1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Kebutuhan akan energi listrik sangat penting dalam menunjang kehidupan manusia. Hampir semua alat penunjang kehidupan membutuhkan energi listrik. Alat yang sudah umum untuk melengkapi kehidupan manusia yaitu lampu dan barang elektronik yang tentunya membutuhkan energi listrik dalam pemanfaatannya. Perkembangan teknologi seperti saat ini juga sangat bergantung pada energi listrik. Kebutuhan akan energi listrik yang tinggi tentunya mebutuhkan sumber pembangkit energi listrik yang besar pula. Sebagian besar pembangkit listrik di Indonesia masih mengandalkan energi fosil (Basuki, 2007). Energi fosil dalam hal ini merupakan energi yang bersumber dari bahan bakar minyak (BBM). Energi fosil ini memiliki kelemahan yaitu dari jumlahnya yang semakin sedikit karena tidak dapat diperbarui serta prosesnya yang tidak ramah lingkungan. Keadaan ini memberikan pemikiran untuk adanya pemanfaatan energi alternatif. Pemanfaatan energi alternatif tidak harus dilakukan dalam skala besar, namun dapat dilakukan dengan skala kecil. Pemanfaatan energi alternatif dalam skala kecil ini dilakukan dengan melihat potensi energi yang ada di sekitar kehidupan kita. Terdapat beberapa alternatif energi yang ada di sekitar kita dan berpotensi menghasilkan energi listrik, yaitu energi angin, energi matahari (surya), dan energi air. Ketiga sumber energi ini dapat menghasilkan energi listrik dengan bantuan alat pembangkit listrik, yaitu untuk energi angin menggunakan kincir angin, energi surya menggunakan sel surya, dan energi air menggunakan sistem mikrohidro. Pemanfaatan energi alternatif juga harus memperhatikan besarnya potensi sumber energi, energi yang ramah lingkungan, serta keterjangkauan pengadaan alat. Energi angin, energi matahari (surya), dan energi air telah memenuhi kriteria energi ramah lingkungan, namun dari segi potensi sumber energi sangat tergantung pada karakteristik lingkungan. Pertimbangan lain dari segi keterjangkauan pengadaan alat, energi air dalam pengubahannya menjadi energi
26
Embed
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakangetd.repository.ugm.ac.id/downloadfile/78397/potongan/S1... · ini memanfaatkan tenaga air dalam skala kecil sebagai sumber energi. Tenaga air
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kebutuhan akan energi listrik sangat penting dalam menunjang kehidupan
manusia. Hampir semua alat penunjang kehidupan membutuhkan energi listrik.
Alat yang sudah umum untuk melengkapi kehidupan manusia yaitu lampu dan
barang elektronik yang tentunya membutuhkan energi listrik dalam
pemanfaatannya. Perkembangan teknologi seperti saat ini juga sangat bergantung
pada energi listrik.
Kebutuhan akan energi listrik yang tinggi tentunya mebutuhkan sumber
pembangkit energi listrik yang besar pula. Sebagian besar pembangkit listrik di
Indonesia masih mengandalkan energi fosil (Basuki, 2007). Energi fosil dalam hal
ini merupakan energi yang bersumber dari bahan bakar minyak (BBM). Energi
fosil ini memiliki kelemahan yaitu dari jumlahnya yang semakin sedikit karena
tidak dapat diperbarui serta prosesnya yang tidak ramah lingkungan. Keadaan ini
memberikan pemikiran untuk adanya pemanfaatan energi alternatif.
Pemanfaatan energi alternatif tidak harus dilakukan dalam skala besar,
namun dapat dilakukan dengan skala kecil. Pemanfaatan energi alternatif dalam
skala kecil ini dilakukan dengan melihat potensi energi yang ada di sekitar
kehidupan kita. Terdapat beberapa alternatif energi yang ada di sekitar kita dan
berpotensi menghasilkan energi listrik, yaitu energi angin, energi matahari
(surya), dan energi air. Ketiga sumber energi ini dapat menghasilkan energi listrik
dengan bantuan alat pembangkit listrik, yaitu untuk energi angin menggunakan
kincir angin, energi surya menggunakan sel surya, dan energi air menggunakan
sistem mikrohidro.
