revitalisasi pembangkit listrik tenaga mikro hidro … · nilai bcr sebesar 0,7485 mengindikasikan...
TRANSCRIPT
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
REVITALISASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO
(PLTMH) NAWANGAN PACITAN
REVITALISATION MICRO HYDRO POWER PLANT
(MHP) NAWANGAN PACITAN
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Disusun oleh:
INDRA BAGUS KRISTIARNO
NIM I 0109040
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
MOTTO
“ For with God Nothing will be impossible “
Luke 1 : 37
PERSEMBAHAN
Puji Syukur kepada Tuhanku Yesus Kristus atas kasih-Nya kepadaku sampai
saat ini dan seterusnya.
Kedua orang tua saya bapak Yohanes Sutarno dan ibu saya Sunarti yang selalu
mendampingi, mendidik dan memberikan semuanya kepada saya, terima kasih
untuk kesabaran, perhatian, doa, dan kasih sayang yang diberikan setiap harinya.
Kakak saya Ira Krisminarti sekeluarga dan Evi Ayu Krisminarti sekeluarga yang
selalu mengingatkan, menyuruh, memberi dukungan dalam menyelesaikan
skripsi secepat mungkin.
Ibu Rintis Hadiani dan Bapak Solichin atas bimbingan, arahan, nasehat dan ilmu
serta kesabaran yang luar biasa dalam membimbing saya.
Badan Penelitian, Pengembangan, dan Statistik Kabupaten Pacitan, dan Dr.
Suprijadi (FP UNS), Serta semua pihak yang terlibat dalam penelitian ini.
Deandra Astried, Lutfi, Andika, Lintang, Raras dan Mas Sigit yang telah banyak
membantu dalam menyelesaikan skripsi ini.
Kawan-kawan Sipil angkatan 2009 yang telah banyak membantu dan selalu
memberi dukungan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
ABSTRAK
Indra bagus kristiarno, Solichin, dan Rintis hadiani. 2013. Revitalisasi
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Nawangan Pacitan.
Skripsi. Jurusan Teknik Sipil. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret.
Surakarta.
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Nawangan ini berlokasi di desa
Nawangan kecamatan Nawangan kabupaten Pacitan. Hal – hal yang perlu
diperhatikan sebagai komponen utama Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro
(PLTMH) yaitu ketersediaan debit, diameter pipa pesat, turbin dan bangunan
penunjang lainnya guna menghasilkan daya listrik yang maksimal. Penelitian ini
bertujuan untuk menganalisis dan merevitalisasi apa saja yang dapat dilakukan
terhadap bangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Nawangan
ini.
Penelitian ini dilakukan dengan cara analitis deskriptif kuantitatif. Lokasi
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Nawangan yaitu di sungai
Kedung Pasang desa Nawangan kecamatan Nawangan kabupaten Pacitan.
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Nawangan telah beroperasi
akan tetapi daya yang dihasilkan tidak stabil saat musim kemarau. Revitalisasi yang
dapat dilakukan yaitu dengan memperbesar diameter pipa penstock yang semula 25
cm menjadi 31,8 cm dan mengganti Turbin lama dengan turbin yang baru. Hasil
analisis penelitian ini menghasilkan debit andalan rata-rata sebesar 0,1453 m3/dt
tetapi pada bulan januari dan juni I sampai oktober III debit andalan mendekati 0
m3/dt dan tinggi head 18,3610 m. Besarnya potensi daya listrik yang dihasilkan
pada kondisi existing sebesar 299,9402 kW per tahun. Besarnya potensi daya listrik
rencana berdasarkan kondisi existing menghasilkan daya listrik sebesar 488,0459
kW per tahun. Nilai BCR sebesar 0,7485 mengindikasikan bahwa perencanaan ini
tidak layak dilakukan karena besarnya benefit lebih kecil dari pada biaya total
pembangunan.
Kata Kunci : Revitalisasi, PLTMH, Peningkatan produksi listrik, pipa pesat, daya
listrik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ABSTRACK
Indra bagus kristiarno, Solichin, dan Rintis hadiani. 2013. Revitalisation Micro
Hydro Power Plant (MHP) Nawangan Pacitan. Thesis. Department of Civil
Engineering. Faculty of Engineering. Sebelas Maret University. Surakarta.
Micro Hydro Power ( MHP ) is located in the village Nawangan, Nawangan districts
Pacitan district. The things that need to be considered as a major component of
Micro Hydro Power ( MHP ) is the availability of discharge, rapid pipe diameter,
the turbine building and other support in order to generate maximum power. This
study aims to analyze and revitalize what can be done to the building Micro Hydro
Power ( MHP ) Nawangan.
