Majalah Energi

sustainable energy monthly magazine

1. Sejarah Perkembangan Mikrohidro


Perkembangan mikrohidro bermula dari permasalahan sebuah daerah yang terpencil yang memiliki banyak aliran sungai dan tidak mendapat pasokan listrik karena daerah tersebut tidak dapat dijangkau untuk menyalurkan jaringan listrik dari pembangkit listrik pusat. Daerah tersebut memiliki potensi untuk didirikan pembangkit listrik tenaga air dengan daya yang dihasilkan dalam skala mikro, kurang dari 100 KW, sehingga penggunaan pembangkit dengan prinsip mikrohidro sesuai untuk daerah tersebut. Pembangkit listrik ini menggunakan tenaga air seperti sistem irigasi, sungai yang dibendung atau air terjun.

Di Nepal, sejarah mikrohidro berawal dari sebuah pabrik air tradisonal (ghatta) yang digunakan untuk menggiling tepung yang dimodifikasi dengan menggunakan turbin sehingga dapat menghasilkan listrik. Ghatta ini memiliki tujuan utama untuk menghasilkan listrik yang mendukung kegiatan pengolahan hasil pertanian dan memiliki fungsi sekunder yaitu sebagai pembangkit dengan prinsip mikrohidro. Topografi Nepal yang memiliki 6000 sungai dan memiliki bukit-bukit yang tinggi memiliki potensi untuk menghasilkan daya hingga 42 MW. Di Indonesia, pendirian PLTMH (Pembangkit Listrik Mikro Hidro) sangat berpotensi karena Indonesia merupakan negara yang memiliki banyak sungai dan potensi perairan yang besar. Salah satunya pendirian PLTMH di desa Tenganan, Bali, mampu menghasilkan 12.500 Watt yang digunakan untuk menggerakkan mesin penggiling beras sehingga mampu menghasilkan 500 ton beras setiap kali panen. PLTMH ini memanfaatkan aliran sungai Bahu yang melintasi desa dengan debit air sekitar 350 liter/detik. Saat ini, banyak negara yang memakai prinsip mikrohidro untuk menghasilkan listrik diantaranya adalah cina. Negara Cina sedang mengembangkan industri tenaga air yang dapat menghasilkan daya hingga 19 GW dan listrik keluaran tahunan hingga 64 TWh sehingga dapat menyalurkan listrik ke 300 juta orang.


2. Prinsip Kerja Umum dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

PLT Mikrohidro pada prinsipnya memanfaatkan perbedaan ketinggian dan jumlah debit air per detik yang ada pada aliran air saluran irigasi, sungai atau air terjun. Aliran air ini akan memutar poros turbin sehingga menghasilkan energi mekanik. Energi ini selanjutnya menggerakkan generator dan menghasilkan listrik.

PLTMH pada umumnya memiliki bendungan untuk mengatur aliran air yang akan dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak PLTMH. Di dekat bendungan terdapat bangunan pengambilan air (intake). Kemudian terdapat pula saluran penghantar yang berfungsi mengalirkan air dari intake. Saluran ini dilengkapi dengan saluran pelimpah pada setiap jarak tertentu untuk mengeluarkan air yang berlebih.

Selain itu, PLTMH memiliki kolam penenang (forebay) untuk menenangkan aliran air yang akan masuk ke turbin dan mengarahkannya masuk ke pipa pesat (penstok). Pipa pesat berfungsi mengalirkan air sebelum masuk ke turbin. Dalam pipa ini, energi potensial air di kolam penenang diubah menjadi energi kinetik yang akan memutar roda.

Setelah keluar dari pipa pesat, air akan memasuki turbin pada bagian inlet. Di dalamnya terdapat guided vane untuk mengatur pembukaan dan penutupan turbin serta mengatur jumlah air yang masuk ke runner/blade (komponen utama turbin). Runner terbuat dari baja dengan kekuatan tarik tinggi yang dilas pada dua buah piringan sejajar.
Aliran air akan memutar runner dan menghasilkan energi kinetik yang akan memutar poros turbin. Energi yang timbul akibat putaran poros kemudian ditransmisikan ke generator. Daya poros dari turbin ini harus ditransmisikan ke generator agar dapat diubah menjadi energi listrik.

