MAKALAH SEMINAR KERJA PRAKTEK
PERENCANAAN OPERASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (PLTA) JELOK Akbar Kurnia Octavianto (L2F008103)1, Dr. Ir. Hermawan,DEA.2 1 Mahasiswa dan 2Dosen Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jalan Prof. Sudharto S.H Tembalang, Semarang Abstrak- Pada masa sekarang ini kebutuhan akan sumber tenaga listrik sangat besar seiring bertambahnya jumlah penduduk makin besar pula listrik yang dibutuhkan dan perkembangan di berbagai aspek seperti industri, ekonomi, dan pertanian. Oleh karena itu dibutuhkan sumber tenaga listik yang mampu mencukupi semua aspek tersebut. Salah satu cara yang paling ekonomis, mudah dan aman untuk mengirimkan energi adalah melalui bentuk energi listrik. Pada pusat pembangkit, sumber daya primer seperti bahan bakar fosil (minyak, gas alam, dan batubara), hidro, panas bumi dan nuklir diubah menjadi energi listrik. Pada dasarnya semua tipe pembangkit listrik tenaga air memiliki prinsip proses produksi tenaga listrik yang hamper sama, mungkin yang membedakan produksi bentuk dan ukuran dari peralatan pembangikit yang digunakan. Perencanaan pembangkitan adalah suatu proses kegiatan perencanaan yang rumit yang bertujuan untuk mencari dan memilih suatu rencana yang optimal diantara beberapa alternatif rencana yang tersedia. Rencana yang optimal tersebut harus memenuhi total biaya pembangkitan yang minimum dengan batasan keandalan, lingkungan dan ketersediaan pendanaan. kata kunci: Teknik tenaga listrik, PLTA, Perencanaan pembangkit operasi
I. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Pada masa sekarang ini kebutuhan akan sumber tenaga listrik sangat besar seiring bertambahnya jumlah penduduk makin besar pula listrik yang dibutuhkan dan perkembangan di berbagai aspek seperti industri, ekonomi, dan pertanian. Oleh karena itu dibutuhkan sumber tenaga listik yang mampu mencukupi semua aspek tersebut. Kebutuhan energi merupakan hal yang sangat penting dalam seluruh kehidupan manusia untuk meningkatkan kesejahteraan hidup. Salah satu kebutuhan yang tidak dapat dipisahkan lagi dalam kehidupan manusia pada masa sekarang ini adalah kebutuhan energi listrik. Pemanfaatan energi listrik ini secara luas telah digunakan untuk kebutuhan rumah tangga, komersial, instansi pemerintah, industri dan sebagainya. Secara tradisional potensi air digunakan sebagai sumber air baku bagi air minum,
kegiatan rumah tangga sehari-hari seperti mandi, memasak dan mencuci. Selain itu air sungai juga digunakan untuk irigasi lahan pertanian. Di daerah-daerah yang aliran air sungainya menuruni suatu ketinggian, air dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik. Prinsip kerja pembangkit listrik tenaga air adalah mengubah energi potensial air pada ketinggian tertentu menjadi energi putar mekanis dengan menggunakan turbin air. Energi mekanis tersebut kemudian diubah menjadi listrik menggunakan generator. 1.2 Tujuan a. Menambah informasi dan pengetahuan mengenai prinsip yang dipelajari selama kuliah dengan aplikasinya di lapangan. b. Mengetahui tata cara pembuatan rencana operasi di pembangkit c. Mengetahui hal-hal yang mempengaruhi perencanaan operasi pada PLTA Jelok d. Mengetahui prosentase keandalan hasil kWh dari PLTA Jelok
e.
Mengetahui apa saja pengaruh pertimbangan target operasi PLTA Jelok.
