REVITALISASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO … · Nilai BCR sebesar 0,7485 mengindikasikan...

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


commit to user


commit to user

iii


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.


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.


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.


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


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


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


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


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


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


commit to user

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A. Data Skripsi

Lampiran B. Gambar Penelitian

Lampiran C. Data Penelitian

Lampiran D. Analisis Data


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).


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).


commit to user

REVITALISASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO … · Nilai BCR sebesar 0,7485 mengindikasikan...

Documents

Transcript of REVITALISASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO … · Nilai BCR sebesar 0,7485 mengindikasikan...