I. LATAR BELAKANG
Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang menggunakan energy air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrk adalah memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu dan instalasi. Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan adanya air yang mengalir dari suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Kapastitas disini adalah jumlah volume aliran per satuan waktu (flow capacity) sedangkan beda ketinggian atau head adalah beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi.
Kondisi alam di Sewon bantul terdiri dari kawasan yang banyak dialiri oleh sungai, yang utama yaitu sungai Opak kemudian banyak cabang-cabang sungai yang melewati daerah bantul khususnya di daerah Sewon. Sungai-sungai tersebut diantaranya adalah sungai sungai bedog, Kali Oyo dan kali beji. Sehingga dengan kondisi tersebut, pemerintah memanfaatkan potensi yang ada dengan membangun pembangkit listrik tenaga mikrohidro. PLTMH sewon adalah salah satu PLTMH yang dibangun di Indonesia, PLTMH tersebut mempunyai kondisi yang bervariasi namun secara umum permasalahan yang dialami oleh PLTMH adalah perencanaan awal atau desain yang tidak disesuaikan dengan kondisi lingkungan sekitar serta system pemeliharaan dan pengelolaannya.
PLTMH Sewon, Bantul dibangun pada tahun 2003 sebelum terjadi gempa pada tahun 2006. Pada saat itu PLTMH dapat dioperasikan sesuai dengan desain awal dan didistribusikan untuk penerangan jalan di dukuh sewon. Daya yang dihasilkan oleh PLTMH Sewon adalah 3000 Watt sehingga hanya cukup untuk penerangan jalan. Setelah terjadi gempa terjadi kerusakan pada bangunan sipil dan juga kerusakan pada bagian electrical dan mechanical nya. Selain itu juga semua komponen-komponen yang terpasang di power house di curi oleh orang yang tidak bertanggung jawab seperti Turbin dan generator. Namun saat ini, semua perlengkapan PLTMH sudah diperbaharui, bangunan sipil sudah di lakukan perbaikan juga, bahkan bangunan power house dilengkapi dengan bangunan untuk penjaga PLTMH. Permasalahan yang dialami oleh PLTMH sewon saat ini adalah bagaimana mendistribusikan daya yang dihasilkan, karena masyarakat sekitar Sewon telah mendapatkan kebutuhan listrik dari PLN dengan harga yang terjangkau.
Kepemilikan PLTHM sewon saat ini masih di pegang oleh ESDM (Energi Sumber Daya Manusia) propinsi Daerah Istimewa Jogjakarta (DIY) dan belum diserahkan kepemerintahan daerah Bantul. Hal ini disebabkan tidak ada biaya operasional untuk maintenance yang diberikan oleh pemerintah provinsi ke pemerintah daerah, selain itu masyarakat merasa tidak membutuhkan listrik dari PLTMH tersebut. Kepala dukuh sewon menginformasikan bahwa pemerintah provinsi meminta ada salah satu warga yang bersedia untuk melakukan pemeliharaan terhadap PLTMH tersebut tetapi tidak memberikan dana operasional apapun, sehingga tidak ada satu warga pun yang sanggup melakukankannya karena masyarakat sekitar mempunyai mata pencaharian sendiri sebagai petani.
II. PETA WILAYAH
Gambar 1 menunjukkan peta wilayah daerah kabupaten Bantul
Gambar 1 Peta wilayah Bantul
Dari peta dapat terlihat bahwa, kebanyakan air disuplai dari sungai Opak kemudian mengalir kecabang-cabang sungai Bedog, Kali Oyo dan kali Beji.
III. PERMASALAHAN PLTMH SEWON
Dari hasil survey yang telah dilakukan pada hari selasa, 29 Maret 2010 dan hari Jum’at ,2 April 2010 dapat kita identifikasi permasalahan di PLTMH Sewon sehingga tidak dioperasikan. Permasalahan-permasalahan tersebut antara lain:
1. Pendistribusian daya 3000 Watt yang dihasilkan kepada masyarakat daerah Sewon khususnya disekitar PLTMH dibangun.
2. Pendekatan kepada social masyarakat, mengingat di sekitar PLTMH terdapat tambak ikan dan peternak kerbau.
3. Kepedulian dari pemerintah provinsi dalam supply dana untuk proses pemeliharaan power house.
4. Sampah yang mengganggu kinerja turbin
Permasalahan yang timbul adalah masalah social dan secara electrical dan mechanical semua komponen dapat beroperasi dengan baik.
IV. DIAGRAM PLTMH
Menurut William dan Porter (dalam Darmanta Sulistya, 2009) klasifikasi jenis Pembangkit Listrik Tenaga Air sesuai dengan kapasitas pembangkitan sebagai berikut :
1. PLTA skala besar > 100 MW
2. PLTA skala menengah 10 – 100 MW
3. PLTA skala kecil 1 – 10 MW
4. PLTM (Minihidro) 100 KW – 1 MW
5. PLTMH (Mikrohidro) 5 KW – 100 KW
6. Pikohidro < 5 KW
Spesifik mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkit listrik kecil yang menggunakan tenaga air saluran irigasi, sungai atau air terjun alam, dengan cara memanfaatkan tinggi jatuhnya air (head, dalam m) dan jumlah debit airnya (m3/s). Gambar 2 menunjukkan contoh pembangunan keseluruhan PLTMH. Umumnya PLTMH yang dibangun merupakan pembangkit listrik jenis run of river dimana head diperoleh tidak dengan cara membangun bendungan besar, melainkan dengan mengalihkan aliran air sungai ke satu sisi dari sungai dan menjatuhkannya lagi ke sungai pada suatu tempat dimana beda yang diperlukan sudah diperoleh. Air dialirkan ke power house (rumah pembangkit) yang dibangun biasanya dipinggir sungai atau irigasi. Air akan memutar sudu turbin (runner), kemudian air tersebut dikembalikan ke sungai atau irigasi asalnya. Energi mekanik dari putaran poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator.