1.3
Batasan Masalah Dalam laporan kerja praktek ini hanya membahas perencanaan operasi pembangkit listrik tenaga air (PLTA) Jelok, tidak membahas masalah pembangkitan umum PLTA Jelok secara detail. II. Tinjauan Pustaka Salah satu sarana pemenuhan energi listrik yaitu dengan dibangun sebuah pembangkit listrik tenaga air. Didalam sebuah pembangkit listrik tenaga air tersebut terdapat sarana-sarana penunjang untuk melakukan proses produksi energi listrik diataranya yaitu generator, turbin, transformator, dan lain-lain. Keseluruhan peralatan tersebut saling berkaitan satu sama lain. Jika sebuah peralatan tersebut mengalami kerusakan maka akan menghambat proses produksi tenaga listrik. 2.1
Sistem Pembangkit Listrik
Generator akan mengubah energi mekanis pada poros turbin menjadi energi listrik, melalui transformator penaik tegangan ( step-up transformer) energi listrik ini kemudian dikirim melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju pusat beban. Peningkatan tegangan dimaksudkan untuk mengurangi jumlah arus yang mengalir pada saluran transmisi. Dengan demikian saluran transmisi bertegangan tinggi akan membawa aliran arus yang rendah dan berarti mengurangi rugi panas (heat loss) I2 . R yang menyertainya. Elemen pokok sistem tenaga dapat dilihat pada diagram blok sistem pembangkit dibawah ini :
2.2
Prinsip Pembangkitan Tenaga Air
Pembangkitan tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga dari tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan menggunakan turbin air dan generator. Daya (power) yang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan rumus berikut : P = 9,8 H Q (kW) Dimana: P = Tenaga yang dikeluarkan secara teoristis H= Tinggi jatuh air efektif (m) Q= Debit air (m3/s) Pada umumnya tenaga air ekonomislah yang dianggap sebagai potensi tenaga air. Namun dengan kemajuan dibidang tenologi dan perubahan konsep tentang ekonomi potensi tenaga air, maka kategori potensial tenaga air ekonomis dan potensi tenaga air diperluas hingga meliputi tenaga air teoritis, dan tidak ada perbedaan yang tegas. 2.3 Sumber Air dan Pemakaian Air PLTA Jelok Air berfungsi sebagai penggerak mulai dari turbin air yang berasal dari Rawa Pening yaitu danau alam yang merupakan penampungan dari sungan Candi Dukuh, Sungai Prapak, dan sungai-sungai lain disekitarnya. Keadaan sumber air ini adalah sebgai berikut: a.
Keadaan maksimum penghujan:
pada
musim
Tinggi permukaan dari permukaan air laut = ±463,600 m
Luas permukaan
Volume Rawa Pening
= ±2620 Ha
= ±35,3 x 106 m3 b.
Gambar 1 Diagram Blok Sistem Tenaga Listrik
Keadaan minimum/musim kemarau:
Tinggi permukaan dari permukaan air laut = ±460,50 m
Luas permukaan
= ±650 Ha
Volume Rawa Pening = ±13 x 106 m3
2.4
Perencanaan Operasi Secara Umum
Pembangkit
Perencanaan pembangkitan adalah suatu proses kegiatan perencanaan yang rumit yang bertujuan untuk mencari dan memilih suatu rencana yang optimal diantara beberapa alternatif rencana yang tersedia. Rencana yang optimal tersebut harus memenuhi total biaya pembangkitan yang minimum dengan batasan keandalan, lingkungan dan ketersediaan pendanaan. Hal ini dilakukan dengan mempertimbangkan ketidakpastian yang ada dalam perencanaan pembangkitan, seperti :
2.5
Berapa persen perkiraan pertumbuhan beban per tahun Perkiraan ketersediaan dan harga bahan bakar Bentuk kurva beban Ketersediaan alternatif unit pembangkit baru , dan lain-lain. PLTA Run Off River
Umumnya air yang mengalir pada perbedaan ketinggian terletak di daerah hulu, sehingga pembendungan air untuk mendapatkan ketinggian jatuh air berpengaruh pada volume aliran air di daerah hilir. Karena air memiliki fungsi lain terutama untuk irigasi pertanian dan air baku bagi keperluan air minum dan keperluan rumah tangga lainnya maka pembangunan bendungan yang dapat mengganggu kuantitas aliran air ke hilir. Solusi untuk mencegah terjadinya konflik penggunaan air adalah tidak melakukan pembendungan dan membiarkan air mengalir pada aliran alaminya. Pembangkit yang menggunakan teknik ini dikenal sebagai pembangkit listrik tenaga air run off river seperti pada PLTA Jelok. Karena difungsikan pada aliran alaminya, maka pembangkit jenis ini umumnya digunakan di pembangkit-pembangkit skala
kecil dari skala minihidro dan mikrohidro yang daya keluarannya berkisar antara 300 kW sampai dengan 10 MW. Selain itu pembangkit ini juga beroperasi 24 jam sesuai dengan kondisi aliran air alaminya. III. Analisa Dan Pembahasan 3.1
Perencanaan Operasi PLTA Jelok
Perencanaan operasi pada PLTA jelok yang terpenting berdasarkan jumlah atau debit air yang ada. Musim juga sangat berpengaruh pada proses pembangkitan PLTA karena sangat membutuhkan pasokan air. Kemudian perencanaan operasi yang lain adalah jatah air dari direktorat jenderal sumber daya air dibawah kementrian pekerjaan umum, dan yang terakhir perencanaan operasi pada PLTA Jelok. 1. Musim Letak geografis Indonesia menyebabkan wilayah Indonesia memiliki iklim muson, yang berpengaruh terhadap perubahan musim di Indonesia. Musim Hujan Musim hujan di Indonesia terjadi pada bulan Oktober sampai April. Musim hujan di Indonensia disebabkan oleh hembusan Angin Muson Barat yang bertiup dari Benua Asia yang bertekanan maksimum ke Benua Australia yang bertekanan minimum. Angin Muson Barat ini banyak membawa uap air, sehingga di sebagian besar wilayah Indonesia mengalami musim hujan. Musim Kemarau Musim kemarau di Indonesia terjadi pada bulan April sampai Oktober. Musin kemarau disebabkan oleh hembusan angin muson timur yang bertiup dari Benua Australia yang bertekanan maksi- mum ke Benua Asia yang bertekanan minimum. Hembusan angin ini sedikit membawa uap air sehingga Indonesia mengalami musim kemarau.
