggi jatuh effektif dapat

dipilih tipe turbin yang digunakan.

Debit desain per turbin : 55,13 m3/dt

Tinggi jatuh effektif : 87,02 m

Daya teoritis : 50 MW atau

43012,39HP

Gambar 8. Pemilihan Turbin

Gambar 9. Pemilihan Turbin Reaksi

Maka direncanakan:

Tipe turbin : Kaplan

Jumlah turbin : 2 unit

Debit : 55,13 m3/dt

Frekuensi generator : 50 Hz

Paremeter tinggi tekan Koefisien Hf

trashrack - 0,004

intake bell mouth 0,300 0,930

diasumsikan - 0,050

total kehilangan 0,984

debit turbin - 164,2

tinggi jatuh efektif - 12,29

tinggi jatuh kotor - 13,28

kehilangan pada intake

kehilangan sebelum turbin

elevasi TWL

tinggi jatuh (head )

Kutub generator : 14 buah

Kecepatan putar : 425,438 rpm

Kecepatan spesifik : 678,050 mkW

Diameter runner : 1,342 m

σkritis : 0,941

σaktual : 0,965

elv pusat turbin : +161,918

tinggi hisap : -2,306 m

dan direncanakan sistem intake turbin

tipe spiral case dan draft tube dengan

dimensi:

lebar total spiral case : 5,279 m

diameter intake spiral case : 1,978 m

tinggi draft tube : 2,682 m

panjang draft tube : 5,319 m

peralatan elektrik yang direncanakan

meliputi: generator 3 fasa, governor,

speed increaser, transformer, switchgear

dan auxiliary equipment.

rumah pembangkit direncanakan dengan

tipe dalam tanah (underground facility)

dengan dimensi:

Tinggi : 15 meter

Lebar : 20 meter

Panjang : 55 meter

Material rumah : beton

Tebal dinding rumah : 0.3 meter

Kedalaman pondasi : 1.5 meter

Analisa Pembangkitan Energi

Energi yang dihasilkan pada PLTA

Kesamben I & II tiap satu hari operasi

ditabelkan sebagai berikut:

Tabel 8. Hasil Pembangkitan Energi

harian Tiap Alternatif


Sedangkan hasil pembangkitan tahunan

untuk tiap alternatif adalah:

Tabel 9. Hasil Pembangkitan Energi

Tahunan Tiap Alternatif


Analisa CER

Berdasarkan hasil pembangkitan

energi tahunan maka didaptakan nilai

reduksi emisi dan pendapatan utnuk tiap

alternatif sebagai berikut:

Tabel 10. Hasil Reduksi Emisi Dan

CER

Alt

Jenis

Bahan

Bakar

Nilai

konversi

kgCO2

Energi

Bersih

Tahunan

MWh

Nilai

Reduksi

tCO2/th

Nilai

CER/Th

Milyar

Rp

1

Minyak 0,754 87935 66303 10,81

Diesel 0,764 87935 67182 10,95

Batu

Bara 0,94 87935

82659 13,47

Gas

Alam 0,581

87935 51090 8,33

2

Minyak 0,754 103431 77987 12,71

Diesel 0,764 103431 79021 12,88

Batu

Bara 0,94

103431 97225 15,85

Gas

Alam 0,581

103431 60094 9,80


Analisa Ekonomi

Biaya proyek dan OP dihitung

dengan menggunakan persamaan empirik

sebagai berikut:

Tabel 11. Estimasi Biaya PLTA

No item pekerjaan

Biaya

(milyar rupiah)

Alt 1 Alt 2

1 biaya engineering 9,98 11,08

2 peralatan hidromekanik 94,21 106,88

3 pemasangan hidromekanik 14,13 16,03

4 pemasangan jalur transmisi 3,50 3,50

5 travo dan substansi 2,51 2,95

6 pemasangan travo dan

substansi

0,38 0,44

7 sipil 76,02 89,21

8 lain lain 52,52 63,21

9 biaya contingencies 25,32 29,33

10 biaya O & P 2,53 2,93

11 capital cost 278,57 322,64

12 PPN 10% 27,86 32,26

13 total cost 306,43 354,90

14 rasio rp/kWh 3136,25 3088,14


No

Debit

Operasi

Jumlah

Turbin

Tinggi

Jatuh

Efektif

Lama

Operasi Daya

Energi

Harian

(m3/dt) (buah) (m) (jam) (kW) (kWh)

1 88,28 2 12,80 24 9989 239746

2 110,27 2 12,29 24 11987 287683

No.

