Study with the several resources on Docsity
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Prepare for your exams
Study with the several resources on Docsity
Earn points to download
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Community
Ask the community for help and clear up your study doubts
Discover the best universities in your country according to Docsity users
Free resources
Download our free guides on studying techniques, anxiety management strategies, and thesis advice from Docsity tutors
Pemanfaatan energi terbarukan untuk menekan penggunaan energi tak terbarukan dapat dilakukan dengan menggunakan energi air (hydropower) dalam skala sangat kecil atau microhydro. Prinsip pemanfaatan energi air menjadi energi listrik yaitu dengan memanfaatkan kuat arus yang dihasilkan oleh aliran air. Semakin kuat aliran yang digunakan, maka semakin besar energi yang dapat dimanfaatkan. Pemanfaatan energi air dalam skala sangat kecil ini disebut sebagai Pembangkit Listik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)
Typology: Study Guides, Projects, Research
1 / 31
This page cannot be seen from the preview
Don't miss anything!
Disususn untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Materi dan Energi Dosen Pengampu Ayu Lestari, M.Pd.
Disusun oleh :
ii
Puji syukur kami panjatkan atas kehadirat Allah SWT karena berkat limpahan Rahmat dan Karunia-Nya kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Observasi PLTMH Semawung” tepat pada waktunya.
Tidak lupa kami ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang ikut berpartisipasi dalam penyelesaian makalah ini. Kami juga mengucapkan terima kasih kepada Ibu Ayu Lestari, M.Pd., selaku dosen mata kuliah Materi dan Energi yang telah membimbing sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini tanpa hambatan apapun.
Adapun tujuan penulisan dari makalah ini adalah untuk memenuhi tugas akhir mata kuliah Materi dan Energi. Selain itu, makalah ini bertujuan untuk menambah pemahaman mengenai materi energi terbarukan, sumber energi air, serta mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH).
Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kata sempurna. Untuk itu, kami berharap adanya kritik dan saran yang membangun dari para membaca demi tercapainya makalah yang sempurna. Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat kepada kita semua.
Magelang, 21 November 2022
A. Latar Belakang Bahan bakar fosil merupakan sumber daya energi yang awam digunakan oleh masyarakat di seluruh dunia, termasuk Indonesia. Seiring berjalannya waktu, konsumsi atau pnggunaan energi tak terbarukan atau energi fosil, termasuk listrik terus mengalami peningkatan. Untuk menjaga pasokan energi tak terbarukan agar tidak habis, maka diperlukan adanya pemanfaatan energi alternatif seperti yang dijelaskan oleh pemerintah dalam UU No. 30 Tahun 2007 tentang Energi: a) bahwa sumber daya energi merupakan kekayaan alam sebagaimana diamanatkan dalam Pasal 33 Undang-Undang Dasar Negara Republik Indonesia Tahun 1945 dikuasai negara dan dipergunakan untuk sebesar- besarnya kemakmuran rakyat; b) bahwa peranan energi sangat penting artinya bagi peningkatan kegiatan ekonomi dan ketahanan nasional, sehingga pengelolaan energi yang meliputi penyediaan, pemanfaatan, dan pengusahaannya harus dilaksanakan secara berkeadilan, berkelanjutan, optimal, dan terpadu; c) bahwa cadangan sumber daya energi tak terbarukan terbatas, maka perlu adanya kegiatan penganekaragaman sumber daya energi agar ketersediaan energi terjamin; d) bahwa berdasarkan pertimbangan sebagaimana dimaksud dalam huruf a, huruf b, dan huruf c perlu membentuk Undang-Undang tentang Energi; Pemanfaatan energi terbarukan untuk menekan penggunaan energi tak terbarukan dapat dilakukan dengan menggunakan energi air (hydropower) yang dalam skala sangat kecil atau microhydro. Prinsip pemanfaatan energi air menjadi energi listrik adalah dengan memanfaatkan kuat arus yang dihasilkan oleh aliran air. Semakin kuat aliran air yang digunakan, maka semakin besar energi yang dapat dimanfaatkan. Pemanfaatan energi air dalam skala sangat kecil ini disebut sebagai Pembangkit Listik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH).