pengendalian daya rusak air pada wilayah sungai;
Pembahasan Pada musim penghujan operasi pada PLTA dapat berjalan optimal dan maksimal. Karena dari 4 mesin (15 MW) yang dimiliki dapat beroperasi semua sehingga daya yang dihasilkan dapat mencapai dari target yang diharapkan dan bahkan melebihi target atau surplus. Sebaliknya pada musim kemarau yaitu terjadi pada bulan april sampai oktober PLTA Jelok mulai mengurangi operasi mesin generator karena ketersediaan air yang berkurang. Pada musim kemarau biasanya dari 4 unit dimatikan 2 unit atau 3 unit tergantung kapasitas air yang tersedia dan pertimbangan lainnya dari lifetime atau jam kerja dari mesin itu sendiri.
c.
Penyiapan rekomendasi teknis dalam pemberian ijin atas penyediaan, peruntukan, penggunaan dan pengusahaan sumber daya air pada wilayah sungai;
d.
Pengelolaan sistem hidrologi;
Struktur Organisasi di Direktorat Jendral Sumber Daya Air
2. Jatah Air Dari Direktorat Jendral Sumber Daya Air Profil Direktorat Jendral Sumber Daya Air Dinas Pekerjaan Umum yang beroperasi di wilayah waduk rawa pening merupakan daerah kerja Balai Besar Wilayah sungai Pemali-Juana, yang bertugas untuk mengontrol penggunaan air yang ada di wilayah kerjanya, penggunaan air tidak sembarangan digunakan atau dimanfaatkan seenaknya karena akan dapat merusak suatu sistem ekosistem pada daerah tertentu. Balai Besar Wilayah Sungai Pemali Juana bertugas melaksanakan pengelolaan sumber daya air yang meliputi perencanaan, pelaksanan konstruksi, operasi dan pemeliharaan dalam rangka konservasi sumber daya air, pengembangan sumber daya air, pendayagunaan sumber daya air dan pengendalian daya rusak air pada wilayah sungai. Balai Besar Wilayah Sungai Pemali - Juana menyelenggarakan fungsi: a.
Penyusunan pola dan rencana pengelolaan sumber daya air pada wilayah sungai;
b.
Pengelolaan sumber daya air yang meliputi konservasi sumber daya air, pengembangan sumber daya air, pendayagunaan sumberdaya air dan
Gambar 2 Struktur Organisasi Dirjen SDA Pembahasan Pemanfaatan air harus dapat dikontrol dengan baik oleh Dirjen SDA agar ketersediaan air dapat terus dijaga, dan tidak merusak ekosistem yang berada pada wilayah tertentu. Penggunaan yang besar dan seenaknya saja tanpa dikontrol dapat menyebabkan kerusakan alam sekitar, maka dari itu Dirjen SDA bertugas untuk mengontrolnya. Jatah air yang digunakan di PLTA Jelok diatur sepenuhnya oleh Dirjen SDA, jadi rencana operasi harian PLTA Jelok bergantung dari jatah air yang diberikan oleh Dirjen SDA tadi yang dikontrol langsung menggunakan Dam Tuntang yang terletak di sungai tuntang yang operasionalnya di operasikan oleh pegawai dari PLTA Jelok atas arahan dari Dirjen SDA. Pada saaat musim kemarau penjatahan air dilakukan sangat ketat. Air dari rawa pening
tidak hanya digunakan untuk PLTA Jelok melainkan untuk irigasi dan penggunaan air lainnya sehingga harus benar-benar dijaga
Tabel 2 Rencana & realisasi pemakaian sendiri PLTA Jelok tahun 2011 Triwulan
penggunaanya. I
3. Perencanaan Taret Operasi Perencanaan target operasi dari PLTA Jelok merupakan perencanaan tahunan yang dirancang atau disusun sendiri oleh manajemen PLTA Jelok yang digunakan untuk mengetahui operasi yang akan dilakasanakan pada bulanbulan tertentu.