Pemanfaatan energi alternatif juga harus memperhatikan besarnya potensi
sumber energi, energi yang ramah lingkungan, serta keterjangkauan pengadaan
alat. Energi angin, energi matahari (surya), dan energi air telah memenuhi kriteria
energi ramah lingkungan, namun dari segi potensi sumber energi sangat
tergantung pada karakteristik lingkungan. Pertimbangan lain dari segi
keterjangkauan pengadaan alat, energi air dalam pengubahannya menjadi energi
2
listrik membutuhkan sistem PLTMH yang lebih terjangkau harganya daripada
kedua sumber energi yang lain.
Energi alternatif dengan memanfaatkan potensi sumberdaya air yang ada
di sekitar permukiman menjadi alternatif untuk mengatasi ketergantungan pada
energi listrik dari PLN. Potensi sumberdaya air yang melimpah tentunya sayang
jika tidak dimanfaatkan secara optimal. Daerah dengan potensi sumberdaya air
yang melimpah ini yaitu terdapat di Kecamatan Minggir, Kabupaten Sleman.
Potensi sumberdaya air di daerah ini melimpah karena berdasarkan pengamatan
di lapangan pada saat musim kemarau debit aliran saluran irigasi mencapai
sekitar 900 liter/detik. Aliran irigasi yang dimaksud merupakan Saluran Sekunder
Sedayu-Rewulu.
Saluran Sekunder Sedayu-Rewulu merupakan percabangan dari Saluran
Induk Van Der Wijck sebagian besar berada di wilayah administrasi Kecamatan
Minggir, Kabupaten Sleman. Saluran Irigasi Van Der Wijck ini merupakan
percabangan dari Selokan Mataram yang bersumber dari Sungai Progo. Intake
Saluran Irigasi Van Der Wijck berada di Desa Bligo, Kecamatan Ngluwar,
Kabupaten Magelang. Saluran Van Der Wijck merupakan saluran irigasi untuk
pengairan di Wilayah Kecamatan Minggir dan sekitarnya. Berdasarkan informasi
petugas lapangan Kantor Pengamatan Pucanganom, debit air yang disalurkan ke
Saluran Irigasi Van Der Wijck besarnya 26,41% dari seluruh debit Selokan
Mataram.
Ketersediaan air di Selokan Mataram tentu sangat mempengaruhi
ketersediaan air di Saluran Irigasi Van Der Wijck. Kegiatan penutupan pintu air di
hulu Selokan Mataram juga akan mengeringkan aliran Saluran Irigasi Van Der
Wijck. Kegiatan penutupan pintu air di hulu Selokan Mataram dilakukan hanya
pada saat akan dilakukan perbaikan infrastruktur pada aliran selokan ini, yaitu
pada tahun 2008 dilakukan penutupan selama tiga hari dan pada tahun 2007
selama tiga minggu (Antaranews, 2008)
Pemanfaatan sumberdaya air selokan untuk menghasilkan energi listrik
dapat dilakukan dengan sistem Mikrohidro. Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro (PLTMH) merupakan pembangkit listrik skala kecil yaitu
3
menghasilkan output kurang dari 200 kW (Damastuti, 1997). Pembangkit listrik
ini memanfaatkan tenaga air dalam skala kecil sebagai sumber energi. Tenaga air
ini dapat diperoleh dari sungai, saluran irigasi, maupun air terjun. PLTMH ini
termasuk pembangkit listrik yang bersumber dari energi terbarukan karena
ketersediaan air akan tetap ada dengan kondisi ekosistem yang terjaga. Selain itu
PLTMH juga dapat disebut teknologi yang ramah lingkungan karena dari
sistemnya yang tidak menimbulkan polusi.
Aliran Saluran Irigasi Saluran Irigasi Van Der Wijck ini sebenarnya sudah
dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) oleh warga
sekitar. Pemanfaatan PLTMH di daerah ini ternyata belum optimal karena
mengalami beberapa kendala, seperti terdapatnya sampah yang menganggu laju
aliran penggerak turbin, saluran air menuju turbin yang tidak terisi debit, dan
lokasi pembangkit listrik yang terlalu jauh dari pemakai (permukiman). Selain itu,
dapat juga disebabkan oleh sudah terdapatnya jaringan listrik PLN di daerah ini.
Pemanfaatan PLTMH agar lebih optimal selain dibutuhkan potensi air yang bagus
juga harus diimbangi oleh parameter lingkungan fisik yang mendukung. Melihat
keadaan ini maka diperlukan penelitian mengenai potensi sumberdaya air dan
potensi lingkungan fisik, serta arahan pemanfaatan PLTMH sebagai sumber
energi listrik untuk lampu penerangan jalan di daerah penelitian.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang tersebut maka dapat dirumuskan
permasalahan dari penelitian ini yaitu:
1. Bagaimana potensi sumberdaya air Saluran Irigasi Van Der Wijck untuk
pemanfaatan PLTMH?