Unit

Turbin

Debit

Desain Daya

Energi

Tahunan

(Unit) (m3/dt) (kW) (MWh)

Alternatif 1 2 88,28 9989 97705,22

Alternatif 2 2 110,27 11988 114.923,63

Sedangkan estimasi manfaat

tahunan dari penjualan energi listrik

adalah:

Tabel 12. Estimasi Manfaat PLTA

No.

Harga

Listrik Rp/Kwh

Energi

tahunan Mwh

income

Milyar Rp

CER

Milyar Rp

Total

Milyar Rp

1 1434 97705 140076 10,81 140.086

2 1434 114924 164761 12,71 164.774


Dengan rencana usia proyek

adalah 35 tahun maka akan didapatkan

parameter kelayakan ekonomi sebagai

berikut:

Tabel 13. Analisa Ekonomi Tiap

Alternatif

Alt PV

Cost

PV

Benefit BCR NPV IRR

Payback

Period

1 294,87 891,62 3,02 597 45% 5,23

2 338,97 1048,75 3,09 710 46% 5,19


Dan analisa sensitivitas sebagai berikut:

Kondisi 1:benefit turun 20%, cost tetap

Kondisi 2:benefit tetap, cost naik 20%

Kondisi 3:benefit turun 20%, cost naik

20% .

Hasil analisa sensitivitas untuk tiap

alternatif ditabelkan sebagai berikut:

Tabel 14. Hasil Analisa Sensitivitas

Tiap Alternatif

Kondisi PV Cost PV

Benefit NPV BCR

Alternatif 1 (2 x 5,00 MW)

1 294,87 713,29 418,43 2,42

2 353,84 891,62 537,78 2,52

3 353,84 713,29 359,45 2,02

Alternatif 2 (2 x 6,00 MW)

1 338,97 839,00 500,02 2,48

2 406,77 .048,75 641,98 2,58

3 406,77 839,00 432,23 2,06


Sehingga dari analisa ekonomi

dipilih alternatif 2 sebagai alternatif yang

paling mengguntungkan

KESIMPULAN DAN SARAN

1. Berdasarkan analisa, hidrologi debit

andalan yang tersedia berdasarkan

alternatif terpilih yaitu alternatif 2

sebesar 110,27 m3/dt.

2. Tinggi jatuh efektif yang diperlukan

pada PLTA Kesamben I & II

berdasarkan alternatif terpilih yaitu

alternatif 2 sebesar 12,29 m.

3. Desain bangunan PLTA Kesamben I

& II yang dipergunakan dalam studi

ini adalah sebagai berikut:

a Bangunan sipil:

Pintu pengambilan, dengan detail

sebagai berikut :

Jenis pintu :Gate Butterfly

Bahan pintu : Baja

Diameter pipa : 3,00 m

Luas penampang pipa : 7,07 m2

Lebar intake : 10 m

Jumlah intake : 2 Buah

Lebar pilar : 2 m

Lebar tiap pintu : 5 m

Kecepatan : 7,80 m/dt

Rumah pembangkit (Power House),

dengan detail desain sebagai berikut:

Bentuk Power house: tipe dalam

tanah (underground type)

Tinggi : 15 meter

Lebar : 20 meter

Panjang : 55 meter

Material rumah : Beton

Tebal dinding rumah: 0,3 meter

Kedalaman pondasi : 1,5 meter

Bangunan pembuang (saluran

tailrace dan ambang lebar), dengan

detail sebagai berikut :

Luas saluran : 56,823 m2

Keliling basah : 50,368 m

Jari-jari hidraulik : 1,128 m

Slope : 0,000163

Kecepatan saluran: 0,923 m/dt

b Peralatan mekanik dan elektrik:

Turbin kaplan beserta kelengkapanya

(spiral case, draft tube dan wicket

gate), generator 50 Hz 3 fasa dengan

14 kutub, governor, speed increaser,

travo, switchgear dan aksesoris

kelistrikan.