II
III
IV
Contoh Perhitungan kWh Tiap Bulan Pada PLTA Jelok
selisih
14.956 13.776 14.997 14.273 15.194 13.990 14.910 11.142 12.869 9.399
944 932 613 -131 1.682 2.094 -2.874 178 2.489 -1.193
Surplus % 6,74 7,26 4,26 -0,91 12,45 17,60 -16,16 1,62 23,98 -11,26
Bulan
Rencana (Target)
Realisasi
selisih
Surplus %
Total %
Januari
9,103,416
10,807,104
1.703.688
18,71
118,71
I
Pebruari
8,813,384
9,349,199
535.815
6,08
106,08
Maret
10,585,720
10,824,121
238.401
2,25
102,25
April
10,605,164
11,063,668
458.504
4,32
104,32
Mei
9,518,208
11,404,008
1.885.800
19,81
119,81
Juni
8,284,432
9,439,199
1.154.767
13,94
113,94
Juli
7,063,540
10,633,007
3.569.467
50,53
150,53
Agustus
4,855,324
6,149,682
1.294.358
26,66
126,66
September
3,671,220
5,593,357
1.922.137
52,36
152,36
Oktober
4,016,408
4,616,843
600.435
14,95
114,95
November
6,064,364
Desember
8,259,764
Jumlah
90,840,964
89,880,188
13,363,352
209,61
1.209,62
Total % 106,74 107,26 104,26 99,09 112,45 117,60 83,84 101,62 123,98 88,74
1.045,57
1. Kapasitas mesin ( Daya output mesin) 2. Musim 3. Rata-rata realisasi selama 5 atau 10 tahun yang berturutturut.
Triwulan
IV
Realisasi
Perencanaan atau target operasi pada tabel diatas khususnya pada PLTA Jelok didasarkan pada :
Tabel 1 Rencana produksi & realisasi kWh PLTA Jelok tahun 2011
III
Januari Pebruari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember Jumlah
Rencana (Target) 14.012 12.844 14.384 14.404 13.512 11.896 17.784 10.964 10.380 10.592 11.892 13.200 155.864
Ratarata
Contoh perhitungan rata-rata keluaran kWh PLTA Jelok : Diket : Daya yang dikirim per jam : ± 15 MW Perhitungan : 15 MW = 15.000 kW per jam Untuk 1 hari = 15.000 x 24 jam = 360.000 kWh/Hari Untuk 1 bulan = 360.000 x 30 hari = 10.800.000 kWh/ Bulan
II
Bulan
Kapasitas mesin yaitu merupakan kemampuan mesin untuk menghasilkan daya keluaran maksimal apabila di PLTA Jelok total daya yang dapat dihasilkan maksimal sekitar 15 MW. Musim sangat berpengaruh sekali dalam pengoperasian PLTA Jelok, ketika jumlah air banyak seperti pada musim penghujan maka target yang ditetapkan pasti besar atau maksimal. Hal yang mempengaruhi target atau rencana operasi PLTA Jelok juga didapatkan dari rata-rata realisasi 5 atau 10 tahun terakhir karena hasilnya tidak jauh berbeda maka dapat dijadikan salah satu pengaruh terhadap rencana operasi PLTA Jelok. Dapat kita lihat perencanaan target operasi total produksi pada bulan juli realisasinya melampaui target itu dikarenakan masih musim hujan sehingga debit air yang ada di rawa pening masih besar dan jatah penggunaan dari Dirjen SDA masih banyak untuk PLTA Jelok.