Gambar 2. Schema PLTMH
V. KOMPONEN-KOMPONEN PLTMH
Aspek-aspek pembangun PLTMH:
a. Civil Engineering (Bangunan Sipil)
Bangunan sipil terdiri dari :
1. Bendungan dan Intake
Berfungsi untuk menaikkan permukaan air dan menjamin pasokan air yang memasuki intake. Sedangkan intake tempat penampungan air yang dilengkapi dengan trashrack untuk mencegah masuknya sampah atau ranting besar dan benda-benda terhanyut yang dapat mengganggu aliran air ke bak penenang.
2. Saluran air (Channel)
Saluran air yang menuju ke penstock atau bak penenang, saluran pembawa mengikuti kontur untuk menjaga elevasi dari air yang salurkan.
3. Bak Penenang (Forebay)
Struktur bak penenang terdiri dari bak pengendap (Settling basin) dan saluran pelimpah (spill way) yang digunakan untuk memindahkan partikel partikel pasir dari air. Fungsi bak pengendap sangat penting untuk melindungi komponen-komponen dari dampak pasir.
4. Pipa Pesat (penstok)
5. Rumah Pembangkit (Power house)
Rumah pembangkit merupakan tempat peralatan electrical mekanik terpasang. Unit turbin beserta didtem transmisi mekanik, generator, panel control terpasang dalam power house.
b. Mechanical Engineering (Mekanik)
Perangkat mekanik yang digunakan dalam PLTMH:
1. Turbin
Digunakan untuk mengubah energy air menjadi gerak. Turbin air dibedakan menjadi 2 yaitu:
Turbin Impuls
Turbin air yang cara kerjanya dengan mengubah seluruh energy air (terdiri dari energy potensial, tekanan dan kecepatan) yang tersedia menjadi energy kinetic untuk memutar turbin sehingga menghasilkan energy putar (puntir). Turbin impalas diperuntukkan untuk head (H) tinggi dan debit air (Q) kecil. Contoh turbin impulse adalah turbin pleton dan crossflow. Gambar 3 menunujukkan jenis turbin impuls yaitu turbin pelton.
Gambar 3 Turbin Pelton
Turbin Reaksi
Adalah turbin air yang cara bekerjanya dengan mengubah seluruh energy air yang tersedia menjadi energy putar (puntir). Turbin dibedakan menjadi dua yaitu turbin Francis, kaplan dan propeller.
Turbin propeller mempunyai karakteristik sudu tetap (Fixed blade)dan sudu yang dapat diatur (adjustable blade). Gambar 4 menunjukkan jenis turbin propeller yaitu Kaplan.
Gambar 4 Turbin Kaplan
2. System transmisi mekanik antara turbin ke generator
Sistem transmisi mekanik berfungsi meneruskan energi mekanik putaran poros turbin ke generator sekaligus menaikkan putaran sesuai spesifikasi generator. Turbin menggerakkan poros yang ber Pulley pada ujung porosnya, energi mekanik diteruskan ke Pulley, dengan menggunakan V Belt ke Pulley generator. Gambar 5 menunjukkan transmisi antara poros turbin dengan poros generator.
Gambar 5 Transmisi Mekanik
c. Electrical Engineering (Kelistrikan)
Perangkat elektrik yang digunakan dalam PLTMH:
1. Generator
Digunakan untuk mengubah energy gerak yang dihasilkan turbin menjadi energy listrik. Generator yang digunakan untuk PLTMH ada dua macam yaitu:
Generator sinkron dan
Bekerjanya generator sinkron berdasarkan pada arus dan tegangan eksitasi yang dikenakan pada generator tersebut.
Generator asinkron.
Generator asinkron disebut juga sebagai generator induksi karena dari motor dijadikan generator. Putaran antara rotor dan stator tidak sama sehingga harus diinduksi dengan menambahkan kapasitor.
2. Sistem control atau proteksi
System control bertugas mengatur kompensasi beban untuk menyeimbangkan beban dengan daya output yang dihasilkan generator dan juga untuk mengatur kestabilan tegangan output. Sedangkan system proteksi digunakan untuk melindungi generator dan generator dari run away speed apabila terjadi beban putus atau drop. System control biasa disebut dengan ELC (Electric Load Control) atau IGC (Induction Generator Control). Beban yang digunakan sebagai beban penyeimbang adalah ballast load. Kapasitas ballast load didesain berlebih (over) sebesar 25% dari kapasitas PLTMH.
Proteksi yang digunakan adalah Arrester dan system peng arde an (Gounding)
3. Sistem distribusi Listrik
System distribusi listrik digunakan untuk mendistribusikan listrik yang dihasilkan oleh generator. Sistem distribusi PLTMH di bedakan menjadi dua yaitu:
ON GRID System
Hasil dari PLTMH akan di transmisikan dan didistribusikan melalui distribusi PLN. Transmisi terendah yang digunakan PLN adalah 20 KV, sehingga minimal daya output PLTMH adalah 100 KWatt. Contoh PLTMH yang on grid dengan PLN adalah PLTMH Talang Krasak sperti ditunjukkan pada gambar 6.