2. Bagaimana potensi lingkungan fisik di daerah kajian baik yang
mendukung maupun yang menghambat dalam pemanfaatan PLTMH?
3. Seberapa besarkah energi listrik maksimal yang mampu dihasilkan oleh
sumberdaya air Saluran Irigasi Van Der Wijck melalui sistem PLTMH.
4. Seberapa besar nilai ekonomi yang ditimbulkan dari arahan pemanfaatan
PLTMH sebagai sumber energi listrik untuk lampu penerangan jalan.
4
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui potensi sumberdaya air Saluran Irigasi Van Der Wijck untuk
pemanfaatan PLTMH.
2. Mengidentifikasi parameter lingkungan fisik sebagai faktor pertimbangan
pembangunan sistem PLTMH.
3. Memperkirakan besarnya energi listrik maksimal yang mampu dihasilkan
oleh sumberdaya air Saluran Irigasi Van Der Wijck melalui sistem
PLTMH.
4. Memperkirakan nilai ekonomi yang ditimbulkan dari arahan pemanfaatan
PLTMH sebagai sumber energi listrik untuk lampu penerangan jalan.
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
1. Memberikan gambaran tentang potensi pemanfaatan sumberdaya air untuk
menghasilkan sumber energi alternatif melalui sistem mikrohidro.
2. Memberikan sumbangan ilmu geografi khususnya hidrologi dalam
aplikasinya untuk pemanfaatan energi.
1.5. Tinjauan Pustaka
1.5.1. Sumberdaya Air
Potensi dan pemanfaatannya tenaga air pada umumnya berbeda dengan
penggunaan tenaga yang berasal dari bahan bakar fosil (Kadir, 1982). Perbedaan
ini dapat ditunjukkan dengan beberapa alasan. Perbedaan pertama tampak pada
energi air yang secara teratur dibangkitkan kembali karena pemanasan lautan oleh
matahari, sehingga energi air merupakan suatu sumber yang secara sikis
diperbarui. Hal ini dapat terlihat di siklus hidrologi seperti pada Gambar 1.1.
5
Sumber: USGS
Gambar 1.1. Siklus Hidrologi
Gambar 1.1 menunjukkan bahwa sumberdaya air merupakan sumberdaya
yang terbarui dan menjadi poin positif daripada sumber energi dari bahan bakar
fosil. Namun, jika dilihat dari kuantitasnya ternyata potensi tenaga air relatif lebih
kecil daripada jumlah bahan bakar fosil.
Dilihat dari pemanfaatannya, tenaga air biasanya dimanfaatkan secara
multiguna, yaitu dikaitkan dengan irigasi, pengendalian banjir, perikanan, rekreasi
dan navigasi. Bahkan sering terjadi bahwa pembangkitan tenaga listrik hanya
merupakan manfaat sampingan dari saluran irigasi dan pengendalian banjir
sebagai penggunaan utama.
Perbedaan selanjutnya yaitu pembangkitan listrik dari tenaga air dilakukan
tanpa ada perubahan suhu, yaitu karena tidak ada proses pembakaran. Hal ini
tentunya berpengaruh positif dalam masa manfaat mesin-mesin hidro yang lebih
lama daripada mesin-mesin termis.
Terdapat tiga faktor yang dalam penentuan potensi sumberdaya air (tenaga
air) untuk pembangkitan energi listrik (Kadir, 1982), yaitu:
a. Jumlah air yang tersedia yang merupakan fungsi dari jatuh hujan atau
salju.
6
b. Tinggi terjun yang mampu dimanfaatkan yang tentunya tergantung dari
topografi suatu daerah.
c. Jarak lokasi yang dapat dimanfaatkan terhadap adanya pusat beban atau
jaringan transmisi.
1.5.2. Energi dan Listrik
Energi listrik dihasilkan dengan mengubah energi mekanik menjadi energi
listrik melalui sistem pembangkit listrik. Menurut Wijaya (2001) sistem
pembangkit merupakan suatu sistem yang memproses dan menghasilkan energi
listrik dan terdiri dari penggerak mula dan generator. Penggerak mula ini
merupakan alat untuk memutar kumparan generator, sedangkan generator sendiri
merupakan mesin listrik yang dapat mengubah energi mekanis menjadi energi
listrik.