87,13
Perhitungan Prosentase Produksi kWh PLTA Jelok Jumlah kWh untuk beban maksimal 15 MW selama 1 tahun : Diket : jumlah kWh yang dihasilkan untuk 1 bulan : 10.800.000 kWh Jumlah kWh yang dihasilkan untuk 1 tahun : jumlah kWh per bulan x 12 bulan= 10.800.000 x 12 = 129.600.000 kWh Jumlah kWh realisasi tahun 2011 : Dengan permisalan pada bulan November dan Desember hasil kWh realisasi mendekati jumlah kWh pada target perencanaan : November = 6.500.000 kWh Desember = 8.600.000 kWh Jadi : Jumlah total kWh realisasi yang dihasilkan 1 tahun = 104.980.188 kWh Nilai prosentase produksi PLTA Jelok
Tabel 3 Total Produksi bulan Juli pada PLTA Jelok URAIAN Unit Operasi Beban Elevasi Buangan Flow Penstock 1 Flow Penstock 2 Flow total Temp Trafo Eksitasi #1 Temp Trafo Eksitasi #2 Temp Trafo Eksitasi #3 Temp Trafo Eksitasi #4 Temp Bantalan Turbin #1 Temp Bantalan Turbin #2 Temp Bantalan Turbin #3 Temp Bantalan Turbin #4 Produksi 24 jam
20
Min 2 6.00 461.63 0.50 2.72 3.05 6.41 163.63
Max 4 15.00 462.80 2.00 7.53 8.47 15.65 39.60 38.90 40.40 42.70 58.10 58.50 58.30 56.20 375.68
Grafik Operasi Unit Juli - Agustus 2011
Jadi didapatkan produksi pada PLTA Jelok sebesar 81 % dari total produksi jika dengan beban maksimal 15 MW. Hal tersebut dapat dikatakan bahwa PLTA Jelok memiliki keandalan sistem produksi yang baik, karena hampir pada tiap bulannya PLTA Jelok mampu menghasilkan jumlah kWh diatas target yang ditentukan.
Unit / MW
16 12 8 4 1 2 3 4 5 6 7 8 910111213141516171819202122232425262728293031 tanggal
Unit Operasi
Beban
Gambar 3 Grafik Operasi Unit Dapat dilihat dari grafik diatas didapatkan kesimpulan bahwa operasi harian dari awal juli hingga akhir juli cenderung menurun walaupun hasil kWh melebihi target, hal ini dikarenakan sudah memasuki musim kemarau sehingga air yang ada di waduk rawa
pening menyusut sehingga penggunaanya harus dibatasi.
DAFTAR PUSTAKA [1]
IV.
PENUTUP [2]
4.1 Kesimpulan 1.
2.
3.
4.
Berhasilnya opersional kerja dari suatu PLTA adalah karena kerjasama, komunikasi dan koordinasi secara baik diantara para unsur pelaksananya, dari unsur pimpinan sampai para teknisinya. PLTA Jelok telah dikelola dengan system manajemen yang baik dan dilaksanakan oleh teknisi-teknisi professional. Perencanaan operasi pembangkit PLTA Jelok didasarkan dari 3 hal yaitu musim, jatah air dari Dirjen Sumber Daya Air dan yang terakhir yaitu perencanaan target operasi. PLTA merupakan pembangkit yang paling murah biaya operasionalnya karena menggunakan bahan bakar yang tersedia secara banyak dan gratis oleh alam yaitu sumber daya air. PLTA merupakan proyek yang sangat vital/penting guna menunjang pembangunan, sistem pengawasan dan evaluasi secara rutin di PLTA Jelok amat menentukan dalam pengendalian proses operasionalnya, sehingga PLTA Jelok dapat dijamin keamanan dan kehandalannya.
4.2 Saran 1. Perlu adanya penambahan efektivitas keandalan dari hasil daya keluaran yang dihasilkan PLTA Jelok minimal lebih besar dari 80 % 2. Pengelola PLTA Jelok diharapkan memberikan kebijaksanaan menambah jumlah personelnya yang bertugas untuk memberikan pengarahan serta bimbingan pada mahasiswa praktikan, sehingga kehadiran para mahasiswa tidak mengganggu jadwal kerja.
[3]
[4] [5] [5]
Lister,“Mesin dan Rangkaian Listrik”, Edisi keenam, Erlangga, Jakarta, 1993. Marsudi, Ir. Djiteng, “Pembangkitan Energi Listrik”, Erlangga, Jakarta, 2005. Theraja. BL, “Electrical Technology ”, S. Chand & Company LTD,Ram Nagar, New Delhi, 1994. www.indonesiapower.co.id www.google.co.id www.pu.go.id
BIODATA PENULIS Akbar
Kurnia Octavianto (L2F008103) lahir di Semarang 06 Oktober 1990, menempuh pendidikan di SDN Banyumanik 02, SMPN 21 Semarang, SMAN 12 Semarang, Dan saat ini masih menempuh pendidikan di Teknik Elektro Univertsitas Diponegoro Semarang konsentrasi ketenagaan Semarang, November 2011 Mengetahui dan Mengesahkan, Dosen Pembimbing
Dr. Ir Hermawan, DEA NIP. 96002231986021001