Gambar 6 System On Grid
OFF GRID system
System distribusi Off Grid adalah output daya dari PLTMH langsung disalurkan ke rumah-rumah atau bisa langsung disalurkan dengan menggunakan jaringan sendiri. Gambar 7 menunjukkan system off grid
Gambar 7 System off Grid
VI. TUJUAN DAN PELAKSANAAN SURVEY
Tujuan survey di PLTMH sewon adalah:
1. Untuk malakukan overhaul (Maintenance and Repair) secara sipil, mekanik maupun elektrik.
2. Mengoptimalkan kerja dari PLTMH Sewon yang sementara belum dioperasikan
3. Untuk meningkat kemampuan dan wawasan mahasiswa tentang keberadaan PLTMH
Pelaksanaan Survey pada:
Hari : Selasa dan Jumat
Tanggal : 30 Maret dan 2 April 2010
Jam : 07.00 sampai 16.00
Anggota Surveyer:
1. Agus Wahyudi (Machine Engineer)
2. Bayu Hardiyanto (Machine Engineer)
3. Erliza Yuniarti (Electrical Engineer)
4. Harmini (Electrical Engineer)
5. Maryanto (Electric Engineer)
6. Vickie Igor T (Civil and Geographic Engineer)
VII. HASIL SURVEY
Hasil survey PLTMH sewon diklasifikan dalam 4 aspek:
1. Aspek Civil
Secara umum bagunan sipil masih bagus dan memenuhi standart pembangunan mikro hidro. Bangunan-bangunan sipil yang terdapat pada PLTMH sewon diantaranya:
a. Power House
Power house berukuran 3 meter x 4 meter yang terdiri dari 2 lantai, lantai 1 digunakan untuk menempatkan turbin dan generator, lantai 2 direncanakan untuk penjaga atau operator. Gambar 8 menunjukkan power house di PLTMH Sewon.
Gambar 8 Power House
b. Bendungan
Bendungan air dilakukan dengan menutup pintu air utama supaya air tertampung dan masuk dalam intake. Waktu yang diperlukan untuk menampung air sampai masuk dalam intake adalah 15 menit. Gambar 9 menunjukkan bendungan dan pintu air utama.
Gambar 9 Bendungan dan pintu air
c. Intake dan Trash rack
Ukuran diameter intake hanya 50 cm yang dilengkapi dengan trash rack untuk menyaring sampah agar tidak masuk ke turbin seperti ditunjukkan pada gambar 10.
Gambar 10 Intake, trashrack dan pintu intake
d. Bak penenang (Forebay) dan bak pengendap (Settling basin)
Bak penenang dan pengendap di bangun dengan konstruksi sedikir melingkar seprti ditunjukkan pada gambar 11.
Gambar 11 bak penenang dan pengendap
e. Saluran pembuangan sedimen
Saluran pembuangan sedimen disalurkan dengan menggunakan pipa paralon dengan diameter 20 cm seperti ditunjukkan pada gambar 12.
Gambar 12 Saluran pembuangan sedimen
f. Spill way (Pelimpah) saluran pembuangan
Saluran pelimpah dari turbin, untuk saluran pelimpah air input ditentukan oleh membuka dan menutupnya pintu air masuk melewati intake seperti ditunjukkan pada gambar 13.
Gambar 13 Spill way, saluran pembuangan dan tale race
2. Aspek Mekanik
Aspek-aspek mekanik yang digunakan antara lain:
a. Turbin
Turbin yang digunakan adalah turbin propeller jenis open flum dengan diameter sekitar 50 cm, karena tidak memanfaatkan energy potensial, head dan kecepatan air. Gambar 14 menunjukkan turbin yang digunakan. Turbin dilengkapi dengan guide fan yang digunakan untuk mengatur besar kecil nya air yang masuk pada turbin sehingga menentukan kecepatan berputarnya turbin. Turbin di PLTMH sewon diproduksi oleh Cihanjuang-Bandung.
Gambar 14 Turbin open flume dan guide fan
b. Sistem transmisi mekanik turbin dengan generator
Gambar 15 menunujukkan system transmisi antara turbin dengan generator yang dihubungkan dengan menggunakan sebuah belt.
Gambar 15 Sitem transmisi
3. Aspek Elektrik
Aspek elektrik terdiri dari :
a. Generator
Spesifikasi generator:
Jenis generator : Generator Sinkron
Kecepatan : 1500 rpm
Jumlah kutup : 4 kutup
Kabel dari generator ke panel : 3 meter
Diode penyearah untuk tegangan eksitasi adalah diode kuprok jembatan
Gambar 16a dan 16b menunjukkan generator.
Gambar 16a Generator sinkron
Gambar 16b Dioda penyearah
b. Panel Kontrol
Controller yang digunakan adalah controller secara elektronik (analog) belum menggunakan mikrokontroller untuk mengatur tegangan keluaran. Gambar 17 menunjukkan panel controller.
