PEMODELAN SETTLING BASIN UNTUK MEREDUKSI FLUKTUASI KONSENTRASI SEDIMEN PADA PLTMH SALURAN IRIGASI SETTLING BASIN MODELING TO REDUCE FLUCTUATION OF SEDIMENT CONCENTRATION ON MHP IRRIGATION CHANNELS ARIFIN MATOKA SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2017
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
PEMODELAN SETTLING BASIN UNTUK MEREDUKSI FLUKTUASI KONSENTRASI SEDIMEN
PADA PLTMH SALURAN IRIGASI
SETTLING BASIN MODELING TO REDUCE FLUCTUATION OF SEDIMENT CONCENTRATION
ON MHP IRRIGATION CHANNELS
ARIFIN MATOKA
SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR 2017
PEMODELAN SETTLING BASIN UNTUK MEREDUKSI FLUKTUASI KONSENTRASI SEDIMEN
PADA PLTMH SALURAN IRIGASI
SETTLING BASIN MODELING TO REDUCE FLUCTUATION OF SEDIMENT CONCENTRATION
ON MHP IRRIGATION CHANNELS
ARIFIN MATOKA
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2017
PEMODELAN SETTLING BASIN UNTUK MEREDUKSI FLUKTUASI KONSENTRASI SEDIMEN
PADA PLTMH SALURAN IRIGASI
Disertasi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar Doktor
Program Studi
Ilmu Teknik Sipil
Disusun dan diajukan oleh
ARIFIN MATOKA
kepada
SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR 2017
PERNYATAAN KEASLIAN DESERTASI
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Arifin Matoka Nomor Mahasiswa : P0800311402 Program Studi : S3 Teknik Sipil Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa desertasi
yang saya tulis ini benar-benar merupakan hasil karya sendiri, bukan
merupakan pengambilalihan tulisan atau pemikiran orang lain. Apabila
dikemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan bahwa sebagian atau
keseluruhan desertasi ini hasil karya orang lain maka saya bersedia
menerima sangsi ataupun perbuatan tersebut.
Makassar, November 2017
Yang menyatakan
Arifin Matoka
PRAKATA
Segala pujian dan rasa syukur hanyalah hak bagi Allah Subhana
Wata’ala, yang Maha Pemurah lagi Maha Penyayang, serta salawat dan
salam atas junjungan kita Mohammad Rasulullah Sallallah Alaihi
Wasallam, semoga pula tercurah bagi kita sekalian. Dengan seijin Allah
Wata’ala sehingga penulis dapat menyelesaikan desertasi ini yang
berjudul : Pemodelan Settling Basin untuk Mereduksi Fluktuasi
Konsentrasi Sedimen pada PLTMH Saluran Irigasi, dalam rangka
menyelesaikan Program Pendidikan Doktor, Teknik Sipil Sekolah Pasca
Sarjana Universitas Hasanuddin Makassar.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penulisan desertasi ini tidak
akan terselesaikan tampa bantuan dari berbagai pihak baik secara moril
maupun materil, oleh karenanya dengan rasa hormat dan terima kasih
yang tak terhingga dan penghargaan yang tulus kepada yang tercinta
Ayahanda H. Abdul Aziz Matoka (Alm) dan Ibunda Hj. Nelly Niode (Almh),
yang telah membesarkan membimbing dan mendidik penuh kasih sayang
dan semua doa restu mereka sepanjang hidupnya, dan disebabkan jiwa
dan semangat mereka yang ditanamkan kejiwa penulis menjadi bekal
yang tidak ternilai harganya dalam menyelesaikan penyusunan desertasi
ini, Semoga senantiasa Allah Subahana Wata’ala merrihdoi mereka dan
menerima amalannya.
Dari lubuk hati yang paling dalam, penulis mengharapkan kritik,
saran dan koreksi dari semua pihak, karena penulis menyadari bahwa
desertasi ini tidak luput dari kekurangan. Penulis juga rasa terima kasih
dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : Prof. Dr. Ir. H.
Nadjamuddin Harun, MS, sebagai Promotor , Prof. Dr. Ir. H. Salama
Manjang, sebagai Ko Promotor, Dr. Ir. M. Arsyad Thaha, MT, sebagai Ko
Promotor, Prof. Dr. Ir. H. Muh. Saleh Pallu, M.Eng, sebagai Komisi Penilai,
Prof. Dr. Ir. H. Muhammad Tola, M.Eng sebagai Komisi Penilai, Dr. Ir.
Mukhsan Putra Hatta, ST.MT sebagai Komisi Penilai, Dr. Eng. Ir. Rita
Tahir Lopa, MT sebagai Komisi Penilai, yang telah memberi kesediaan
waktu, saran dan bimbingan sejak masa penyusunan proposal, penelitian
dan penyusunan hingga seminar hasil penelitian ini.
Penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih dan penghargaan
setinggi-tingginya kepada, :
1. Rektor Universitas Hasanuddin, yang telah memberi kesempatan
kepada penulis untuk melanjutkan pendidikan, melakukan Riset dan
Penelitian serta terselesaikannya penulisan desertasi ini.
2. Rektor Universitas Negeri Gorontalo yang juga telah memberi
dorongan dan kesempatan kepada penulis untuk melanjutkan
pendidikan.
3. Direktur Sekolah Pasca Sarjana Universitas Hasanuddin, yang telah
memfasilitasi pendidikan, riset dan penelitian sampai terselesaikan
penulisan desertasi ini.
4. Dekan Fakutas Teknik Universitas Hasanuddin, yang telah nyediakan
sarana dan prasarana sehingga pendidikan, riset dan penelitian
sampai penulisan desertasi ini dapat dilakukan dengan baik.
5. Dekan Fakutas Teknik Universitas Negeri Gorontalo yang telah
memberi dorongan kepada penulis untuk menyelesaikan pendidikan
S3 ini.
6. Ketua Program studi S3 Teknik Sipil Universitas Hasanuddin
Prof. Dr. Ir. H. Wihardi Tjaronge, ST, M.Eng, yang senantiasa
mendorong dan memotifasi serta banyak membantu hingga
terselesainya Pendidikan, Riset dan Penelitian penulis .
7. Guru Besar dan dosen pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin, yang telah mengajari dan memberikan
ilmunya selama Kuliah reguler yang telah kami jalani.
8. Guru Besar dan dosen pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin, yang telah mengajari dan memberikan
ilmunya selama Kuliah reguler yang telah kami jalani.
9. Kepala Dinas Kehutanan Energi dan Sumber Daya Mineral Provinsi
Gorontalo diwakili kepala bidang energi Bapak Abd. Rahmat
Dangkua, ST yang telah banyak membantu penulis menyelesaikan
penelitian ini.
10. Kepala Dinas Pekerjaan Umum Provinsi Gorontalo diwakili Kepala
seksi Irigasi dan Air Tanah Bapak Is Chairudin Rauf, ST yang juga
telah banyak membantu penulis menyelesaikan penelitian ini.
11. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang
telah memberikan dukungan yang sangat berarti kepada penulis,
Akhirnya penulis juga menghaturkan ucapan terima kasih dan
pengahrgaan setinggi-tingginya kepada kedua mertua saya yang saya
cintai dan saya banggakan yang banyak memberi begitu banyak perhatian
Bapak Ir. H. Abd Mannan Wahab, Ibu Hj. Munira Hanafi, juga
terima kasih kepada Kakak-kakak saya dr. H. Wenang Matoka, SpM, Hj.
Khodijah Rizki Rhamadhani Matoka, terima kasih atas segala pengertian,
kesabaran, pengorbanan dan kasih sayang dukungan dan doanya.
Semoga cita-cita kalian menjadi hafizah dan alimah diridhoi Allah SWT.
Akhirnya penulis memohon maaf dalam masa pendidikan, riset dan
penelitian serta penulisan desertasi ini ada hal-hal yang tidak berkenan
sehubungan dengan pribadi penulis mohon dengan setulus-tulusnya untuk
dimaafkan. Semoga desertasi ini dapat bermanfaat bagi perkembangan
Ilmu Pengetahuan dan Teknologi dan semoga Allah SWT memberikan
rahmat dan hidayahnya kepada kita sekalian . Amien.
Makassar, November 2017
Arifin Matoka
ABSTRAK
ARIFIN MATOKA. Pemodelan Settling Basin untuk Mereduksi Fluktuasi Konsentrasi Sediment pada PLTMH Saluran Irigasi (dibimbing oleh H. Nadjamudin Harun, H. Salama Manjang dan Arsyad Thaha).
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan pengaruh
fluktuasi konsentrasi sediment C (g/l), pada PLTMH dan melakukan pemodelan bak pengendap (setling basin) untuk mereduksi pengaruhnya tersebut.
Penelitian ini dilakukan di 5 lokasi pengamatan saluran irigasi
provinsi gorontalo dan dilokasi PLTMH Tulabolo Kabupaten Bone Bolango. Adapun pemodelan settling basin ini dibagi dalam 3 model desain dari 9 skenario keadaan. Kondisi PLTMH saat hujan tanpa pemodelan, diperoleh deviasi tegangan Vd = 17,6%, deviasi Frekwensi fd = 6,8% dan deviasi putaran turbin nd = 6,8% pada fluktuasi konsentrasi sedimen C antara 2.551 (g/l) dan 3.864 (g/l) kondisi PLTMH tidak normal. Pada pemodelan setling basin desain III diperoleh deviasi tegangan Vd = 3%, deviasi Frekwensi nd = 1.5 % dan deviasi putaran nd =1.6 % pada konsentrasi fluktuasi sedimen C antara 1.160 (g/l) dan 1.340 (g/l) menghasilkan kondisi PLTMH beroperasi normal.