This research was carried out by means of analytical quantitative descriptive.
Location Micro Hydro Power ( MHP ) is in the river Kedung Pasang, Nawangan
village, Nawangan districts, Pacitan district. Micro Hydro Power ( MHP ) has been
operating Nawangan but unstable power generated during the dry season.
Revitalization to do that is by increasing the diameter of the penstock pipe which
was originally 25 cm to 31.8 cm and replacing old turbines with new turbines. The
results of this analysis resulted in an average discharge mainstay of 0.1453 m3/sec
but in January and June I through III October mainstay near 0 m3/sec discharge and
high head 18.3610 m. The magnitude of the potential power output of the existing
condition of 299.9402 kW per year. The amount of potential electric power
generating plans based on existing conditions at 488.0459 kW of electrical power
per year. BCR value of 0.7485 indicates that this plan is not feasible because of the
amount of benefits is less than the total cost of construction.
Keyword : Revitalization, micro hydro power plant, increase electricity production,
penstock, electrical power.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan YME atas kasih-Nya sehingga penulis
dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul ”REVITALISASI
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) NAWANGAN
PACITAN” guna memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Teknik di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Penyusunan tugas akhir ini dapat berjalan lancar tidak lepas dari bimbingan,
dukungan, dan motivasi dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati, pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada:
1. Segenap Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Segenap Pimpinan Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
3. Ir. Solichin, MT selaku dosen pembimbing I.
4. Dr. Ir. Rr. Rintis Hadiani, MT selaku dosen pembimbing II sekaligus dosen
pembimbing akademik.
5. Dosen Penguji skripsi Ir. Suyanto, MM dan Ir. Siti Qomariyah, MSc.
6. Badan Penelitian, Pengembangan, dan Statistik Kabupaten Pacitan, dan Dr.
Suprijadi (FP UNS), Serta semua pihak yang terlibat dalam penelitian ini
7. Segenap bapak dan ibu dosen pengajar di Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
8. Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Sipil 2009.
9. Semua pihak dan instansi yang telah membantu dalam penyusunan laporan tugas
akhir ini.
Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis
mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa
mendatang.
Surakarta, Desember 2013
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
70
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL…………………………...………………………………….i
HALAMAN PERSETUJUAN ................................... Error! Bookmark not defined.
HALAMAN PENGESAHAN.................................... Error! Bookmark not defined.
MOTTO .................................................................................................................... ii
PERSEMBAHAN .................................................................................................... iv
ABSTRAK ............................................................................................................... v
ABSTRACK ............................................................................................................ vi
KATA PENGANTAR ............................................................................................. vii
DAFTAR ISI.......................................................................................................... viii
DAFTAR TABEL .................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xiii
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL ......................................................................... xiv
BAB 1 PENDAHULUAN ......................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ......................................................................................... 2
1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................................ 2
1.5 Manfaat Penelitian ...................................................................................... 3
1.5.1 Manfaat Praktis ............................................................................. 3
1.5.2 Manfaat teoritis ............................................................................. 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ............................................... 4
2.1 Tinjauan Pustaka ........................................................................................ 4
2.2 Dasar Teori ................................................................................................ 6
2.2.1 Analisis Data ................................................................................. 6
2.2.1.1 Data Lapangan .................................................................. 6
2.2.1.2 Data evapotranspirasi ......................................................... 8
2.2.1.3 Curah Hujan Rerata Dasarian dengan metode rata-rata
aritmatik ........................................................................... 9
2.2.1.4 Metode NRECA ................................................................. 9
2.2.1.5 Metode tahun dasar perencanaan (Basic Year) ................... 11
2.2.1.6 Debit Andalan ................................................................. 12
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
2.2.2 Perencanaan kemampuan tenaga air .............................................. 12
2.2.2.1 Tinggi Jatuh (head) .......................................................... 12
2.2.2.2 Daya yang dapat dihasilkan .............................................. 12