Gambar 17 Panel Kontroller
4. Aspek Sosial
Pembangunan PLTMH Sewon Bantul berdiri sejak tahun 2003. Sejak dibangunnya PLTMH Sewon Bantul hanya digunakan untuk penerangan jalan kampung dan beroperasi selama kurang lebih 1 tahun. Sewaktu terjadi bencana gempa yang menimpa Daerah Istimewa Yogyakarta pada tahun 2006, bangunan PLTMH ini ikut luluh lantah akibat bencana gempa tersebut. Setelah itu dari pihak instansi ESDM propinsi D.I.Y melakukan renovasi dari segi bangunan sipilnya dan penggantian generator yang hilang ketika bencana gempa di D.I.Y. Setelah renovasi bangunan PLTMH, masyarakat di sekitar PLTMH tersebut tidak juga memanfaatkannya sampai sekarang ini.
Pengoperasian PLTMH ini yang dapat dikatakan cukup singkat, disebabkan tidak adanya masyarakat yang bersedia menjaga dan merawat PLTMH ini, karena tidak adanya dana untuk biaya pemeliharaannya dan masyarakat lebih memilih menggunakan listrik dari PLN. Disamping itu kurangnya sosialisasi dari pihak ESDM ke masyarakat di daerah tersebut, sehingga masyarakat di daerah tersebut belum mengetahui manfaat yang besar dari pembangunan PLTMH tersebut.
VIII. UJI PERFORMANCE PLTMH
Ujian performansi PLTMH dimulai dari penutupan pintu utama sampai pengujian tegangan output dengan pembebanan lampu pijar 75 Watt.
Langkah-langkah pengujian:
1. Pembersihan kerak-kerak yang menempel pada turbin, memberikan pelumas pada engsel-engsel turbin dan pada putaran guide fan, seperti ditunjukkan pada gambar 18.
Gambar 18 Proses pembersihan turbin
2. Penutupan pintu air utama, waktu yang diperlukan sampai air masuk dalam intake sekitar 15 menit. Gambar 19 menjelaskan proses penutupan air pintu utama.
Gambar 19 Proses penutupan pintu air utama
3. Pembukaan pintu air intake
Setelah air mencukupi untuk menhalirkan ke turbin maka pintu air intake dibuka, seperti gambar 20.
Gambar 20 Proses pembukaan pintu air intake dan air mengalir ke intake
4. Guide fan diatur pada posisi tertutup, sampai didapatkan air dalam bak turbin penuh.
Gambar 21 air mengalir ke bak turbin
5. Setelah air melimpah melalui spill way, guide fan mulai dibuka 50 % atau diposisikan pada tengah-tengah.
Hasil pengukuran tegangan dengan menggunakan multi meter dan penunjukkan meteran panel adalah:
a. Pembukaan gude fan 50 % tanpa beban
Tegangan induksi = 24.89 Vdc
Tegangan AC = 230.3 Vac
Gambar 22 guide fan 50 % tanpa beban
b. Pembukaan guide fan 100% tanpa beban
Tegangan AC = 249.3 Vac
Gambar 23 guide fan 50 % tanpa beban
c. Pembukaan guide fan50 % dengan beban lampu 75 watt
Tegangan AC = 223.5 Vac
Gambar 24a guide fan 50 % beban lampu 75 watt
Gambar 24b guide fan 50 % beban lampu 75 watt
Dari hasil tegangan yang dihasilkan pada pembukaan guide fan 50 % berbeban dan tanpa beban, drop tegangan setelah pembebanaan sebesar 230.3V - 223.5 V= 6.8V. Dari data tersebutkan dapat kita simpulkan bahwa tegangan yang dihasilkan generator sinkron mendekati stabil.
Arus pembebanan sebesar 0.2 A, diukur dengan menggunakan Tang meter.
6. Beban ballast load belum dapat kita sambungkan ke panel, karena belum ada jalur ke panel.
Gambar 25 Ballast Load
7. Setelah selesai pengukuran ,pintu air utama dibuka kembali dan pintu air intake di tutup.
Gambar 26 Air dalam bak turbin
IX. PENANGANAN MASALAH
Mengingat kondisi lingkungan sekitar PLTMH yaitu adanya kandang kelompok ternak sapi dan tambak ikan, maka pemanfaatan listrik PLTMH lebih tepat digunakan untuk peningkatan produksi tambak ikan dan pemanfaatan limbah ternak sapi.
1. Pembuatan Biogas
Secara sederhana pemanfaatan limbah ternak menjadi biogas adalah seperti gambar dibawah ini.
Keterangan :
Kotoran sapi ditampung dalam bak penampung (septictank) yang kemudian difermentasi dengan cara menambahkan bakteri katalis untuk menghasilkan biogas yang siap digunakan sebagai kompor gas yang berbahan bakar biogas.
Pemanfaatan listrik dari PLTMH digunakan saat proses pengadukan dalam septictank atau penambahan pompa tekan pada instalasi gas yang dihasilkan untuk mendistribusikan ke pengguna.
2. Penggunaan aerator pada tambak ikan
Aerator adalah sebuah peralatan yang terdiri dari baling-baling dan motor listrik. Aerator ini berfungsi sebagai alat untuk meningkatkan kadar oksigen dalam air tambak, dimana prinsip kerjanya seperti gambar di bawah ini :
Keterangan :
Motor listrik memutar baling-baling yang diposisikan sebagian sudu dimana kondisi baling-baling terendam di dalam air. Motor listrik melalui baling-balingnya akan menimbulkan olakan air, yang dapat menambah kadar oksigen di dalam air kolam.
Besarnya olakan di dalam air, mengakibatkan gerakan ikan bertambah sehingga ikan banyak memerlukan energi untuk bergerak. Energy yang didapat dari makanan yang bertambah banyak, mengakibatkan ikan cepat bertambah besar, sehingga masa panen menjadi pendek.
Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang menggunakan energy air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrk adalah memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu dan instalasi. Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan adanya air yang mengalir dari suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Kapastitas disini adalah jumlah volume aliran per satuan waktu (flow capacity) sedangkan beda ketinggian atau head adalah beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi.
Kondisi alam di Sewon bantul terdiri dari kawasan yang banyak dialiri oleh sungai, yang utama yaitu sungai Opak kemudian banyak cabang-cabang sungai yang melewati daerah bantul khususnya di daerah Sewon. Sungai-sungai tersebut diantaranya adalah sungai sungai bedog, Kali Oyo dan kali beji. Sehingga dengan kondisi tersebut, pemerintah memanfaatkan potensi yang ada dengan membangun pembangkit listrik tenaga mikrohidro. PLTMH sewon adalah salah satu PLTMH yang dibangun di Indonesia, PLTMH tersebut mempunyai kondisi yang bervariasi namun secara umum permasalahan yang dialami oleh PLTMH adalah perencanaan awal atau desain yang tidak disesuaikan dengan kondisi lingkungan sekitar serta system pemeliharaan dan pengelolaannya.
PLTMH Sewon, Bantul dibangun pada tahun 2003 sebelum terjadi gempa pada tahun 2006. Pada saat itu PLTMH dapat dioperasikan sesuai dengan desain awal dan didistribusikan untuk penerangan jalan di dukuh sewon. Daya yang dihasilkan oleh PLTMH Sewon adalah 3000 Watt sehingga hanya cukup untuk penerangan jalan. Setelah terjadi gempa terjadi kerusakan pada bangunan sipil dan juga kerusakan pada bagian electrical dan mechanical nya. Selain itu juga semua komponen-komponen yang terpasang di power house di curi oleh orang yang tidak bertanggung jawab seperti Turbin dan generator. Namun saat ini, semua perlengkapan PLTMH sudah diperbaharui, bangunan sipil sudah di lakukan perbaikan juga, bahkan bangunan power house dilengkapi dengan bangunan untuk penjaga PLTMH. Permasalahan yang dialami oleh PLTMH sewon saat ini adalah bagaimana mendistribusikan daya yang dihasilkan, karena masyarakat sekitar Sewon telah mendapatkan kebutuhan listrik dari PLN dengan harga yang terjangkau.
Kepemilikan PLTHM sewon saat ini masih di pegang oleh ESDM (Energi Sumber Daya Manusia) propinsi Daerah Istimewa Jogjakarta (DIY) dan belum diserahkan kepemerintahan daerah Bantul. Hal ini disebabkan tidak ada biaya operasional untuk maintenance yang diberikan oleh pemerintah provinsi ke pemerintah daerah, selain itu masyarakat merasa tidak membutuhkan listrik dari PLTMH tersebut. Kepala dukuh sewon menginformasikan bahwa pemerintah provinsi meminta ada salah satu warga yang bersedia untuk melakukan pemeliharaan terhadap PLTMH tersebut tetapi tidak memberikan dana operasional apapun, sehingga tidak ada satu warga pun yang sanggup melakukankannya karena masyarakat sekitar mempunyai mata pencaharian sendiri sebagai petani.
II. PETA WILAYAH
Gambar 1 menunjukkan peta wilayah daerah kabupaten Bantul
Gambar 1 Peta wilayah Bantul
Dari peta dapat terlihat bahwa, kebanyakan air disuplai dari sungai Opak kemudian mengalir kecabang-cabang sungai Bedog, Kali Oyo dan kali Beji.
III. PERMASALAHAN PLTMH SEWON
Dari hasil survey yang telah dilakukan pada hari selasa, 29 Maret 2010 dan hari Jum’at ,2 April 2010 dapat kita identifikasi permasalahan di PLTMH Sewon sehingga tidak dioperasikan. Permasalahan-permasalahan tersebut antara lain:
1. Pendistribusian daya 3000 Watt yang dihasilkan kepada masyarakat daerah Sewon khususnya disekitar PLTMH dibangun.
2. Pendekatan kepada social masyarakat, mengingat di sekitar PLTMH terdapat tambak ikan dan peternak kerbau.
3. Kepedulian dari pemerintah provinsi dalam supply dana untuk proses pemeliharaan power house.
4. Sampah yang mengganggu kinerja turbin
Permasalahan yang timbul adalah masalah social dan secara electrical dan mechanical semua komponen dapat beroperasi dengan baik.
IV. DIAGRAM PLTMH
Menurut William dan Porter (dalam Darmanta Sulistya, 2009) klasifikasi jenis Pembangkit Listrik Tenaga Air sesuai dengan kapasitas pembangkitan sebagai berikut :
1. PLTA skala besar > 100 MW
2. PLTA skala menengah 10 – 100 MW
3. PLTA skala kecil 1 – 10 MW
4. PLTM (Minihidro) 100 KW – 1 MW
5. PLTMH (Mikrohidro) 5 KW – 100 KW
6. Pikohidro < 5 KW
Spesifik mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkit listrik kecil yang menggunakan tenaga air saluran irigasi, sungai atau air terjun alam, dengan cara memanfaatkan tinggi jatuhnya air (head, dalam m) dan jumlah debit airnya (m3/s). Gambar 2 menunjukkan contoh pembangunan keseluruhan PLTMH. Umumnya PLTMH yang dibangun merupakan pembangkit listrik jenis run of river dimana head diperoleh tidak dengan cara membangun bendungan besar, melainkan dengan mengalihkan aliran air sungai ke satu sisi dari sungai dan menjatuhkannya lagi ke sungai pada suatu tempat dimana beda yang diperlukan sudah diperoleh. Air dialirkan ke power house (rumah pembangkit) yang dibangun biasanya dipinggir sungai atau irigasi. Air akan memutar sudu turbin (runner), kemudian air tersebut dikembalikan ke sungai atau irigasi asalnya. Energi mekanik dari putaran poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator.