Dengan adanya penelitian ini dapat sebagai rujukan dasar untuk
pengembangan PLTMH Irigasi secara Nasional.
Kata kunci : Microhydro, irigasi ,sedimentasi, pemodelan setling basin.
ABSTRACT
ARIFIN MATOKA. Settling Basin Modeling to Reduce Fluctuation of Sediment Concentration on Mhp Irrigation Channels (Guided by: Nadjamudin Harun, Salama Manjang and Arsyad Taha).
This study aimed to determine the correlation of the effect of the concentration fluctuation of sediment C (g/l) in MHP and to create a Settling Basin modeling to reduce its effect.
The research was conducted in 5 locations to observation the irrigation channel in Gorontalo Province and location of Tulabolo MHP, Bone Bolango Regency. This basin settling modeling was divided into 3 design models of 9 scenarios.
The research result indicated that the condition of MHP during the rainy had no modeling, the voltage deviation Vd = 17,6%, deviation of Frequency was fd = 6.8% and deviation of turbine rotation was nd = 6.8% in fluctuation of sediment concentration C was between 2,551 (g/l) and 3,864 ( g/l) the condition of the MHP was abnormal. With the settling basinn modeling design III, the voltage deviation obtained was Vd = 3%, deviation of frequency was fd = 1.5 % and the deviation of rotation was nd = 1.6 % at the sediment fluctuation concentration C between 1.160 (g/l) and 1.340 (g/l) witch resulted in the MHP condition to operate normaly.
With this research can be a basic reference for the development of PLTMH Irrigation nationally.
3. Pengaruh Fluktuasi Kosentrasi Sedimen Pada PLTMH 30
D. Pengujian Statistik
1. Membuat Tabel Rekapitulasi 32
2. Menentukan Model Regresi Linier 32
3. Mencari Koofisien Korelasi 33
4. Melakukan uji hipotesis 34
5. Koofisien Determinasi 35
E. Road Map Penelitian 36
F. Kerangka Fikir 45
III. BABIII METODE PENELITIAN
A. Tahapan Penelitian 56
B. Alat Untuk Penelitian 57
C. Lokasi Penelitian 58
D. Desain Penelitian 59
E. Parameter Elektrikal dan sedimentasi 61
F. Analisis Pengaruh Potensi Air pada PLTMH 64
1. Analisa Perhitungan Fenomena Berat Jenis Air 64
2. Analisa Pengaruh Fluktuasi Sedimen pada PLTMH 64
3. Analisa Perngaruh Pada Pengaturan PLTMH 64
G. Efisiensi Bangunan Penangkap Sedimen 55
IV. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Parameter dan Pengujian
1. Tinjauan Obyek Penelitian PLTMH Tulabolo 66
a. Daya yang Dibangkitkan PLTMH Tulabolo 66
b. Spesifikasi data dari penelitian 67
2. Analisa dan Pengujian Data 67
a. Kondisi PLTMH Keadaan Hujan 67
1. Menentukan model pada tegangan 67
2. Koefisien Korelasi 69
3. Kecocokan Model 70
4. Pengujian pada frekwensi dan putaran 71
b. Kondisi PLTMH pada saat Tidak ada Hujan 78
B. Pemodelan Setling Basin dan Pengaruhnya 81
1. Pemodelan Settling Basin Desain I 81
a. Karakteristik Saat Hujan 81
b. Karakteristik Saat Selesai Hujan 85
2. Pemodelan Settling Basin Desain II 88
a. Karakteristik Saat Hujan 88
b. Karakteristik Saat Selesai Hujan 91
3. Pemodelan Settling Basin Desain III 94
C. Analisa Pengaruh Potensi Air Pada PLTMH 97
1. Analisa Perhitungan Fenomena Berat Jenis Air 98
2. Analisa Perhitungan Fluktuasi Kosentrasi Pada PLTMH
98
3. Analisa Pengaruh Pengaturan pad PLTMH 101
D. Kosentrasi Sedimeni pada Irigasi Provinsi Gorontalo 104
1. Kondisi dan Data Bangunan Saluran Irigasi 104
2. Perhitungan Efisiensi Bangunan BPS 106
V. BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan 110
B. Saran 112
DAFTAR PUSTAKA 114
LAMPIRAN-LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Nomor Tabel halaman
Tabel 1. Data parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) (sd C) σc terhadap tegangan saat hujan tanpa Pemodelan Settling Basin 68 Tabel 2. Data parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) (sd C) σc dengan frekuensi saat hujan tanpa pemodelan settling basin 72 Tabel 3. Data Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap Putaran turbin/generator saat hujan tanpa pemodelan settling basin 75 Tabel 4. Data parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C)
σc terhadap V,f dan n saat tidak hujan 79 Tabel 5. Data parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V,f dan n saat hujan dengan pemodelan setling basin desain I 82 Tabel 6. Data Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V,f dan n setelah hujan dengan pemodelan setling basin desain I 85 Tabel 7. Data Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V,f dan n saat hujan dengan Pemodelan Settling Basin Desain II 89