Energi penggerak mula yang merupakan alat untuk memutar generator
menurut Marsudi (2005) dapat bersumber dari mesin diesel, turbin uap, turbin air,
dan turbin gas. Alat-alat ini merupakan alat yang merubah energi primer menjadi
energi mekanik untuk menggerakkan turbin. Proses konversi energi ini biasanya
menghasilkan produk sampingan berupa limbah dan kebisingan.
Sumber-sumber energi berdasarkan ketersediaannya dibedakan menjadi
sumber energi konvensional dan non-konvensional (Dandekar, 1991). Sumber
energi yang masuk pada sumber energi konvensional yaitu energi uap, energi air,
dan energi nuklir. Tingkat di bawahnya yang masuk pada sumber energi non-
konvensional yaitu energi pasang surut, energi surya, energi panas bumi, energi
angin, dan energi medan magnet hidrodinamik.
Dandekar (1991) juga menyebutkan beberapa keuntungan tenaga air, yaitu
energi air tidak habis terpakai dan tidak berubah menjadi sesuatu yang lain, biaya
pengoperasian dan pemeliharaan PLTA sangat rendah, turbin-turbin pada PLTA
bisa dioperasikan dan dihentikan setiap saat, sederhana dan mudah dioperasikan,
alatnya tahan lama, serta dapat menimbulkan manfaat lain yaitu pariwisata dan
perikanan.
7
1.5.3. Listrik Pedesaan
Tenaga listrik menjadi kebutuhan yang penting bagi kehidupan
masyarakat, terutama masyarakat modern. Peranan tenaga listrik dalam
menunjang kehidupan masyarakat dapat diukur dari beberapa konteks, salah
satunya yaitu berdasarkan besarnya komponen tenaga listrik. Komponen tenaga
listrik ini tentunya berkaitan dengan penyediaan energi listrik dalam suatu
masyarakat secara keseluruhan (Kadir, 1982). Semakin besar komponen energi
listrik yang dibutuhkan, maka dapat menunjukkan tingkat kemajuan
masyarakatnya yang semakin maju. Selain itu, pengukuran peranan energi listrik
ini juga dapat diketahui dari konstek investasi, yaitu perbandingan antara
komponen investasi pada energi listrik di suatu negara dengan komponen
investasi lainnya.
Listrik pedesaan merupakan upaya untuk memberikan ataupun
menyalurkan energi listrik untuk wilayah pedesaan. Upaya ini memiliki beberapa
tujuan yang diantaranya yaitu penggunaan listrik untuk tujuan produksi dan untuk
tujuan sosial serta lingkungan. Penggunaan listrik dengan tujuan produktif yaitu
adanya energi listrik yang diharapkan dapat menunjang kegiatan-kegiatan
produktif di pedesaan. Kegiatan produktif ini selanjutnya dapat meningkatkan
taraf perekonomian masyarakat.
Menutut Kadir (1982), kegiatan produktif yang didukung oleh energi
listrik dapat meningkatkan nilai produksi dari barang dan jasa. Tanpa adanya
energi listrik masyarakat hanya mengandalkan tenaga manusia dan hewan serta
lingkungan sekitar dalam kegiatan produksi. Kegiatan dengan cara ini hanya
menghasilkan nilai produksi yang rendah. Oleh karena itu, penggunaan energi
listrik dalam kegiatan produksi akan meningkatkan nilai produksi, yang
selanjutnya dapat meningkatkan taraf perekonomian masyarakat pedesaan.
Penggunaan listrik untuk manfaat sosial lebih merujuk kepada kegunaan
listrik yang berpengaruh pada aspek-aspek sosial. Pemanfaatan energi listrik
dalam hal ini dapat menunjang peningkatan aspek-aspek sosial seperti
peningkatan taraf pendidikan dan kesehatan. Selain itu juga dapat menunjang
keberhasilan program keluarga berencana, karena saat malam hari dapat didisi
8
dengan kegiatan-kegiatan sosial. Menurut Reksohadiprojo (1988), sejarah telah
menunjukkan bahwa masyarakat yang dapat mencapai kemakmuran yaitu
masyarakat yang bisa memanfaatkan sumberdaya dan energi. Hal ini menujukkan
betapa pentingnya peran sumberdaya dan energi dalam pembangunan ekonomi.