D. Manfaat
A. Pengertian PLTMH 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. Tenaga air berasal dari aliran air yang dibendung dengan ketinggian tertentu dan memiliki debit sehingga dapat memutar turbin yang dihubungkan dengan generator listrik. Pada dasarnya, PLTMH 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. Perbedaan tinggi yang semakin besar membuat energi potensialnya semakin besar juga. Perbedaan tinggi dalam PLTMH disebut dengan tinggi jatuh air ( head ), tinggi jatuh air tersebut nantinya akan dikalikan dengan hambatan-hambatan lain agar didapatkan tinggi jatuh efektif. 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. Pembangkit tenaga air merupakan suatu bentuk perubahan tenaga dari tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan menggunakan turbin air dan generator. Bentuk pembangkit tenaga mikro hidro bervariasi, tetapi prinsip kerjanya adalah sama, yaitu: “ Perubahan tenaga potensial menjadi tenaga elektrik (listrik)”. Perubahan memang tidak langsung, tetapi berturut-turut melalui perubahan sebagai berikut:
C. Klasifikasi PLTMH
D. Prinsip Kerja PLTMH Tahap pengubahan menjadi energi air dan listrik yang pertama adalah energi potensial dari air berubah menjadi energi kinetik. Air pada ketinggian tertentu mempunyai energi potensial, semakin tinggi elevasinya maka energi potensialnya semakin besar. Ketika air pada ketinggian tertentu mengalir
kebawah, maka terjadi perubahan energi potensial menjadi energi kinetik. Ketika air mengalir menabrak turbin, maka terjadi perubahan kinetik menjadi energi mekanik. Dan yang terakhir ketika turbin berputar dan ikut menggerakkan rotor generator, maka terjadi perubahan energi mekanik menjadi energi listrik.
Sebuah skema PLTMH memerlukan dua hal yaitu debit air dan ketinggian jatuh (biasa disebut ‘ head’ ) untuk menghasilkan tenaga yang bermanfaat. Ini adalah sebuah sistem konversi tenaga, menyerap tenaga dari bentuk ketinggian dan aliran, dan menyalurkan tenaga dalam bentuk daya listrik atau daya gagang mekanik. Tidak ada sistem konversi daya yang dapat mengirim sebanyak yang diserap dikurangi sebagian daya hilang oleh sistem itu sendiri dalam bentuk gesekan, panas, suara dan sebagainya. Persamaan konversinya adalah:
Daya yang masuk = Daya yang keluar + Kehilangan (Loss);
atau
Daya yang keluar = Daya yang masuk × Efisiensi konversi
Umumnya PLTMH adalah pembangkit listrik tenaga air jenis Run of River di mana head diperoleh tidak dengan cara membangun bendungan besar, tetapi dengan mengalihkan sebagian aliran air sungai ke salah satu sisi sungai dan menjatuhkannya lagi ke sungai yang sama pada suatu tempat dimana head yang diperlukan sudah diperoleh. Dengan melalui pipa pesat, air diterjunkan untuk memutar turbin yang berada di dalam rumah pembangkit. Energi mekanik dari putaran poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator.
Dengan sumber air yang kontinyu maka bangunan intake/reservoir/forebay tank yang dibutuhkan tidak perlu besar.
2. Bangunan Intake / Forebay-Tank / Reservoir Air dari suatu sumber dialirkan ke tangki/bendung untuk mengarahkan dan mengatur aliran air ke bangunan intake. Bangunan intake didesain untuk menjamin debit aliran air ke sistem microhydro sesuai dengan debit yang dibutuhkan. Tergantung dari kualitas fisik air, suatu unit penyaring air berupa graveltrap atau trashrack mungkin dibutuhkan dalam bangunan intake untuk menghindari tersumbatnya turbin air pada sistem PLTMH. Demikian juga, intake perlu dilengkapi dengan sistem pelimpah untuk menghindari berlebihnya kapasitas air, serta dilengkapi dengan sistem penguras untuk sewaktu-waktu membersihkan intake dari endapan yang terjadi dalam suatu periode tertentu. 3. Pipa Pesat atau Penstock Pipe Pipa penstock digunakan untuk mengalirkan air dari bak intake ke turbin, dimana energi potensial air dirubah menjadi energi kinetik untuk memutar turbin. Ukuran dari pipa penstock tergantung dari besarnya debit air yang harus dialirkan, semakin besar diameter pipa yang digunakan akan memperkecil head losses yang terjadi namun capital costnya makin besar, dan sebaliknya semakin kecil ukuran pipanya akan memperbesar head losses yang terjadi namun capital cost nya semakin kecil. Sebagai acuan dalam penentuan ukuran pipa adalah bahwa kecepatan aliran air dalam pipa adalah berkisar antara 0,6 m/detik sampai dengan 2,5 m/det. 4. Powerhouse dan Tailrace Adalah bangunan yang digunakan untuk melindungi turbin, generator, dan unit kontrol. Powerhouse bisa dibuat sederhana namun fondasinya harus solid. Tailrace adalah adalah kanal untuk mengarahkan aliran air kembali ke saluran irigasi/sungai untuk pemanfaatan lebih lanjut. 5. Turbin Air yang mengalir mempunyai energi hidrolis yang dialirkan ke suatu turbin. Turbin terdiri dari runner yang dihubungkan dengan poros adalah untuk mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis atau daya
poros. Turbin bisa dihubungkan langsung dengan generator atau melalui roda-gigi atau belt dan pulley, tergantung pada putaran turbin yang dihasilkan dan putaran generator yang harus diputar. Pemilihan turbin yang benar merupakan bagian paling penting dalam mendesain sistem microhydro, yang tergantung pada kondisi lapangan dimana turbin akan dipasang, variasi head dan debit aliran dan kualitas airnya.