Tabel 8. Data Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V f dan n, setelah hujan pada Pemodelan Desain II 94
Tabel 9 . Data Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V f, n saat hujan pada pemodelan desain III 95 Tabel 10. Pengaruh Konsentrasi sedimen PLTMH saat hujan terhadap konstanta k dan hasil daya teoritis 100 Tabel 11. Pengaruh Konsentrasi sedimen saat hujan terhadap daya teoritis serta tegangan yang dihasilkan 103 Tabel 12. Potensi Irigasi Provinsi Gorontalo 103 Tabel 13. Data Efisiensi BPS untuk sampel daerah Irigasi Pengamatan 01 Kab. Bone Bolango Provinsi Gorontalo 117 Tabel 14. Data Efisiensi BPS untuk sampel daerah Irigasi Pengamatan 02 Kab. Gorontalo Provinsi Gorontalo 108 Tabel 15. Data Efisiensi BPS untuk sampel daerah Irigasi Pengamatan 03 Kab. Gorontalo Utara Prov. Gorontalo 108 Tabel 16. Data Efisiensi BPS untuk sampel daerah Irigasi Pengamatan 04 Kab.Boalemo dan
Kab. Gorontalo Prov. Gorontalo 109 Tabel 17. Data Efisiensi BPS untuk sampel daerah Irigasi
Pengamatan 05 Kab. Pohuato Prov. Gorontal 109
DAFTAR GAMBAR
Nomor gambar halaman
1. Efisiensi Sistem pembangkit tenaga air 13
2. Pintu air saluran pembawa 14
3. Power house dan draft Tube PLTMH irigasi 20
4. Turbine tipe Open Flume Propeller 21
5. Generator sinkron rotor silinder dan rotor kutub cepatu 23
10. Rangkaian generator sinkron yang dikopel Turbin air 28
11. Kurva pengaturan generator Sinkron faktor daya berbeda 29
12. Karakteristik tegangan dan frekuensi generator Sinkron 29
13. Roadmap penelitian 53
14. Pemanfaatan PLTMH Pada Saluran Irigasi 54
15. Lokasi daerah pengamatan Saluran Irigasi Prov. Gorontalo 58
16. PLTMH irigasi Turbin jenis Open Flume Propeller 59
17. Setling Basin Model Desain I 60
18. Setling Basin Model Desain II 60
19. Setling Basin Model Desain III 61
20. Diagram alir metodologi penelitian 63
21. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan tegangan generator V pada saat hujan 69
22. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan frekuensi generator f (Hz)pada saat hujan 73
23. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan putaran turbin genertor n(rpm) saat hujan 76
24. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 80 tegangan generator V pada saat setelah hujan
25. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 80 frekuensi generator f (Hz)pada saat setelah hujan
26. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 81 putaran turbin genertor n(rpm) saat setelah hujan
27. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 83 tegangan generator V saat hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain I
28. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 84 frekuensi generator f (Hz) saat hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain I
29. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 84 putaran turbin genertor n(rpm) saat hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain I
30. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 86 tegangan generator V saat setelah hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain I
31. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 87 frekuensi genertor f (Hz) saat stelah hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain I
32. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 87 putaran turbin genertor n(rpm) saat setelah hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain I
33. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 90 tegangan generator V saat hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain II
34. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 90 frekuensi generator f (Hz) saat hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain II
35. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 91 putaran turbin genertor n(rpm) saat hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain II
36. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 92 tegangan generator V saat setelah hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain II
37. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 92 frekuensi genertor f (Hz) saat setelah hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain II
38. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 94 putaran turbin genertor n(rpm) saat setelah hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain II
39. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 96 tegangan generator V saat hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain III
40. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 97 frekuensi genertor f (Hz) saat hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain III
41. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc dengan 97 putaran turbin genertor n(rpm) saat hujan pada Pemodelan Setling Basin Desain III
42. Sistem pengaturan Pada Pembangkit listrik tenaga air 101
DAFTAR LAMPIRAN
No Judul lampiran no
1. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 1 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat hujan
tanpa Pemodelan Settling Basin
2. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 2 sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi saat hujan
tanpa Pemodelan Settling Basin
3 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 3 sedimen (sd C) σc terhadap putaran saat hujan
tanpa Pemodelan Settling Basin
4. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 4 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat setelah hujan
tanpa Pemodelan Settling Basin
5. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 5 sedimen (sd C) σc terhadap Frekuensi saat setelah hujan
tanpa Pemodelan Settling Basin
6. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 6 sedimen (sd C) σc terhadap putaran saat setelah hujan
tanpa Pemodelan Settling Basin
7. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 7 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat hujan
dengan Pemodelan Settling Basin I
8. Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 8 sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi saat hujan
dengan Pemodelan Settling Basin I
9 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 9 sedimen (sd C) σc terhadap putaran saat hujan
dengan Pemodelan Settling Basin I
10 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 10 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat setelah hujan
dengan Pemodelan Settling Basin I
11 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 11 sedimen (sd C) σc terhadap Frekuensi saat setelah hujan
denganPemodelan Settling Basin I
12 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 12 sedimen (sd C) σc terhadap putaran saat setelah hujan
dengan Pemodelan Settling Basin I
13 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 13 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat hujan
dengan Pemodelan Settling Basin II
14 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 14 sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi saat hujan
dengan Pemodelan Settling Basin II
15 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 15 sedimen (sd C) σc terhadap putaran saat hujan
dengan Pemodelan Settling Basin II
16 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 16 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat setelah hujan
dengan Pemodelan Settling Basin II
17 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 17 sedimen (sd C) σc terhadap Frekuensi saat setelah hujan
denganPemodelan Settling Basin II
18 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 18 sedimen (sd C) σc terhadap putaran saat setelah hujan
dengan Pemodelan Settling Basin II
19 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 19 sedimen (sd C) σc terhadap tegangan saat hujan
dengan Pemodelan Settling Basin III
20 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 20 sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi saat hujan
dengan Pemodelan Settling Basin III
21 Hasil pengolahan data parameter fluktuasi konsentrasi Lamp 21 sedimen (sd C) σc terhadap putaran saat hujan
dengan Pemodelan Settling Basin III
22 Pengangkutan alat Pemodelan Sedimentasi Lamp Dok 1 23 Proses perakitan dan pemasangan Lamp Dok 1 24 Pemasangan alat pada saluran depan Power House Lamp Dok 1 25 Proses Pemasukan air ke turbin Lamp Dok 2 26 Pengoperasian dan pengambilan air sampel Lamp Dok 2 27 Pengukuran parameyer tegangan dan frekuensi Lamp Dok 2 28 Pengontrolan parameter listrik Lamp Dok 3 29 Panel pengaturandan eksitasi Lamp Dok 3 30 Pengukuran parameter putaran Lamp Dok 3 31 Pengovenan mendapatkan konsentrasi sedimen Lamp Dok 4 32 Persediaan sampel Lamp Dok 4 33 Pelebelan sampel da pengaturan sediaan sampel Lamp Dok 4
DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN
Lambang / singkatan Arti dan keterangan
1 fasa Sistem/Jaringan dua kabel 1 fasa dan 1netral
3 fasa Sistem/Jaringan 3 fasa 1 netral jarak 1200 listrik
b1 , b0 Koofisien persamaan regresi linier
C Concentration sedimentation
c konstanta mesin
Cd Koefisien debit (biasanya 0,84)
cos Faktor daya
cov (x,y) kovarian dari variabel x dengan y