Gambar 2. Schema PLTMH
V. KOMPONEN-KOMPONEN PLTMH
Aspek-aspek pembangun PLTMH:
a. Civil Engineering (Bangunan Sipil)
Bangunan sipil terdiri dari :
1. Bendungan dan Intake
Berfungsi untuk menaikkan permukaan air dan menjamin pasokan air yang memasuki intake. Sedangkan intake tempat penampungan air yang dilengkapi dengan trashrack untuk mencegah masuknya sampah atau ranting besar dan benda-benda terhanyut yang dapat mengganggu aliran air ke bak penenang.
2. Saluran air (Channel)
Saluran air yang menuju ke penstock atau bak penenang, saluran pembawa mengikuti kontur untuk menjaga elevasi dari air yang salurkan.
3. Bak Penenang (Forebay)
Struktur bak penenang terdiri dari bak pengendap (Settling basin) dan saluran pelimpah (spill way) yang digunakan untuk memindahkan partikel partikel pasir dari air. Fungsi bak pengendap sangat penting untuk melindungi komponen-komponen dari dampak pasir.
4. Pipa Pesat (penstok)
5. Rumah Pembangkit (Power house)
Rumah pembangkit merupakan tempat peralatan electrical mekanik terpasang. Unit turbin beserta didtem transmisi mekanik, generator, panel control terpasang dalam power house.
b. Mechanical Engineering (Mekanik)
Perangkat mekanik yang digunakan dalam PLTMH:
1. Turbin
Digunakan untuk mengubah energy air menjadi gerak. Turbin air dibedakan menjadi 2 yaitu:
Turbin Impuls
Turbin air yang cara kerjanya dengan mengubah seluruh energy air (terdiri dari energy potensial, tekanan dan kecepatan) yang tersedia menjadi energy kinetic untuk memutar turbin sehingga menghasilkan energy putar (puntir). Turbin impalas diperuntukkan untuk head (H) tinggi dan debit air (Q) kecil. Contoh turbin impulse adalah turbin pleton dan crossflow. Gambar 3 menunujukkan jenis turbin impuls yaitu turbin pelton.
Gambar 3 Turbin Pelton
Turbin Reaksi
Adalah turbin air yang cara bekerjanya dengan mengubah seluruh energy air yang tersedia menjadi energy putar (puntir). Turbin dibedakan menjadi dua yaitu turbin Francis, kaplan dan propeller.
Turbin propeller mempunyai karakteristik sudu tetap (Fixed blade)dan sudu yang dapat diatur (adjustable blade). Gambar 4 menunjukkan jenis turbin propeller yaitu Kaplan.
Gambar 4 Turbin Kaplan
2. System transmisi mekanik antara turbin ke generator
Sistem transmisi mekanik berfungsi meneruskan energi mekanik putaran poros turbin ke generator sekaligus menaikkan putaran sesuai spesifikasi generator. Turbin menggerakkan poros yang ber Pulley pada ujung porosnya, energi mekanik diteruskan ke Pulley, dengan menggunakan V Belt ke Pulley generator. Gambar 5 menunjukkan transmisi antara poros turbin dengan poros generator.
Gambar 5 Transmisi Mekanik
c. Electrical Engineering (Kelistrikan)
Perangkat elektrik yang digunakan dalam PLTMH:
1. Generator
Digunakan untuk mengubah energy gerak yang dihasilkan turbin menjadi energy listrik. Generator yang digunakan untuk PLTMH ada dua macam yaitu:
Generator sinkron dan
Bekerjanya generator sinkron berdasarkan pada arus dan tegangan eksitasi yang dikenakan pada generator tersebut.
Generator asinkron.
Generator asinkron disebut juga sebagai generator induksi karena dari motor dijadikan generator. Putaran antara rotor dan stator tidak sama sehingga harus diinduksi dengan menambahkan kapasitor.
2. Sistem control atau proteksi
System control bertugas mengatur kompensasi beban untuk menyeimbangkan beban dengan daya output yang dihasilkan generator dan juga untuk mengatur kestabilan tegangan output. Sedangkan system proteksi digunakan untuk melindungi generator dan generator dari run away speed apabila terjadi beban putus atau drop. System control biasa disebut dengan ELC (Electric Load Control) atau IGC (Induction Generator Control). Beban yang digunakan sebagai beban penyeimbang adalah ballast load. Kapasitas ballast load didesain berlebih (over) sebesar 25% dari kapasitas PLTMH.
Proteksi yang digunakan adalah Arrester dan system peng arde an (Gounding)
3. Sistem distribusi Listrik
System distribusi listrik digunakan untuk mendistribusikan listrik yang dihasilkan oleh generator. Sistem distribusi PLTMH di bedakan menjadi dua yaitu:
ON GRID System
Hasil dari PLTMH akan di transmisikan dan didistribusikan melalui distribusi PLN. Transmisi terendah yang digunakan PLN adalah 20 KV, sehingga minimal daya output PLTMH adalah 100 KWatt. Contoh PLTMH yang on grid dengan PLN adalah PLTMH Talang Krasak sperti ditunjukkan pada gambar 6.
