Merancang PLTMH Energi Terbarukan

Salah satu faktor yang menarik dari pembangkit listrik tenaga mini-mikrohidro adalah teknologinya yang relatif sederhana. Namun demikian, Daerah yang mempunyai topografi bergunung dan banyak mempunyai sungai merupakan potensi sumber energi yang sangat besar untuk pembangkit yang bila direncanakan secara matang dapat mengatasi masalah krisis energi. Namun demikian krisis sumber daya energi ini belum dipecahkan secara integral menggunakan potensi sumber energi air di daerah yang masih cukup besar.

Masih banyak desa-desa yang jauh dari perkotaan masih belum mendapatkan pasokan listrik secara memadai. Banyak Kota dan Kecamatan yang mengandalkan PLTD dan hanya beroperasi malam hari saja dari jam 6-12 malam. Dan manakala minyak susah didapatkan akan terjadi pemadaman secara luas. Salah satu solusi adalah pembangkit mikrohidro. Lantas apa itu mikro hidro? PLTMH : merupakan singkatan dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, yaitu alat yang menghasilkan listrik dengan menggunakan sumber tenaga air.Mikro menunjukkan ukuran kapasitas pembengkit, yaitu antara 5 kW sampai 100 kW. Berdasarkan output yang dihasilkan pembangkit listrik tenaga air dibedakan atas:

Daya Output yang dihasilkan PLTMH

1. Large-hydro : Daya di atas100 MW
2. Medium-hydro : Antara 15 MW -100 MW
3. Small-hydro : Antara 1 MW – 15 MW
4. Mini-hydro : Antara 100 KW- 1 MW
5. Micro-hydro : Antara 5 KW – 100 KW
6. Pico-hydro : Ratusan watt – 5 KW

Kelebihan PLTMH

1. Bersih Lingkungan
2. Energi yang terbarui
3. Tidak konsumtif terhadap pemakaian air
4. Mudah dioperasikan sebagai base load maupun peak load (dapat cepat on/off)
5. Biaya operasi rendah
6. Tahan Lama (Long Life)
7. Range biaya: $1.200 – $6.000 per installed kW
8. Sesuai untuk daerah terpencil.

Kendala PLTMH

1. Rendahnya faktor beban
2. Kurangnya data yang cukup
3. Peran serta masyarakat setempat
4. Tingginya biaya dan waktu yang dibutuhkan
5. Pemilihan lokasi yang tidak tepat
6. Survei kurang memadai
7. Ukuran pembangkit tidak tepat
8. Instalasi yang buruk
9. Terjadi banjir.
10. Desain kanal yang kurang baik dan tidak ekonomis
11. Pengelola mikrohidro tidak dapat mengganti generator yang rusak

Langkah Membangun PLTMH

1. Masyarakat berunding untuk membuat kesepakatan dan rencana bersama.
2. Mengajak ahli untuk melakukan survey lapangan tentang potensi aliran air untuk PLTMH termasuk mengukur debit dan ketinggian air (sering disebut head).
3. Menilai dampak lingkungan yang akan diakibatkan oleh pembangunan PLTMH.
4. Menghitung kebutuhan listrik masyarakat yang akan memanfaatkan. Hal ini penting dilakukan karena kapasitas PLTMH tak terlalu besar, sehingga perlu perhitungan yang cermat untuk menghindari konflik masyarakat.
5. Menghitung biaya yang diperlukan (pembelian seperangkat turbin, pembangunan sipil, jaringan, dan sebagainya).
6. Berunding untuk memikirkan dari mana biaya akan didapat, apakah swadaya, bantuan, atau semi-swadaya.

Prinsip Kerja PLTMH

Prinsip Kerja PLTMH secara sederhana adalah :

air dalam jumlah tertentu yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu menggerakkan kincir yang ada pada Turbin PLTMH, kemudian putaran Turbin tersebut digunakan untuk menggerakkan Generator (dinamo penghasil listrik)”. Jadi PLTMH mengubah tenaga gerak yang berasal dari air menjadi listrik.