𝛥h headloss
dkk dan kawan kawan
E Satuan energi
Ea tegangan induksi pada jangkar
Ep Efisiensi pengendapan sedimen
ELC Electronic Load Control
f frekuensi
g percepatan gravitasi
g/l gram per liter
H tinggi jatuh efektif maksimum
h head
Hz Satuan frekuensi
If arus medan
k konstanta
KW Kilo Watt
kg /m3 satuan densitas air
m massa air
m3/det Meter kubik per detik
m/det2 satuan percepatan gravitasi
n putaran sinkron
ηt efisiensi turbin
ηg efisisensi generator
tot effisiensi total
ρ densitas air
P daya
PTrbn daya mekanik Turbin air
Pem G daya elektromagnetik generator
PLoss rugi-rugi daya dalam sistem
PLTMH Pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro
PLTA Pembangkit Listrik Tenaga Air
Q Debit air
Qsi Angkutan sedimen masuk
Qso Angkutan sedimen keluar
fluks yang dihasilkan oleh arus medan
R koefisien korelasi
r densitas massa liquid, kg/m3
Ra resistansi jangkar
Rs densitas massa partikel, kg/m3
Sg Specific gravity
Sx dan Sy standard deviasi variabel x dan variabel y
t periode waktu
TTrbn Torsi mekanik Turbin air
Tem Torsi elektromagnetik generator
TLoss Torsi dalam sistem
μ viskositas absolut, N.detik/m2
V Tegangan dalam Volt
Vp Volume pengendapan
Volt Satuan tegangan
𝜈 Kecepatan air yang diukur memakai current meter
𝜈sc kecepatan aliran di screen
𝜈 s kecepatan pengendapan, m/det
𝜐 viskositas kinematik, m2/detik
W Satuan daya listrik
Xm reaktansi magnetisasi
Xa fluks bocor
Xs reaktansi sinkron
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Potensi energi listrik mikrohidro pada saluran irigasi tersebar di
seluruh Indonesia sangat besar, sehingga sekarang tengah dilirik oleh
pemerhati energi terbarukan. Sejalan dengan instruksi presiden tentang
energi terbarukan dimana Presiden Republik Indonesia melalui Undang-
Undang Republik Indonesia no 30 tahun 2007 tentang energi
mengamanahkan pada pasal 29 dan 30 bahwa Penelitian dan
Pengembangan ilmu pengetahuan dan Teknologi penyediaan dan
pemanfaatan Energi wajib difasilitasi oleh Pemerintah Pusat dan
Pemerintah Daerah sesuai dengan kewenangannya. Penelitian dan
pengembangan ini terutama diarahkan pada Energi Baru dan Terbarukan.
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) merupakan
pembangkit energi listrik yang ramah lingkungan, dengan adanya
pemanfaatan saluran irigasi maka potensi PLTMH akan bertambah.
Keberadaan saluran irigasi sebagai sumber energi bagi PLTMH sangat
strategis karena lokasinya berada dekat daerah pemukiman penduduk,
sedangkan potensi PLTMH yang umumnya berada jauh dari pemukiman
masyarakat, hal ini disebabkan level ketinggian yang memenuhi syarat
ada terdapat dilokasi pegunungan.
Saluran irigasi adalah suatu saluran yang dimanfaatkan untuk
lahan pertanian dimana kemiringan aliran airnya dirancang sedemikian
rupa agar tidak menyebabkan erosi, sehingga pada level-level tertentu
diperoleh ketinggian yang cukup potensial jika dimanfaatkan untuk
memutar turbin air dengan rancangan yang sesuai dengan karakteristik
yang dibutuhkan.
Dari pengamatan lapangan terlihat bahwa pada saat terjadi
kekeruhan air disebabkan oleh musim penghujanan yang mengakibatkan
terangkatnya sedimen tanah sangat berpengaruh pada kualitas daya listrik
yang dihasilkan, hal ini menarik untuk diteliti . Sedimentasi adalah suatu
proses pengelindingan, penyeretan, pengapungan, pemercikan jarah-
jarah tanah (sedimen) terlepas dari satuannya tubuh tanah yang
menempuh rentang jarak rentang tertentu sampai tertahan disuatu tempat
pengendapan. (Yang 1996) Proses pengangkutan dan pengendapan
sedimen tidak tergantung hanya pada aliran air saja tetapi tergantung
juga pada sifat sedimen itu sendiri. Faktor timbal balik antara sifat aliran
air dan sifat sedimen yang dipengaruhi oleh hujan, menyebabkan
terangkatnya sedimen sampai terendapnya. Sedimentasi yang terdapat
pada saluran irigasi juga dapat mempengaruhi energi spesifik saluran
irigasi disebabkan perubahan dimensi saluran irigasi, dan juga pada
pemanfaatan Pembangkit Tenaga Listrik Mikrohidro (PLTMH). Fluktuasi
sedimen pada saluran irigasi akan mempengaruhi putaran turbin dan
denga sendirinya akan berpengaruh pada generator itu sendiri. Oleh
karena maraknya memanfaatkan potentsi irigasi yang ada maka sangat
diperlukan untuk melakukan analisis dimana sehubungan dengan adanya
penambahan turbin, untuk rancangan awal pada desain saluran irigasi
pada konstruksi sipilnya. Dengan demikian yang diharapkan dari hasil
penelitian ini adalah menjadi rujukan bagi perencanaan pembangunan
Irigasi di seluruh Indonesia.