Gambar 6 System On Grid
OFF GRID system
System distribusi Off Grid adalah output daya dari PLTMH langsung disalurkan ke rumah-rumah atau bisa langsung disalurkan dengan menggunakan jaringan sendiri. Gambar 7 menunjukkan system off grid
Gambar 7 System off Grid
VI. TUJUAN DAN PELAKSANAAN SURVEY
Tujuan survey di PLTMH sewon adalah:
1. Untuk malakukan overhaul (Maintenance and Repair) secara sipil, mekanik maupun elektrik.
2. Mengoptimalkan kerja dari PLTMH Sewon yang sementara belum dioperasikan
3. Untuk meningkat kemampuan dan wawasan mahasiswa tentang keberadaan PLTMH
Pelaksanaan Survey pada:
Hari : Selasa dan Jumat
Tanggal : 30 Maret dan 2 April 2010
Jam : 07.00 sampai 16.00
Anggota Surveyer:
1. Agus Wahyudi (Machine Engineer)
2. Bayu Hardiyanto (Machine Engineer)
3. Erliza Yuniarti (Electrical Engineer)
4. Harmini (Electrical Engineer)
5. Maryanto (Electric Engineer)
6. Vickie Igor T (Civil and Geographic Engineer)
VII. HASIL SURVEY
Hasil survey PLTMH sewon diklasifikan dalam 4 aspek:
1. Aspek Civil
Secara umum bagunan sipil masih bagus dan memenuhi standart pembangunan mikro hidro. Bangunan-bangunan sipil yang terdapat pada PLTMH sewon diantaranya:
a. Power House
Power house berukuran 3 meter x 4 meter yang terdiri dari 2 lantai, lantai 1 digunakan untuk menempatkan turbin dan generator, lantai 2 direncanakan untuk penjaga atau operator. Gambar 8 menunjukkan power house di PLTMH Sewon.
Gambar 8 Power House
b. Bendungan
Bendungan air dilakukan dengan menutup pintu air utama supaya air tertampung dan masuk dalam intake. Waktu yang diperlukan untuk menampung air sampai masuk dalam intake adalah 15 menit. Gambar 9 menunjukkan bendungan dan pintu air utama.
Gambar 9 Bendungan dan pintu air
c. Intake dan Trash rack
Ukuran diameter intake hanya 50 cm yang dilengkapi dengan trash rack untuk menyaring sampah agar tidak masuk ke turbin seperti ditunjukkan pada gambar 10.
Gambar 10 Intake, trashrack dan pintu intake
d. Bak penenang (Forebay) dan bak pengendap (Settling basin)
Bak penenang dan pengendap di bangun dengan konstruksi sedikir melingkar seprti ditunjukkan pada gambar 11.
Gambar 11 bak penenang dan pengendap
e. Saluran pembuangan sedimen
Saluran pembuangan sedimen disalurkan dengan menggunakan pipa paralon dengan diameter 20 cm seperti ditunjukkan pada gambar 12.
Gambar 12 Saluran pembuangan sedimen
f. Spill way (Pelimpah) saluran pembuangan
Saluran pelimpah dari turbin, untuk saluran pelimpah air input ditentukan oleh membuka dan menutupnya pintu air masuk melewati intake seperti ditunjukkan pada gambar 13.
Gambar 13 Spill way, saluran pembuangan dan tale race
2. Aspek Mekanik
Aspek-aspek mekanik yang digunakan antara lain:
a. Turbin
Turbin yang digunakan adalah turbin propeller jenis open flum dengan diameter sekitar 50 cm, karena tidak memanfaatkan energy potensial, head dan kecepatan air. Gambar 14 menunjukkan turbin yang digunakan. Turbin dilengkapi dengan guide fan yang digunakan untuk mengatur besar kecil nya air yang masuk pada turbin sehingga menentukan kecepatan berputarnya turbin. Turbin di PLTMH sewon diproduksi oleh Cihanjuang-Bandung.
Gambar 14 Turbin open flume dan guide fan
b. Sistem transmisi mekanik turbin dengan generator
Gambar 15 menunujukkan system transmisi antara turbin dengan generator yang dihubungkan dengan menggunakan sebuah belt.
Gambar 15 Sitem transmisi
3. Aspek Elektrik
Aspek elektrik terdiri dari :
a. Generator
Spesifikasi generator:
Jenis generator : Generator Sinkron
Kecepatan : 1500 rpm
Jumlah kutup : 4 kutup
Kabel dari generator ke panel : 3 meter
Diode penyearah untuk tegangan eksitasi adalah diode kuprok jembatan
Gambar 16a dan 16b menunjukkan generator.
Gambar 16a Generator sinkron
Gambar 16b Dioda penyearah
b. Panel Kontrol
Controller yang digunakan adalah controller secara elektronik (analog) belum menggunakan mikrokontroller untuk mengatur tegangan keluaran. Gambar 17 menunjukkan panel controller.
