Mikrohidro

Mikrohidro

Mikrohidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti, saluran irigasi, sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air. Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air. Secara teknis, mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumber energi), turbin dan generator. Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya, mikrohidro memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head). Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Di samping faktor geografis (tata letak sungai), tinggi jatuhan air dapat pula diperoleh dengan membendung aliran air sehingga permukaan air menjadi tinggi. 

 

Air dialirkan melalui sebuah pipa pesat kedalam rumah pembangkit yang pada umumnya dibagun di bagian tepi sungai untuk menggerakkan turbin atau kincir air mikrohidro. Energi mekanik yang berasal dari putaran poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator. Mikrohidro bisa memanfaatkan ketinggian air yang tidak terlalu besar, misalnya dengan ketinggian air 2.5 meter dapat dihasilkan listrik 400 watt. 

Relatif kecilnya energi yang dihasilkan mikrohidro dibandingkan dengan PLTA skala besar, berimplikasi pada relatif sederhananya peralatan serta kecilnya areal yang diperlukan guna instalasi dan pengoperasian mikrohidro. Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan mikrohidro, yakni tidak menimbulkan kerusakan lingkungan. Perbedaan antara Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dengan mikrohidro terutama pada besarnya tenaga listrik yang dihasilkan, PLTA dibawah ukuran 200 KW digolongkan sebagai mikrohidro. Dengan demikian, sistem pembangkit mikrohidro cocok untuk menjangkau ketersediaan jaringan energi listrik di daerah-daerah terpencil dan pedesaan. 

Beberapa keuntungan yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga listrik mikrohidro adalah sebagai berikut : 

1. Dibandingkan dengan pembangkit listrik jenis yang lain, PLTMH ini cukup murah karena menggunakan energi alam. 

2. Memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah terpencil dengan tenaga terampil penduduk daerah setempat dengan sedikit latihan. 

3. Tidak menimbulkan pencemaran. 

4. Dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan. 

5. Dapat mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan sehingga ketersediaan air terjamin. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Prinsip dasar mikrohidro adalah memanfaatkan energi potensial yang dimiliki oleh aliran air pada jarak ketinggian tertentu dari tempat instalasi pembangkit listrik. Sebuah skema mikrohidro memerlukan dua hal yaitu, debit air dan ketinggian jatuh (head) untuk menghasilkan tenaga yang dapat dimanfaatkan. 

Hal ini adalah sebuah sistem konversi energi dari bentuk ketinggian dan aliran (energi potensial) ke dalam bentuk energi mekanik dan energi listrik. Daya yang masuk (Pgross) merupakan penjumlahan dari daya yang dihasilkan (Pnet) ditambah dengan faktor kehilangan energi (loss) dalam bentuk suara atau panas. Daya yang dihasilkan merupakan perkalian dari daya yang masuk dikalikan dengan efisiensi konversi (Eo). 

Pnet = Pgross ×Eo kW 

Daya kotor adalah head kotor (Hgross) yang dikalikan dengan debit air (Q) dan juga dikalikan dengan sebuah faktor gravitasi (g = 9.8), sehingga persamaan dasar dari pembangkit listrik adalah : 

Pnet = g ×Hgross × Q ×Eo kW 

 Dimana head dalam meter (m), dan debit air dalam meter kubik per detik (m/s3). 

Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro 

Beberapa komponen yang digunakan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro baik komponen utama maupun bangunan penunjang antara lain : 

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

• 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. 

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

• Bak penenang (Forebay). Bak penenang berada di ujung saluran pembawa yang berfungsi untuk mecegah turbulensi air sebelum diterjunkan melalui pipa pesat 

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

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

• Pipa Hisap, (draft tube). Pipa hisap berfungsi untuk menghisap air, mengembalikan tekanan aliran yang masih tinggi ke tekanan atmosfer. 

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

• Panel kontrol. Panel kontrol berfungsi untuk menstabilkan tegangan. 

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

Penggunaan beberapa komponen disesuaikan dengan tempat instalasi (kondisi geografis, baik potensi aliran air serta ketinggian tempat) serta budaya masyarakat. Sehingga terdapat kemungkinan terjadi perbedaan desain mikrohidro serta komponen yang digunakan antara satu daerah dengan daerah yang lain.