Sebuah penelitian di Eropa oleh (O. Phais, 2002) Mycrohydro
Status and Prospect menyatakan bahwa Pembangkit listrik hidro skala
kecil atau mikrohidro merupakan suatu pembangkit listrik yang yang
menggunakan tenaga air yang paling hemat biaya teknologi untuk
dipertimbangkan pada skala listrik pedesaan. juga merupakan prospek
utama untuk perkembangan energi hidro masa depan di Eropa, di mana
dimana PLTA skala besar sering melibatkan pembangunan bendungan
besar dan sudah mengeksploitasi lingkungan dengan merambah lembah
yang luas sehingga di Eropa tidak dapat diterima. Mikrohidro adalah
teknologi energi ramah lingkungan yang tersedia, dengan biaya
perawatan kecil. Di Indonesia Cadangan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro cukup besar potensi yang umumnya berada jauh dari
pemukiman masyarakat, hal ini disebabkan level ketinggian yang
memenuhi syarat hanya terdapat dilokasi pegunungan.
Sebuah penelitian Proceedings of the Ninth International
Symposium on River Sedimenation October 2004, Yichang, China yang
berjudul Sedimen Management In Hydroelectric Projects K.G. Ranga Raju
And U.C. Kothyari Department Of Civil Engineering, Indian Institute Of
Technology Roorkee-247 667, India. Dari penelitian ini dilakukan
pengaturan Sedimen berdasarkan persamaan yang ditampilkan berupa
gambar gambar karakteristik yang aman untuk suatu perhitungan
sedimentasi waduk yang di manfaatkan pembangkit hidroelektrik. Dalam
penelitian ini juga disarankan sebuah ekxtractor untuk pembilasan
sedimen, dalam mencapai tingkat Sedimen yang ideal bagi suatu
pembangkit. Kesamaan dari penelitian ini adalah meneliti masalah
sedimen pada kanal-kanal pada pembangkit hidro dengan model sungai
Alluvial, perbedaannya adalah Tidak meneliti hubungan antara sedimen
dengan Pembangkit kapasitas Mikro (PLTMH), cara penanganan,
metodologi yang dipakai, persamaan yang dipergunakan.
Sebuah penelitian, African Journal of Agricultural Research Vol.
7(22), pp. 3271-3276, June, 2012 Settling and Non-Settling Velocities in
Irrigation Canals,Hamidieh and Ghods Irrigation Network, South of Iran,
Gh. H. Karimi And H. Moazed. Dari penelitian ini kecepatan mengendap
dan tidak mengendap material sedimen pada jaringan saluran irigasi yang
diteliti dengan berbagai metode memberikan bahwa batas dari teori dan
Metode Kennedy merupakan nilai pengukuran yang paling baik disepakati
dan di perhatikan. Metode ini dapat digunakan untuk menghindari proses
sedimen pada saluran irigasi yang direncanakan. Dampak dari penelitian
ini diadakan pengaturan elevasi air permukaan dan kosentrasi sedimen
dalam air yang dengan demikian sangat memungkinkan membuat suatu
kondisi kecepatan tidak megendap pada saluran irigasi. Kesamaan dari
penelitian ini adalah meneliti masalah sedimen melayang dan
mengendap pada kanal-kanal saluran irigasi, bermanfaat untuk
pertimbangan sebuah pembangkit PLTMH diadakan, sedangkan
perbedaannya adalah tidak meneliti hubungan antara sedimen dengan
Pembangkit PLTMH. Pada umumnya pengoperasiannya pembangkit
listrik mikrohidro biasanya terisolasi dari jaringan, dengan demikian
membutuhkan kontrol untuk menjaga frekuensi, daya dan tegangan yang
konstan untuk setiap kondisi kerja dan hal ini untuk pembangkit mikrohidro
dilakukan oleh Electronic Load Control (ELC), dengan adanya penelitian
ini dapat mengurangi beban pengaturan yang pada giliranya mereduksi
biaya investasi, sehingga dapat menjadi rujukan bagi pemanfatan saluran
irigasi sebagai energi pembangkit listrik mikrohidro pada perencanaan
pembangunan Irigasi di seluruh Indonesia.
Dari hasil penelusuran daftar pustaka terlihat bahwa khususnya
pada saluran irigasi telah banyak dilakukan penelitian PLTMH pada
saluran irigasi dan sedimen pada saluran irigasi yang mendukung pada
penelitian yang diajukan sedangkan penelitian yang menyangkut masalah
pengaruh dari karakteristik hidrolika dan sedimen pada saluran irigasi
pada pembangkit mikrohidro belum dilakukan sehingga dari hasil
penelusuran daftar pustaka maka peneliti mengajukan judul : Pemodelan
Settling Basin Untuk Mereduksi Fluktuasi Konsentrasi Sedimen Pada
PLTMH Saluran Irigasi.
B. Rumusan Masalah
Dari pemaparan diatas dapatlah dirumuskan masalah dari penelitian ini
adalah sebagai berikut :
1. Seberapa besar pengaruh sedimen saluran irigasi dengan parameter
konsenrtasi sedimen, pada turbin air tipe open flume propeller pada
PLTMH saluran Irigasi .