Sistem transmisi daya poros pada generator dapat berupa sistem transmisi langsung (daya poros langsung dihubungkan dengan poros generator dengan bantuan kopling), atau sistem transmisi daya tidak langsung, yaitu menggunakan sabuk atau belt untuk memindahkan daya antara dua poros sejajar. Keuntungan sistem transmisi langsung adalah lebih kompak, mudah dirawat, dan efisiensinya lebih tinggi. Gearbox dapat digunakan untuk mengoreksi rasio kecepatan putaran.

Sistem transmisi tidak langsung memungkinkan adanya variasi dalam penggunaan generator secara lebih luas karena kecepatan putar poros generator tidak perlu sama dengan kecepatan putar poros turbin. Jenis sabuk yang biasa digunakan untuk PLTMH skala besar adalah jenis flat belt, sedang V-belt digunakan untuk skala di bawah 20 kW. Listrik yang dihasilkan oleh generator dapat langsung ditransmisikan lewat kabel pada tiang-tiang listrik menuju rumah konsumen.

3. Spesifikasi Platform Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

1. Dam/Bendungan Pengalih (intake). Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai ke dalam sebuah bak pengendap.

2. Bak Pengendap (Settling Basin). Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.

3. Saluran Pembawa (Headrace). Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.

4. Pipa Pesat (Penstock). Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah turbin.

5. Turbin. Turbin berfungsi untuk mengkonversi energi aliran air menjadi energi putaran mekanis.

6. Pipa Hisap. Pipa hisap berfungsi untuk menghisap air, mengembalikan tekanan aliran yang masih tinggi ke tekanan atmosfer.

7. Generator. Generator berfungsi untuk menghasilkan listrik dari putaran mekanis.

8. Panel kontrol. Panel kontrol berfungsi untuk menstabilkan tegangan.


9. Pengalih Beban (Ballast load). Pengalih beban berfungsi sebagai beban sekunder (dummy) ketika beban konsumen mengalami penurunan. Kinerja pengalih beban ini diatur oleh panel kontrol.



4. Perkembangan Teknologi

1. Bucket Hydro

Bucket Hydro dikembangkan dari 5 galon sebagai bucket generator agar didapatkan sistem hidro elektrik yang murah. Sistem ini menggunakan generator, aki mobil standard, solar dump-load regulator, dan inverter 100 watt. Nantinya sistem ini dapat di aplikasikan ke skala yang lebih besar. Namun dalam skala kecilnya (Mikrohidro) sistem ini dapat digunakan untuk pengisian ulang (charging) baterai handphone. Baterai handphone tidak mengalami fluktuasi yang sangat besar dan tidak terkuras habis dengan cepat.

Pada percobannya, dipilih galon-galon yang cocok untuk dipakai menghadapi arus yang ada dan menjadi trash rack. Kemudian pipa pesat (penstock) dengan diameter 2 inch dihubungkan dari galon(trash rack) ke bawah gunung dengan tinggi sekitar 98 kaki. Ketika turbin dipasang didapatkan daya sebesar 60 watt yang dapat melakukan pengisian ulang 10 handphone sekaligus. Komponen yang digunakan menghabiskan sekitar $400 yang mana 90%-nya habis digunakan untuk membeli generator. Desain dari bucket hydro ini dibuat dengan tujuan komponen didalamnya dapat di eksplorasi dan di cari bahan yang lebih efisien.





2. energi hydro vortex
VIVACE converter menggunakan arus sungai dan arus laut untuk menambah energi kinetik. Converter ini tidak seperti turbin air yang menggunakan baling-baling untuk mengkonversikan energi. VIVACE menggunakan fenomena fisik dari induksi getaran vortex dimana arus air menginduksi disekitar silinder dengan gerak . Energi yang terdapat pada silinder kemudian di ubah menjadi listrik.
VIVACE converter adalah teknologi yang baru. Converter ini menggunakan sumber tanpa polusi dan terbarukan. Converter ini hanya membutuhkan arus air dengan kecepatan 2 sampai 4knot, berbeda dengan turbin konvensional yang membutuhkan kecepatan lebih dari 4 knot