Energi yang digunakan untuk menggerakkan turbin didapatkan dari dua cara:Dengan Head : memanfaatkan beda ketinggian permukaan air (energi potensial sungai) Tanpa Head : memanfaatkan aliran sungai (energi kinetik sungai). HEAD = JARAK VERTICAL / BESARNYA KETINGGIAN JATUHNYA AIR Semakin besar head umumnya akan semakin baik karena air yang dibutuhkan semakin sedikit dan peralatan semakin kecil, dan turbin bergerak dengan kecepatan tinggi. Masalahnya adalah tekanan pada pipa dan kekuatan sambungan pipa harus kuat dan diperhatikan dengan cermat.

SYARAT FISIK dan PERANGKAT PLTMH

A. Aliran Air

Ketersediaan aliran air yang konstan atau tetap dalam ukuran debit tertentu. ukuran debit air akan menentukan besarnya energi yang mampu dihasilkan. Setiap ukuran turbin membutuhkan debit air tertentu.

B. Instalasi Fisik

Teknis instalasi untuk daerah pegunungan pada umumnya terdiri dari komponen sebagai berikut:

1. Pintu Pengambilan (Intake/Diversion)

2. Bak Pengendapan (Desilting Tank)

3. Saluran Penghantar (Headrace)

4. Bak Penenang (Forebay)

5. Pipa pesat (Penstock)

6. Rumah Pembangkit (Power House)

7. Saluran Buang (Tailrace)

8. Jaringan Transmisi (Grid Line)

C.Turbin 

Turbin digunakan untuk mengubah energi air energi kinetic menjadi energi listrik. Turbin modern dilengkapi dengan ELC untuk menyetabilkan putaran sehingga putaran akan tetap stabil meskipun pada arus air yang berlebih.

Pemilihan teknologi turbin pada pembangunan pembangkit mini-mikrohidro terutama terletak pada pemilihan komponen utamanya yaitu turbin dan generator. Hal ini disebabkan daerah yang akan dipasang pembangkit listrik mini-mikrohidro memiliki karakteristik yang spesififik. Pemilihan jenis turbin tenaga air bergantung pada head dan debit air. Untuk daerah pegunungan yang memiliki ketinggian dengan debit rendah jenis turbin high head lebih cocok digunakan sedangkan di daerah datar dengan debit air yang besar dapat menggunakan jenis turbin canal drop low head.turbin.

Jenis Turbin 

• Simple wood and metal wheel
• Scheider Hydro Engine
• Axial Flow
• Straflo
• Turbular
• Kaplan
• Cross Flow, Banki, Mitchel or Obserger
• Pelton

D. Generator

Secara umum ada dua jenis generator yang digunakan pada PLTMH, yaitu generator sinkron dan generator induksi.

generator sinkron bekerja pada kecepatan yang berubah-ubah. Untuk dapat menjaga agar kecepatan generator tetap, digunakan speed governor elektronik.sped governor adalah : Suatu peralatan atau mekanisme yang mengindra suatu parameter dan secara otomatis mengendalikannya serta menjaganya pada tingkat yang ditentukan

Generator jenis ini dapat digunakan secara langsung dan tidak membutuhkan jaringan listrik lain sebagai penggerak awal. Pada generator induksi tidak diperlukan sistem pengaturan tegangan dan kecepatan. Namun demikian, jenis generator ini tidak dapat bekerja sendiri karena memerlukan suatu sistem jaringan listrik sebagai penggerak awal

Generator jenis ini lebih cocok digunakan untuk daerah yang telah dilalui jaringan listrik (Grid System).

Batasan umum generator untuk mini-mikrohidro power adalah :

Power : 50 kVA sampai dengan 6250 kVA

Voltage : 415, 3300, 6600, dan 11000 Volt.

Speed : 375 – 750 RPM

Perhitungan Teknis

Potensi Daya Listrik mikrohidro dapat dihitung dengan persamaan daya

ket:

P = 9.8 x Q x Hn x η

P = Daya (kW)

Q = debit aliran (m3/s)

Hn = Head net (m)

9.8 = konstanta gravitasi

η = ef isiensi keseluruhan.