Daerah pedesaan biasanya memiliki potensi lingkungan fisik yang dapat
dimanfaatkan untuk pembangkitan energi listrik. Potensi lingkungan fisik ini
dapat berupa potensi sumberdaya air, angin, biogas, dan biomassa. Potensi
sumberdaya air yang dapat dimanfaatkan untuk pembangkitan energi listrik yaitu
misalnya air terjun kecil maupun saluran irigasi. Pembangkitan energi listrik ini
dilakukan dengan bantuan sistem pembangkit listrik mikrohidro.
1.5.4. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) merupakan pembangkit
listrik skala kecil yaitu menghasilkan output kurang dari 200 kW. Pembangkit
listrik ini memanfaatkan tenaga air dalam skala kecil sebagai sumber energi.
Tenaga air ini dapat diperoleh dari sungai, saluran irigasi, maupun air terjun.
PLTMH ini termasuk pembangkit listrik yang bersumber dari energi terbarukan
karena ketersediaan air akan tetap ada dengan kondisi ekosistem yang terjaga.
Selain itu PLTMH juga dapat disebut teknologi yang ramah lingkungan karena
dari sistemnya yang tidak menimbulkan polusi.
Pembangkit tenaga air terdiri dari beberapa macam, yaitu dapat dibedakan
berdasarkan besarnya daya yang dibangkitkan. Klasifikasi pembangkit listrik ini
dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1. Klasifikasi Pembangkit yang Memanfaatkan Energi Air
berdasarkan Daya yang Dibangkitkan
No Jenis Pembangkit Listrik Tenaga Hidro Kapasitas Daya (kW)
1 Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) >5000
2 Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTM) 100-5000
3 Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) 10-100
4 Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro (PLTPH) <10
Sumber: Setyowati, 2012
9
Perubahan energi air menjadi energi listrik pasti melalui proses konversi
energi. Proses konversi energi air menjadi energi listrik melalui beberapa tahapan,
yaitu energi kinetik air diubah menjadi energi mekanik oleh turbin, kemudian
energi mekanik turbin ini diubah menjadi energi listrik oleh generator. Sistem
konversi tenaga (energi) ini pasti menimbulkan tenaga yang sebagian hilang oleh
sistem itu sendiri. Tenaga yang hilang ini dapat diketahui dari persamaan konversi
energi menurut Harvei (1993).
Sistem PLTMH dibagi mejadi dua kategori dalam menimbun air, yaitu
Run-Off River dan Reservoir dan Dam Based (Setyowati, 2012).
1. Run-Off River
Sistem PLTMH ini tidak terdapat bangunan penampung air untuk
mengatur air yang masuk ke turbin. Air dari sungai dengan sistem ini langsung
masuk saluran untuk menggerakkan turbin. Aliran air sungai sangat
mempengaruhi kinerja PLTMH. Mikrohidro jenis ini lebih mengandalkan
kecepatan aliran air daripada tinggi jatuh air, sehingga dapat diterapkan pada
kondisi aliran yang tidak memiliki terjunan (head). Sistem PLTMH kategori ini
seperti terpapar pada Gambar 1.2.
2. Reservoir and Dam Based
Sistem PLTMH ini menggunakan kolam tando (reservoir) sebagai
tempat penampungan dan penimbunan air. Kolam tando ini digunakan untuk
mengotrol air yang masuk pada sistem PLTMH sebagai penggerak turbin.
Sistem mikrohidro kategori Reservoir and Dam Based terdiri dari beberapa
komponen, yaitu secara umum terdapat bak penampung, pipa pesat, turbin, dan
generator. Mikrohidro jenis ini memanfaatkan energi kinetik air yang jatuh dari
ketinggian tertentu, sehingga penerapannya memerlukan aliran yang memiliki
terjunan (head). Energi air yang jatuh akan memberi tekanan pada turbin,
sehingga turbin akan berputar menggerakkan generatior. Sistem mikrohidro
kategori ini seperti terpapar pada Gambar 1.3.
10
Sumber: http://www.ndoware.com
Gambar 1.2. Sistem Mikrohidro kategori Run-Off River
Sumber: http://www.pdaukuningan.com
Gambar 1.3. Sistem Mikrohidro kategori Reservoir dan Dam Based
1.5.4.1. Turbin Air
Turbin air berfungsi merubah energi potensial air menjadi energi putaran
atau energi kinetik air. Terdapat dua klasifikasi turbin air, yaitu Turbin Implus dan