5. Potensi Mikrohidro di Indonesia dan Dunia


Indonesia dinilai memiliki potensi yang besar untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil dengan pemanfaatan sumber energi air sebagai pembangkit tenaga litstrik tenaga mikrohidro. Dengan semakin menipisnya cadangan minyak dan gas di Indonesia serta fluktuasi harga minyak juga membuat Indonesia harus memikirkan alternatif-alternatif lain agar ketahanan energi nasional dapat terjaga. Mengapa Indonesia memiliki potensi mikrohidro yang besar? Hal ini dikarenakan banyak potensi-potensi yang belum dimanfaatkan seperti potensi air yang ada pada saluran irigasi air. Potensi mikrohidro Indonesia sendiri diperkirakan sebesar 10% dari potensi mikrohidro di dunia. Potensi tenaga air di Indonesia pada beberapa periode tahun tertentu dapat dilihat di bawah ini.

Tahun Potensi
1960-an 25.000 MW
1970-an 30.000 MW
1980-an 70.000 MW
2005 100.000 MW

Dari potensi yang ada, hanya beberapa persen saja yang baru bisa dimanfaatkan oleh Negara Indonesia. Sementara untuk mikrohidro sendiri di Indonesia diperkirakan memiliki potensi sebesar 500 MW. Dari jumlah ini kembali hanya beberapa persen yang dimanfaatkan oleh masyarakat Indonesia. Salah satu penyebab dari masalah ini adalah cukup mahalnya biaya untuk membangun instalasi pembangkit mikrohidro bagi sebagian masyarakat di Indonesia. Rata-rata biaya yang diperlukan adalah sekitar 10 juta rupiah per 1 KW-nya. Hal ini menyebabkan masyarakat lebih memilih untuk membangun pembangkit listrik yang menggunakan batu bara ketimbang mikrohidro. Padahal teknologinya sendiri sangat mudah sehingga seharusnya masyarakat kecil pun dapat memanfaatkannya untuk memberdayakan ekonominya. Untuk itu pembangunan tersistem haruslah dimulai dari pedesaan karena dapat meningkatkan kesejahteraan penduduk pedesaan. Dengan memanfaatkan pembangkit mikrohidro penduduk pedesaan dapat mengembangkan industri di desa-desa seperti industri pertanian, industri pengolahan, atau bisa juga untuk mendukung operasional lainnya seperti penerangan. Selain itu apabila produksi listriknya berlebih, dapat dijual kepada PLN sehingga dapat meningkatkan pendapatkan bagi masyarakat itu sendiri.

Untuk potensi di seluruh dunia sendiri diperkirakan sebesar 5000MW mengingat tidaklah sulit untuk menemukan sumber yang bisa dimanfaatkan untuk pembangkit jenis ini. Karena saluran air pun bisa dimanfaatkan untuk pembangkit ini. Terdapat beberapa keuntungan mikrohidro yang dapat dimanfaatkan oleh dunia. Berikut dalah pemaparannya:


Sumber energi yang efisien
Hanya diperlukan besar aliran yang cukup kecil, hanya beberapa galon per menit untuk bisa menghasilkan listrik

Suplai energi yang berkelanjutan
Air merupakan sumber daya yang terbarukan sehingga dapat dimanfaatkan terus menerus. Kesulitan untuk hal ini mungkin hanyalah ketersediaan air yang dipengaruhi oleh musim, terutama untuk negara-negara subtropis.

Memiliki dampak yang relatif kecil terhadap ekologi air
Karena air yang digunakan untuk memutar turbin langsung dikembalikan ke aliran sungai sehingga dampaknya terhadap ekologi air relatif kecil.

6. Potensi Peluang Implementasi di Indonesia

Indonesia memiliki potensi yang besar dalam implementasi mikrohidro. jumlah sungai-sungai di indonesia sangatlah banyak. Berdasarkan data Kementerian ESDM, kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga air baik skala besar/kecil baru mencapai 4200 MW atau sekitar 5,5% dari total potensi yang ada. Sementara untuk yang skala mini/mikro mencapai 215 MW atau sekitar 37,5% dari total potensi. dan menurut Rencana Induk Pengembangan Energi Baru dan Terbarukan (RIPEBAT) potensi energi mikrohidro (PLTMH) tersebut diperkirakan 458,75 MW.