HAL-HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN 

1. ANALISIS HIDROLOGI 

Mengetahui potensi sumber energi hidro sepanjang tahun untuk menggerakan turbin. Studi hidrologi bertujuan untuk mendapatkan beberapa parameter yang akan digunakan dalam perencanaan pembangunan mikrohidro, antara lain : 

• Debit andalan yang akan menjadi dasar perencanaan bangunan dan penentuan jenis turbin. 

• Debit banjir sebagai dasar rencana bangunan utama dan parameter keamanan seluruh bangunan PLTMH 

• Konservasi daerah tangkapan air (catchment area) yang berpengaruh terhadap stabilitas debit andalan. Penggunaan air selain dari kebutuhan PLTMH 2. 

SPESIFIKASI TURBIN 

• Umur pakai ; minimal 10 tahun 

• Kehandalan ; 300 jam per tahun 

• Overhaul ; 3 tahun, bearing, water seal, belt 

• Efisiensi minimal 55 % 

• Casing tidak bocor, tidak menyebabkan lantai becek 

• Noise ; meter dari mesin 100 Db 

 3. BENGKEL MEKANIK 

Mesin dan Perkakas Bengkel Mekanik Dasar : 

• Alat Las ; Inverter DC, 10-125 A, 3 kW, Earth cable clamp, Electrode holder clamp, Helm las listrik 

• Bor Duduk ; 16 mm, 1 PK 

• Gerinda Duduk; 3/4 PK

 • Gerinda Tangan 

• Bor Tangan • Tanggem 

• Perkakas : kunci pas, obeng, tang, palu, gergaji besi, kikir, pahat, burner, dsb 

 4. BENGKEL PERDESAAN 

• Dekat dengan rumah turbin untuk mempermudah mengangkat komponen instalasi PLTMH yang akan diperbaiki 

• Dekat dengan kabel transmisi utama, atau jaringan kabel tiga fasa untuk kebutuhan daya motor besar yang umumnya menggunakan listrik tiga fasa. Selain dari itu penyambungan pada kabel transmisi utama bertujuan untuk mengurangi gangguan penggunaan listrik oleh bengkel terhadap jaringan. 

• Jika bengkel direncanakan juga untuk melayani public maka lokasi bengkel sebaiknya dekat jalan desa atau mudah dijangkau oleh calon konsumen 

• Cukup jauh dari pemukiman, mesjid, sekolah atau kantor sehingga aktivitas bengkel tidak menggangu lingkungan. 

Perancangan sistem PLT Mikrohidro 

Tahap pertama perancangan PLT Mikrohidro adalah studi awal. Studi ini diawali dengan surv ey lapangan untuk memperoleh data primer mengenai debit aliran dan head (beda ketinggian). Debit aliran dapat diukur dengan metode konduktivitas atau metode Weir. Berdasarkan data tersebut dapat dihitung perkiraan potensi daya awal. Data lapangan sebaiknya diambil beberapa kali pada musim yang berbeda untuk memperoleh gambaran yang tepat mengenai potensi day a dari aliran air tersebut. 

Selain itu, perlu dicari data pendukung, yaitu: kondisi air (keasaman, kekeruhan, serta kandungan pasir atau lumpur), keadaan dan kestabilan tanah di lokasi bangunan sipil, serta ketersediaan bahan, transportasi dan tenaga trampil (operator). Setelah survey lapangan, tahap perancangan selanjutnya adalah pemilihan lokasi dan penentuan dimensi utama, pembuatan analisis keunggulan dan kelemahan setiap alternatif pilihan, pembuatan sketsa elemen utama, penentuan tipe serta kapasitas turbin dan generator yang akan digunakan, penentuan sistem kontrol sistem (manual/otomatis), perancangan jaringan transmisi dan distribusi serta perancangan sistem penyambungan ke rumah-rumah. Sebelum membangun PLT Mikrohidro di suatu tempat perlu diketahui dahulu rencana PLN untuk daerah yang bersangkutan, kebutuhan listriknya, rencana penggunaan day a listrik dan faktor bebanny a, studi kelayakan ekonomi serta kesiapan lembaga pengelola. Setelah semua studi yang diperlukan siap dan layak, dilakukan proses disain yang lebih lebih rinci, yaitu: pembuatan detail gambar teknik, penentuan spesif ikasi teknis secara jelas, peny usunan jadwal kegiatan, penghitungan biay a setiap komponen serta penyiapan pengurus yang akan mengelola PLTMH. Jika seluruh disain ini telah siap maka pembangunan PLT Mikrohidro dapat dimulai. 