2.2.3 Perencanaan bangunan Mikro Hidro ............................................. 13
2.2.3.1 Bendung ......................................................................... 13
2.2.3.2 Bak Penenang .................................................................. 13
2.2.3.3 Pipa Pesat (Penstock) ....................................................... 13
2.2.3.4 Turbin ............................................................................. 15
2.2.4 Analisis Ekonomi ........................................................................ 16
2.2.4.1 Analisis Ratio Manfaat Biaya (BCR = Benefit Cost Ratio) . 16
2.2.4.2 Analisis Nilai Netto Sekarang (NPV = Net Present Value) . 17
2.2.4.3 Analisis Tingkat Pengembalian Internal (IRR atau EIRR =
Economic Internal Rate of Return) .................................... 17
BAB 3 METODE PENELITIAN ............................................................................. 19
3.1 Metode Penelitian ..................................................................................... 19
3.2 Lokasi Penelitian ...................................................................................... 19
3.3 Data yang Dibutuhkan .............................................................................. 20
3.4 Alat yang Digunakan ................................................................................ 21
3.4.1 Alat bantu survei lokasi ................................................................ 21
3.4.2 Alat bantu perhitungan dan penyusunan Tugas akhir ...................... 21
3.5 Tahapan Penelitian ................................................................................... 21
BAB 4 ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN .................................................... 23
4.1 Analisis Data ............................................................................................ 23
4.1.1 Analisis Data Lapangan ............................................................... 23
4.1.1.1 Data Hasil Survei ............................................................. 23
4.1.1.2 Perhitungan Beda Tinggi (∆H).......................................... 25
4.1.2 Evapotranspirasi .......................................................................... 26
4.1.3 Analisis Curah Hujan Dasarian ..................................................... 27
4.1.4 Analisis Debit.............................................................................. 32
4.1.4.1 Analisis Debit Aliran ....................................................... 32
4.1.4.2 Analisis Debit Andalan .................................................... 36
4.1.5 Analisis Bangunan Sipil PLTMH kondisi existing ......................... 40
4.1.5.1 Bendung Kondisi Existing ................................................ 40
4.1.5.2 Bak Penenang Kondisi Existing ........................................ 40
4.1.5.3 Pipa Penstock kondisi existing .......................................... 41
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
70
4.1.6 Analisis Potensi Produksi Listrik .................................................. 42
4.1.6.1 Analisis Produksi Listrik Berdasarkan Data Existing .......... 42
4.1.6.2 Analisis Produksi Listrik Berdasarkan Desain Rencana ...... 53
4.1.6.3 Perbandingan hasil penjualan energi listrik rencana dan hasil
penjualan energi listrik existing ........................................ 66
4.1.7 Analisis ekonomi ......................................................................... 66
4.1.7.1 Rencana anggaran biaya ................................................... 67
4.1.7.2 Analisis ekonomi teknik .................................................. 73
4.2 Pembahasan ............................................................................................. 75
4.2.1 Analisia debit andalan .................................................................. 75
4.2.2 Analisis potensi produksi listrik .................................................... 75
4.2.3 Analisis ekonomi ......................................................................... 76
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 77
5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 77
5.2 Saran ....................................................................................................... 78
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 79
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Daerah Operasi Turbin ............................................................................. 16
Tabel 4.1. Data Evapotranspirasi yang dipakai ........................................................... 27
Tabel 4.2. Data curah hujan harian stasiun hujan Nawangan Grindulu tahun 2000 ........ 28
Tabel 4.3. Data curah hujan harian stasiun hujan Watu Gede tahun 2000 ..................... 29
Tabel 4.4. Data curah hujan harian rerata tahun 2000 ................................................. 30
Tabel 4.5. Data curah hujan dasarian tahun 2000-2010 ............................................... 31
Tabel 4.6. Rekapitulasi hasil perhitungan debit aliran (m3/dt) menggunakan metode
NRECA................................................................................................... 35
Tabel 4.7. Debit Rerata metode NRECA .................................................................... 36
Tabel 4.8. Debit Rerata tahunan diurutkan dari kecil ke besar ..................................... 37
Tabel 4.9. Debit andalan (Q80) berdasarkan metode tahun dasar perencanaan (Basic Year)
.............................................................................................................. 38
Tabel 4.10. Potensi daya listrik berdasarkan kondisi existing ...................................... 45