4. Berdasarkan analisa ekonomi

terhadap alternatif terpilih (alternatif

2) didapatkan besar biaya total

sebesar 354,90 milyar rupiah dengan

nilai BCR 3,09 , NPV 709,77 milyar

rupiah, IRR 46 % dan payback

period 5,19 tahun, sehingga

pembangunan PLTA layak secara

ekonomi. Berdasarkan analisa

sensitivitas terhadap alternatif

terpilih (alternatif 2) didapatkan

kondisi 1 benefit turun 20% cost

tetap (NPV 500,02 milyar rupiah dan

BCR 2,48), kondisi 2 benefit tetap

cost naik (NPV 641,98 milyar rupiah

dan BCR 2,58) dan kondisi 3 benefit

turun cost naik 20% (NPV 432,23

milyar rupiah dan BCR 2,06)

sehingga pembangunan PLTA layak

pada seluruh kondisi.

Agar studi kelayakan PLTA bisa

lebih baik maka perlu dilakukan

studi pendahuluan yang lebih

komprehensif sehingga akan

didapatkan data pendukung yang

akan membuat laporan dari studi

kelayakan lebih akurat, hal hal yang

perlu diperhatikan dalam studi

kelayakan PLTA adalah:

Melakukan pengukuran topografi

dan survey kondisi lokasi studi.

Melakukan tinjauan terhadap

perkembangan perekonomian

yang sedang terjadi.


teknologi yang sedang

berkembang dalam bidang

pembangkitan energi.


komisi energi bersih internasional

terkait clean development

mechanism (CDM).

DAFTAR PUSTAKA

1. Anonim. 2006. Guidelines for

National Greenhouse Gas

Inventories. Switzerland: IPCC

(International Panel In Climate

Change).

2. Anonim. 2005. RETScreen®

Engineering & Cases Textbook.

Kanada: RETScreen International.

3. Anonim, 1976. Engineering

Monograph No. 20 Selecting

Reaction Turbines. Amerika: United

States Bureau Of Reclamation.

4. Arismunandar A. dan Kuwahara S.

2004. Buku Pegangan Teknik

Tenaga Listrik. Jakarta : PT

Pradnya Paramita.

5. Bringas, John E. 2004. Handbook of

Comparative World Steel Standarts. USA. ASTM International.

6. Chow, Ven te. 1997. Hidraulika

saluran terbuka. Jakarta : Erlangga

7. Dandekar, MM dan K.N. Sharma.

1991. Pembangkit Listrik Tenaga

Air. Jakarta : Universitas Indonesia.

8. Mosonyi, Emil. 1963. Water Power

Development Volume One Low

Head Power Plant. Budapest :

Akademiai Kiado

9. Patty, O.F. 1995. Tenaga Air.

Erlangga : Surabaya.

10. Penche, Celso. 2004. Guidebook on

How to Develop a Small Hydro Site.

Belgia : ESHA (European Small

Hydropower Association).

11. Ramos, Helena. 2000. Guidelines

For Design Small Hydropower

Plants. Irlandia : WREAN (Western

Regional Energy Agency &

Network) and DED (Department

of Economic Development).

12. Soemarto, C.D. 1987. Hidrologi

Teknik Edisi 1. Surabaya : Usaha

Nasional.

13. Varshney,R.S. 1977. Hydro-Power

Structure. India : N.C Jain at the

Roorkee Press.

Documents

Studi Kelayakan Perencanaan PLTA Kesamben Kabupaten Blitar