OPERASI DAN PEMELIHARAAN PLTMH 

Pengoperasian yang benar dimulai dari menyusun manual operasi dan pemeliharaan untuk setiap instalasi PLTMH Pemeliharaan instalasi PLTMH bertujuan untuk mempertahankan unjuk kerja PLTMH. 

1. Bendung dan Intake 

• Cek dinding bendung dan intake terhadap erosi khususnya selama musim hujan untuk menghindarkan kebocoran dan retak 

• Pastikan tinggi muka air pada titik yang aman tidak terlalu rendah atau terlalu tinggi 

• Tambahkan pelumas pada gigi dan ulir paling tidak sebulan sekali 

• Kunci pintu air jika tidak digunakan 

• Kosongkan dan bersihkan bendung sekali setiap bulan untuk menghindarkan pengendapan berlebih 

• Bersihkan sampah yang menyumbat saringan sampah tiap hari 

• Kosongkan dan bersihkan intake untuk menghindarkan pengendapan 

2. Bak Pengendap dan Saluran 

• Bak Pengendap Tanah akan mengendap di sini sehingga perlu dikuras secara rutin. Jika tanah masuk ke penstock akan membahayakan turbin. Kuras secara rutin 

• Saluran 

o Cek apakah ada kebocoran sepanjang saluran dan perbaiki jika ada 

o Cek potensi tanah longsor di sekitar saluran khususnya o selama musim hujan 

o Bersihkan saluran dari rumput atau tanaman lain yang mengganggu aliran air 

3. Bak Penenang dan Pipa Pesat 

• Bak Penenang 

o Cek muka air hindarkan air meluap o Bersihkan dari sampah dan endapan lumpur 

o Bersihkan saringan sampah rutin o Cek kebocoran tanki dan jika ada segera lakukan perbaikan 

• Pipa Pesat 

o Cek kebocoran pipa khususnya pada sambungan-sambungan 

o Cek mur dan baut serta anchor block khususnya terhadap pergeseran posisi 

o Cek kondisi tanah sekitar penstock apakah ada potensi longsor atau tidak 

o Cat kembali pipa penstock (besi) paling tidak 1 dalam 3 tahun untuk menghindarkan karat 

4. Turbin dan Transmisi Mekanik 

• Cek mur dan baut turbin dan pastikan semua kencang 

• Lumasi bagian berputar sekali setiap 2-3 minggu. Jangan terlalu banyak memakai pelumas. Buang pelumas yang berlebih 

• Cek dan bersihkan bagian dalam turbin paling tidak sekali setiap 6 bulan. Pastikan tidak ada benda asing di dalam 

• Bersihkan badan turbin dari tanah dan air untuk menghindarkan karat 

• Cek apakah turbin beroperasi pada suhu normal terutama bagian laher/bearing 

• Cek apakah posisi turbin normal 

• Cek apakah ada suara-suara aneh dari turbin 

5. Generator 

• Cek mur dan baut pastikan semua kencang 

• Cek suhu generator yang tidak normal. Suhu tidak normal adalah kondisi saat seseorang tidak bisa memegang generator dengan nyaman menggunakan telapak tangan 

• Cek suara-suara aneh dan getaran serta bau pada generator 

• Bersihkan lubang ventilasi serta kipas generator saat turbin mati 

• Cek ketegangan sabuk transmisi. Lakukan pengaturan tegangan jika perlu 

6. Control dan Switch 

• Cek kabel-kabel, kencangkan jika perlu dan ganti jika rusak Bersihkan panel kontrol dari kotoran dan sarang binatang 

• Pastikan panel terlindung dari air 

• Bersihkan ballast (jika memakai ballast pendingin air) dan pastikan tanki selalu terisi air 

• Cek kabel pentanahan (grounding) apakah sudah tersambung ke semua komponen metal termasuk turbin, generator, panel kontrol dll. 

7. Keselamatan

 • PASTIKAN bahwa semua instalasi yang menunjang keselamatan tetap terpasang: 

• Pintu panel 

• Pelindung sabuk transmisi 

• Pagar pelindung

• Alat isolator elektronik 

8. Jaringan listrik 

• Cek jaringan akan kerusakan akibat pepohonan dll. 