4. Aspek Sosial
Pembangunan PLTMH Sewon Bantul berdiri sejak tahun 2003. Sejak dibangunnya PLTMH Sewon Bantul hanya digunakan untuk penerangan jalan kampung dan beroperasi selama kurang lebih 1 tahun. Sewaktu terjadi bencana gempa yang menimpa Daerah Istimewa Yogyakarta pada tahun 2006, bangunan PLTMH ini ikut luluh lantah akibat bencana gempa tersebut. Setelah itu dari pihak instansi ESDM propinsi D.I.Y melakukan renovasi dari segi bangunan sipilnya dan penggantian generator yang hilang ketika bencana gempa di D.I.Y. Setelah renovasi bangunan PLTMH, masyarakat di sekitar PLTMH tersebut tidak juga memanfaatkannya sampai sekarang ini.
Pengoperasian PLTMH ini yang dapat dikatakan cukup singkat, disebabkan tidak adanya masyarakat yang bersedia menjaga dan merawat PLTMH ini, karena tidak adanya dana untuk biaya pemeliharaannya dan masyarakat lebih memilih menggunakan listrik dari PLN. Disamping itu kurangnya sosialisasi dari pihak ESDM ke masyarakat di daerah tersebut, sehingga masyarakat di daerah tersebut belum mengetahui manfaat yang besar dari pembangunan PLTMH tersebut.
VIII. UJI PERFORMANCE PLTMH
Ujian performansi PLTMH dimulai dari penutupan pintu utama sampai pengujian tegangan output dengan pembebanan lampu pijar 75 Watt.
Langkah-langkah pengujian:
1. Pembersihan kerak-kerak yang menempel pada turbin, memberikan pelumas pada engsel-engsel turbin dan pada putaran guide fan, seperti ditunjukkan pada gambar 18.
Gambar 18 Proses pembersihan turbin
2. Penutupan pintu air utama, waktu yang diperlukan sampai air masuk dalam intake sekitar 15 menit. Gambar 19 menjelaskan proses penutupan air pintu utama.
Gambar 19 Proses penutupan pintu air utama
3. Pembukaan pintu air intake
Setelah air mencukupi untuk menhalirkan ke turbin maka pintu air intake dibuka, seperti gambar 20.
Gambar 20 Proses pembukaan pintu air intake dan air mengalir ke intake
4. Guide fan diatur pada posisi tertutup, sampai didapatkan air dalam bak turbin penuh.
Gambar 21 air mengalir ke bak turbin
5. Setelah air melimpah melalui spill way, guide fan mulai dibuka 50 % atau diposisikan pada tengah-tengah.
Hasil pengukuran tegangan dengan menggunakan multi meter dan penunjukkan meteran panel adalah:
a. Pembukaan gude fan 50 % tanpa beban
Tegangan induksi = 24.89 Vdc
Tegangan AC = 230.3 Vac
Gambar 22 guide fan 50 % tanpa beban
b. Pembukaan guide fan 100% tanpa beban
Tegangan AC = 249.3 Vac
Gambar 23 guide fan 50 % tanpa beban
c. Pembukaan guide fan50 % dengan beban lampu 75 watt
Tegangan AC = 223.5 Vac
Gambar 24a guide fan 50 % beban lampu 75 watt
Gambar 24b guide fan 50 % beban lampu 75 watt
Dari hasil tegangan yang dihasilkan pada pembukaan guide fan 50 % berbeban dan tanpa beban, drop tegangan setelah pembebanaan sebesar 230.3V - 223.5 V= 6.8V. Dari data tersebutkan dapat kita simpulkan bahwa tegangan yang dihasilkan generator sinkron mendekati stabil.
Arus pembebanan sebesar 0.2 A, diukur dengan menggunakan Tang meter.
6. Beban ballast load belum dapat kita sambungkan ke panel, karena belum ada jalur ke panel.
Gambar 25 Ballast Load
7. Setelah selesai pengukuran ,pintu air utama dibuka kembali dan pintu air intake di tutup.
Gambar 26 Air dalam bak turbin
IX. PENANGANAN MASALAH
Mengingat kondisi lingkungan sekitar PLTMH yaitu adanya kandang kelompok ternak sapi dan tambak ikan, maka pemanfaatan listrik PLTMH lebih tepat digunakan untuk peningkatan produksi tambak ikan dan pemanfaatan limbah ternak sapi.
1. Pembuatan Biogas
Secara sederhana pemanfaatan limbah ternak menjadi biogas adalah seperti gambar dibawah ini.
Keterangan :
Kotoran sapi ditampung dalam bak penampung (septictank) yang kemudian difermentasi dengan cara menambahkan bakteri katalis untuk menghasilkan biogas yang siap digunakan sebagai kompor gas yang berbahan bakar biogas.
Pemanfaatan listrik dari PLTMH digunakan saat proses pengadukan dalam septictank atau penambahan pompa tekan pada instalasi gas yang dihasilkan untuk mendistribusikan ke pengguna.
2. Penggunaan aerator pada tambak ikan
Aerator adalah sebuah peralatan yang terdiri dari baling-baling dan motor listrik. Aerator ini berfungsi sebagai alat untuk meningkatkan kadar oksigen dalam air tambak, dimana prinsip kerjanya seperti gambar di bawah ini :
Keterangan :
Motor listrik memutar baling-baling yang diposisikan sebagian sudu dimana kondisi baling-baling terendam di dalam air. Motor listrik melalui baling-balingnya akan menimbulkan olakan air, yang dapat menambah kadar oksigen di dalam air kolam.
Besarnya olakan di dalam air, mengakibatkan gerakan ikan bertambah sehingga ikan banyak memerlukan energi untuk bergerak. Energy yang didapat dari makanan yang bertambah banyak, mengakibatkan ikan cepat bertambah besar, sehingga masa panen menjadi pendek.