Tabel 4.11. Potensi energi listrik dan hasil penjualan energi listrik berdasarkan kondisi
existing ................................................................................................... 49
Tabel 4.12. Benefit hasil penjualan energi listrik berdasarkan jumlah pengguna listrik
kondisi existing ....................................................................................... 52
Tabel 4.13. Potensi daya listrik rencana ..................................................................... 56
Tabel 4.14. Potensi energi listrik dan hasil penjualan energi listrik berdasarkan desain
rencana ................................................................................................... 62
Tabel 4.15. Benefit hasil penjualan energi listrik berdasarkan jumlah pengguna listrik
rencana ................................................................................................... 65
Tabel 4.16. Perbandingan hasil penjualan energi listrik rencana dan hasil penjualan energi
listrik existing. ........................................................................................ 66
Tabel 4.17. Spesifikasi dan volume perkerjaan .......................................................... 67
Tabel 4.18. Daftar harga satuan upah ........................................................................ 68
Tabel 4.19. Daftar harga satuan bahan ....................................................................... 68
Tabel 4.20. Daftar harga satuan pekerjaan (HSP) ....................................................... 69
Tabel 4.21. Total rencana anggaran biaya .................................................................. 72
Tabel 4.22. Rekapitulasi rencana anggaran biaya ....................................................... 73
Tabel 4.23. Biaya pemeliharaan dan perawatan .......................................................... 73
Tabel 4.24. Tabel perhitungan nilai BCR, IRR dan NPV. ........................................... 74
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
70
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Pengukuran beda tinggi dengan cara tachymetri........................................ 8
Gambar 2.2. Grafik perbandingan penguapan nyata dan potensial (AET/PET Ratio) (KP-
Jaringan Irigasi 01) ............................................................................... 11
Gambar 3.1. Peta Lokasi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH)Nawangan
Pacitan ................................................................................................. 19
Gambar 3.2. Lokasi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Nawangan
Pacitan dengan Google earth ................................................................. 20
Gambar 3.3. Bagan Alir Penelitian ............................................................................ 22
Gambar 4.1. Foto lokasi Bendung dan Bak Penenang PLTMH Nawangan ................... 24
Gambar 4.2. Foto kegiatan survei di PLTMH Nawangan ........................................... 24
Gambar 4.3. Grafik Debit Andalan metode Basic Year (Q80) ....................................... 39
Gambar 4.4. Grafik potensi daya listrik kondisi existing ............................................. 47
Gambar 4.5. Grafik potensi daya listrik rencana ......................................................... 58
Gambar 4.6. Grafik perbandingan potensi daya listrik rencana dengan potensi daya listrik
existing ................................................................................................ 59
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A. Data Skripsi
Lampiran B. Gambar Penelitian
Lampiran C. Data Penelitian
Lampiran D. Analisis Data
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
70
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
H = Beda tinggi antara titik A dan B.
A = Luas area (km2).
AET = Evapotranspirasi actual (mm).
b = Celah antar 2 elemen (cm).
BA = Bacaan benang atas.
BB = Bacaan benang bawah.
BT = Bacaan benang tengah.
D = Diameter pipa (m).
D = Jarak datar (m).
D’ = Jarak miring (m).
DF = Aliran langsung (direct flow).
Do = jari – jari penstock (m).
EM = Kelebihan kelengasan (excess moist).
EMR = Rasio kelebihan kelengasan (excess moist ratio).
f = Koefisien gesekan Darcy-Weisback.
g = Percepatan gravitasi (m2/det).
GWF = Aliran air tanah (ground water flow).
GWS = Tampungan air tanah (ground water storage).
Hbruto = Tinggi jatuh bruto (m).
Heff = Tinggi jatuh efektif (m).
Heff = Tinggi jatuh efektif (m).
Hlosses = Tinggi jatuh dari tekanan air yang hilang (m).
I = Tinggi alat (m).
K = Koefisien losses untuk elemen.
k = Koefisien bentuk ujung pipa.
L = Panjang pipa (m).
m = Sudut miring.
N = Nominal.
n = kla ulang pengamatan yang diinginkan.
Ppipa = Tinggi tekanan air dalam pipa pesat (kg/cm2).
P = Daya yang dihasilkan (kW).
P1 = Parameter yang menggambarkan karakteristik tanah permukaan.
P2 = Parameter yang menggambarkan karakteristik tanah bagian dalam.
PET = Evapotranspirasi potensial (Eto), mm.
Q = Debit air yang direncanakan (m3/det).
Qaliran = Debit aliran rerata (m3/dt).
Qandalan = Debit andalan (m3/dt)
R80 = debit andalan yang dipakai dalam perhitungan basic year.
Ra = Curah hujan tahunan (mm).
Rb = Curah hujan bulanan (mm).
t = Tebal elemen (cm).
to = Tebal pipa penstock (mm).
V = Kecepatan Aliran (m2/s).
Vo = Kecepatan rata-rata dalam aliran (m3/det).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xv
WB = Keseimbangan air (water balance).
Wi = Tampungan kelengasan tanah.
Wo = Tampungan kelengasan awal.
z = Sudut zenith = 90o – m.
α = Sudut kemiringan trash rack (°).
ε = Korosi plat yang diijinkan.
η = Efisiensi sambungan las.
σ = Tegangan ijin bahan penstock (kg/cm2).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user