6. Generator Generator mengubah energi mekanik (putaran poros) menjadi energi listrik. Ada dua tipe generator, yaitu generator synchronous dan asynchronous (umumnya disebut induction generator). Generator sinkron adalah standar generator yang digunakan dalam pembangkit daya listrik dan digunakan pada kebanyakan power plant. Semua generator harus digerakkan pada putaran konstan untuk mengahsilkan daya yang konstan pada frekuensi 50 Hz. Untuk microhydro umumnya digunakan generator 4 kutub dengan putaran sekitar 1.500 rpm. Generator sinkron mempunyai efisiensi antara 75% sampai dengan 90% pada beban penuh, tergantung pada ukuran generatornya. Efisiensi generator induksi berkisar 65% (pada beban sebagian) sampai dengan 75% (pada beban penuh). 7. Drive Systems Untuk menyesuaikan putaran generator dan turbin, pada umumnya pada sistem microhydro dibutuhkan belt dan pulley atau gearbox 8. Controller Turbin air, demikian pula mesin diesel atau bensin, putarannya akan bervariasi sesuai dengan beban yang diberikan. Variasi putaran ini akan sangat mempengaruhi frekuensi dan tegangan output generator yang seharusnya dijaga konstan. Untuk itu dibutuhkan suatu alat untuk mengatasi permasalahan tersebut. Jaman dahulu, biasanya digunakan mechanical speed governor untuk mengatur debit aliran air ke turbin sesuai dengan variasi beban. Namun belakangan ini, Electronic Load Controller (ELC) telah dikembangkan untuk mengatasi permasalahan tersebut pada sistem microhydro. ELC ini didesain untuk mengatur daya output sistem
G. Pemilihan Lokasi PLTMH Faktor yang menentukan dalam pemilihan lokasi PLTMH adalah:
₋ Kemungkingan untuk membangun dilokasi tersebut. ₋ Perencanaan. ₋ Kontruksi bangunan. ₋ Perhitungan anggaran biaya. ₋ Kondisi sedimentasi ₋ Akses jalan yang mudah ₋ Minim bencana alam ₋ Kondisi air, agar dapat menentukan jenis material untuk komponen turbin yang akan dipasang.
H. Debit Debit yang digunakan dalam perencanaan PLTMH adalah debit andalan. Debit andalan didefinisikan sebagai debit yang tersedia guna keperluan tertentu misalnya untuk keperluanirigasi, PLTA, air baku dan lain-lain sepanjangtahun, dengan resiko kegagalan yang telah diperhitungkan (C.D. Soemarto, 1986:214). Flow Duration Curve (FDC) adalah suatu grafik yang memperlihatkan debit sungai selama beberapa waktu tertentu dalam satu tahun. Flow Duration Curve dihasilkan dari kurva debit aliran sungai dengan mengelompokkan keseluruhan 365 data yang ada. Analisis FDC adalah sebuah teknik plot yang menunjukkan hubungan antara nilai dari sebuah besaran dengan frekuensi terjadinya. Informasi penting yang diberikan oleh FDC adalah debit aliran yang melewati lokasi tertentu dan dalam rentang waktu tertentu akan bermanfaat untuk merancang struktur PLTMH yang dibutuhkan.
dibangkitkan tiap tahun. Jika tinggi jatuh efektif maksimum adalah Heff (m), Debit maksimum turbin adalah Q (m^3 /s), efisiensi dari turbin dan generator masing-masing adalah ηt dan ηg maka daya atau tenaga yang dibangkitkan oleh suatu Pembangkit Listrik. Cara kerja pembangkit listrik tenaga mikrohydro ini sangat bergantung pada tiga faktor, yaitu debit air, jatuh ketinggian, dan efisiensi.
K. Bangunan Sipil PLTMH Bangunan sipil yang dimaksud adalah semua bangunan mulai dari bangunan pengambilan, saluran pengarah, bak pengendap hingga rumah pembangkit.
mengalir dan PLTMH tetap dapat beroperasi. Bak pengendap dilengkapi dengan pintu air di hulu saluran. Kemudian diwajidkan terdapat trashrack yang lebih rapat dari trashrack yang terdapat di bangunan pengambilan.