Mikrohidro dalam perencanaan energi nasional, khususnya dalam lingkup energi baru terbarukan, perkembangannya sangat menggembirakan mulai dari aspek keteknikan, teknologi, fabrikasi, sumber daya manusia, pengelolaan dan juga kebijakan pemerintah. Sasaran mikrohidro adalah untuk industri menengah contohnya adalah daerah pertanian.

Jaringan irigasi yang banyak dibangun di daerah pedesaan untuk menunjang pembangunan pertanian menyimpan potensi tenaga air yang cukup besar untuk dimanfaatkan bagi PLTM. Penerapan pembangkit li?rik tenaga mikrohidro di jaringan irigasi adalah untuk mengembangkan potensi tenaga air yang terdapat pada jaringan irigasi menjadi potensi tenaga li?rik, dengan membuat pembangkit li?rik tenaga mikrohidro pada bagian-bagian dari jaringan irigasi yang mempunyai potensi, dan menyalurkan tenaga li?rik yang dihasilkan kepada masyarakat pemakai untuk dimanfaatkan bagi pengembangan potensi sosial-ekonomi desa

7. Teknik Pengukuran, Instrumentasi dan Kontrol

1. Pengukuran laju aliran (debit) sungai

Pengukuran debit aliran sungai dilakukan dengan menggunakan alat Current Meter Counter dengan memakai Kincir No. 4-92.02. Mengingat terjadi kerusakan penunjuk/display waktu pada peralatan Current Meter Counter maka digunakan Stop Watch untuk menghitung waktu pengukuran. Pengukuran dilakukan di sepanjang penampang melintang sungai dengan interval pengukuran setiap 1 (satu) meter lebar sungai

Untuk keakuratan data pengukuran maka pengukuran laju aliran (debit) ini dilakukan di 2 (dua) lokasi yang berlainan. Pengukuran dilakukan oleh 3 orang petugas, yaitu 1 orang mengoperasikan Current Meter Counter, 1 orang mengoperasikan kincir dengan stik pemegangnya, dan 1 orang sebagai pengukur jarak dan kedalaman ukur sekaligus sebagai pencatat hasil pengukuran. Hasil pengukuran disajikan dalam tabel sebagai berikut:



Berdasarkan hasil pengukuran di atas maka dapat dibuat gambar profil melintang sungai yang sedang diukur seperti yang ditunjukkan dalam gambar dibawah ini:



3. Pengukuran tinggi jatuh (head)

Pengukuran beda ketinggian (head) dilakukan dengan menggunakan Theodolite merk TOPCON tipe TL-20 DP. Pengukuran dilakukan di sepanjang sungai dari hulu sungai, yang diperkirakan merupakan lokasi dam, sampai hilir, yang diperkirakan tempat instalasi mesin pembangkit. Jalur pengukuran digambarkan sebagai berikut:


8. Contoh Perhitungan
9. Analisis Harga Satuan 10. Potensi Pasar di Indonesia11. Potensi Hambatan Pengembangan dan Aplikasi di Indonesia

Pemanfaatan Mikrohidro mempunyai beberapa hambatan. Salah satunya adalah kurangnya subsidi pemerintah untuk energi terbarukan. salah satu contohnya adalah penjualan listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik ramah lingkungan ini ke PLN masih dihargai relatif murah sehingga tidak pernah menguntungkan bagi setiap pengelolanya, sehingga masyarakat kurang berminat dalam mengembangkan PLTM tersebut.
kurangnya SDM yang dapat merawat dan mengelola mikrohidro juga merupakan salah satu hambatan yang menyebabkan beberapa mikrohidro tidak dapat berfungsi dengan baik.

Anggota Kelompok
1. Muhammad Reza Alfatika 13309093
2. Bharata Dewanto 13309060
3. Sigit Aditya Kinardi 13309095
4. Gede Indera Wirakusuma 13309096
5. Rizky Inayati 13309070
6. Nindya Adisti 133090089
7. Sandy Rizky 13309097
8. Irfan Askandari 13309107