• Pastikan (pembersihan rutin) bahwa tidak ada batang pohon yang bisa jatuh atau tumbuh pada kabel jaringan 

• Cek tiang terhadap kerusakan apa pun 

• Cek kabel terhadap kerusakan, ganti jika perlu dengan kabel tipe yang sama 

• Cek secara rutin instalasi rumah. Pastikan semua instalasi dalam kondisi baik dan tidak ada praktekpraktek pencurian listrik 

KEUNTUNGAN 

Keuntungan dari pengembangan PLTM dan PLTMH bagi masyarakat pedesaan dan desa terpencil antara lain yaitu: 

• Menggunakan energi terbarukan 

• Ramah lingkungan 

• Indonesia memiliki potensi energi air yang besar 

• Jumlah sumberdaya manusia yang banyak 

• Indonesia telah mampu membuat turbin air sendiri 

• Telah ada pabrikan mikrohidro di beberapa wilayah Indonesia 

• Ada insentif dan bantuan fiskal kepada para pengembang yang tertera dalam Permen ESDM No. 04 Tahun 2012 Tentang Pembeliah Harga Jual Energi Listrik ke PLN pada kapasitas tegangan rendah dan menengah 

• Lokasi sumber daya air untuk PLTM dan PLTMH pada umumnya berada diwilayah pedesaan dan desa terpencil yang belum terjangkau jaringan listrik, 

• Penggunaan energi konvensional, seperti batubara untuk pembangkit listrik di wilayah ini akan memerlukan biaya yang tinggi karena adanya tambahan biaya transportasi bahan. 

• Mengurangi ketergantungan pada penggunanan bahan bakar fosil, dan 

• Meningkatkan kegiatan perekonomian sehingga diharapkan dapat menambah penghasilan masyarakat. 

• Menjadi energi alternatif pengganti listrik untuk penerangan di desa-desa terpencil yang tidak tersentuh jaringan PLN. 

• Penerima manfaat (penduduk desa) yang langsung merasakan manfaat dari potensi air tentunya akan berupaya untuk menjaga ketersediaan air sepanjang tahun dengan jalan melestarikan kawasan hutan sebagai kawasan penyangga air di sepanjang Daerah Aliran Sungai (DAS) yang dimanfaatkan. Di beberapa Desa yang telah membangun PLTMH biasanya membuat Hukum Adat untuk menjaga kelestarian hutan yang diperkuat dengan Perdes perlindungan hutan sebagai kawasan penyangga air. Juga berarti menjaga fungsi hutan dalam menyediakan sumber daya air, energi, penyedia oksigen, penyaring karbon dan konservasi keanekaragaman hayati. 

• PLTMH menggantikan penggunaan mesin genset diesel. Dapat mengurangi emisi karbon akibat pembakaran bahan bakar fosil solar. Dalam satu desa biasanya didapati sekurang-kurangnya 10 (sepuluh) buah mesin genset diesel. 

• Digantikannya peran mesin genset diesel dengan PLTMH sekaligus merupakan penghematan pemakaian BBM solar yang cukup besar. Sehingga dana yang sedianya untuk membeli solar dan biaya operasional genset dapat dialokasikan untuk kebutuhan lain, seperti pendidikan, kesehatan atau kebutuhan ekonomi lainnya. 

• Penguatan kelembagaan kelompok pengelola listrik desa dan kelompok pelestarian PLTMH yang berkelanjutan. 

• PLTMH yang dikelola dengan baik dapat menjadi sumber PADes (Pendapatan Asli Desa). 

KERUGIAN Beberapa kerugian dalam pembangunan PLTMH diantaranya adalah: 

• Tidak semua aliran air dapat digunakan untuk pembangunan PLTMH. Faktor debit aliran sangat menentukan. 

• Beberapa jenis turbin air sangat sensitif terhadap fluktuasi debit air. • Perlu konservasi daerah tangkapan air, terutama di daerah hulu sungai 

• Biaya investasi pembangunan masih relatif mahal 

• Biaya perijinan sebagai syarat untuk memperoleh Power Purchase Agreement (PAA) dalam membangun PLTMH juga masih relatif tinggi. Padahal PPA merupakan syarat untuk memperoleh kredit dari Perbankan 

• Kemampuan teknisi lokal yang masih terbatas dan sering menimbulkan kesalahan yang fatal