Contoh:

Misalnya, diketahui data di suatu lokasi adalah sebagai berikut: Q = 300 m3/s2, Hn = 12 m dan η = 0.5. Maka, besarnya potensi daya (P) adalah:

P = 9.8 x Q x Hn x η

= 9.8 x 300 x 12 x 0.5

= 17 640 W

= 17.64 Kw

Perhitungan Ekonomis

Nilai investasi Pembangunan PLT Mikrohidro per kW terpasangnya menurut perhitungan Yayasan Mandiri – berkisar antara Rp. 4 juta sampai Rp. 8 juta. Adapun, biaya (harga) listrik per kWH-nya dihitung berdasarkan biaya awal (initial cost) dan biaya operasional (operational cost). Komponen biaya awal terdiri dari: biaya bangunan sipil, biaya fasilitas elektrik dan mekanik serta biaya sistem pendukung lain. Komponen biaya operasional yaitu: biaya perawatan, biaya penggantian suku cadang, biaya tenaga kerja (operator) serta biaya lain yang digunakan selama pemakaian.

Misalkan, untuk membangun suatu PLTMH dengan kapasitas terpasang 1 kW, dibutuhkan biaya awal Rp 4 juta. Umur pakai mikrohidro yang dirancang adalah 10 tahun dengan biaya.operasional Rp. 1 Juta/tahun. Sehingga total biayany a menjadi Rp. 10 Juta. Maka, biaya rata-rata (Rp) perhari

adalah :

Rp/hari = biaya awal + biaya operasional / umur pakai(tahun) x jumlah hari/tahun

= Rp 4 juta + Rp 10 juta / 10 tahun x 365 hari/tahun

= Rp 3836 / hari

Biaya (harga) per kWh ditentukan oleh biaya rata-rata perhari dan besarnya energi listrik yang dihasilkan per hari (kWh/hari). Energi perhari ini ditentukan oleh besarnya daya terpasang serta faktor daya1. Jika diasumsikan faktor daya besarnya 12, maka harga energi listrik per kWh2 adalah:

Harga/kWh = Biaya perhari / Energi listrik yang dihasilkan (kWh/hari)

= Biaya perhari / Daya terpasang (kW) x Faktor Daya

= Rp 3836/hari / 1 kW x 12 (jam/hari)

= Rp 320 / kWh

E. Rumah Pembangkit / Power House

Adalah rumah tempat semua peralatan mekanik dan elektrik PLTMH. Peralatan Mekanik seperti Turbin dan Generator berada dalam Rumah Pembangkit, demikian pula peralatan elektrik seperti panel / kontroler.

F. Panel atau Peralatan Pengontrol Listrik.

Biasanya berbentuk kotak yang ditempel di dinding. Berisi peralatan elektronik untuk mengatur listrik yang dihasilkan Generator. Panel termasuk alat elektrik.

G. Jaringan Listrik.

Biasanya kabel yang menyalurkan listrik dari rumah pembangkit ke pelanggan

TENAGA AHLI YANG DIBUTUHKAN DALAM PEMBANGUNAN PLTMH 

1. Civil Enginering

2. Electrical Enginering

3. Mechanical Enginering

PERAWATAN DAN PENGELOLAAN PLTMH 

Setelah pembangunan fisik PLTMH, maka pengelolaan dan perawatan merupakan hal yang sangat penting di lakukan :

1. PLTMH. Perlu dipertimbangkan bagaimana cara merawatnya .
2. Siapa yang bertanggung jawab, jika suatu saat terjadi kerusakan dan sebagainya.
3. Masyarakat sepakat untuk iuran masing-masing rumah sebesar yang di tetapkan setiap bulannya.
4. Kesepakatan untuk berapa orang sebagai operator.
5. Daya pada pelanggan tidak boleh melebihi daya pada PLTMH, di karenakan kualitas listrik akan menurun dan dapat membahayakan peralatan listrik.
6. Semakin jauh jarak pelanggan, maka listrik yang hilang juga semakin banyak. Jarak pelanggan terjauh yang dianjurkan adalah antara 1-2 km. dari PLTMH.