2. Bagai mana merumuskan hubungan pengaruh tersebut dengan
pembangkit listrik tenaga mikrohidro yang terdiri dari variabel
tegangan generator, putaran turbin/generator, dan frekuensi generator
yang dihasilkan.
3. Bagaimana pemodelan saluran pengendap (settling basin) untuk
dapat mereduksi pengaruh sedimen pada PLTMH sehingga diperoleh
kualitas pasokan daya listrik yang standar dalam batas toleransi
peralatan listrik yang aman digunakan konsumen.
4. Bagai mana manfaat pemodelan ini diterapkan pada saluran Irigasi
Provinsi Gorontalo dengan menghitung efisiensi bangunan pengendap
sedimen dalam saluran irigasi.
C. Tujuan Penelitian
Dari rumusan masalah diatas maka tujuan dari penelitian ini adalah
sebagai berikut :
1. Melakukan uji analis pada beberapa kondisi tertentu dari konsenrtasi
sedimen C (mg/l), debit air Q(m3/det), dengan melihat pengaruhnya
pada tegangan output generator V (Volt), putaran turbin-generator n
(rpm), dan frekuensi f (Hz) dari PLTMH.
2. Melakukan pemodelan saluran pengendap (settling basin) yang dapat
mereduksi pengaruh sedimen pada PLTMH sehingga mendapatkan
kualitas pasokan daya listrik yang dalam batas toleransi peralatan
listrik yang standar yang digunakan konsumen.
3. Dapat memperoleh besaran sedimen saluran irigasi pada Pembangkit
Listrik Tenaga Mikrohidro, berupa konsentrasi sedimen C (g/l), debit air
Q(m3/det), yang dapat mempengaruhi PLTMH.
4. Dapat menghitung efisiensi Bangunan Pengendap Sedimen untuk
pertimbangan penempatan desain pemodelan setling basin yang di
harapkan sesuai.
D. Manfaat Penelitian
1. Mendapatkan desain settling basin bagi PLTMH pada saluran yang
ideal dan dapat digunakan sebagai rujukan ilmiah bagi pemanfaatan
saluran irigasi untuk pembangkit mikrohidro secara nasional.
2. Memberi konstribusi bagi pemanfaatan energi listrik untuk mesin-mesin
listrik yang pemanfaatan pada bidang pertanian yang selama ini
menjadi hegemoni bagi mesin-mesin diesel yang menggunakan BBM
yang semakin mahal, dan juga pengaruhnya bagi lingkungan.
3. Menunjang program pemerintah dibidang pemanfaatan energi yang
terbarukan.
4. Meningkatkan perekonomian pedesaan yang pada gilirannya akan
menggerakkan perekonomian nasional.
5. Meningkatkan ratio kelistrikan secara nasional secara signifikan, yang
banyak dipengaruhi oleh penduduk pedesaan
6. Menjadi sumber dana penunjang bagi program pemeliharaan dan
rehabilitasi saluran irigasi itu sendiri bagi instansi terkait yang selama
ini menjadi problema bagi daerah setelah proyek irigasi selesai
dibangun dan diserahkan ke daerah.
E. Ruang Lingkup Penelitian
Dari uraian pendahuluan yang meliputi latar belakang masalah, tujuan
dan manfaat penelitian maka:
1. Pada penelitian ini membatasi penelitian pada metode formulasi
matematis secara statistik berdasarkan konsep teori dan didukung
dengan eksperimen dan pengukuran laboratorium untuk mendapatkan
nilai kosentrasi sedimen ideal untuk sebuah PLTMH yang
spesifikasinya pada penelitian ini.
2. Penelitian ini tidak memakai model teori murni ataupun matematis
dengan menganggap kondisi turbin yang terkopel pada generator
pada nilai yang ideal .
3. Penelitian ini tidak membahas analisa aliran fluida secara spesifik.
4. Penelitian ini tidak membahas analisa ekonomis secara spesifik,
F. Kebaharuan Penelitian
Dari penelitian ini diperoleh korelasi fluktuasi besaran konsenrtasi
sedimen C (g/lt) pada nilai maksimum dan minimumnya dan pengaruhnya
pada putaran turbin jenis open flume propeller yang dipasang pada
saluran irigasi yang mempengaruhi putaran n (rpm), frekuensi f (Hz) dan
tegangan V (Volt) dari genertor PLTMH. Dengan pemodelan settling
basin diperoleh juga kondisi PLTMH beroperasi dalam kondisi normal
dan tidak normal pada batas parameter deviasi tegangan, frekuensi dan
putaran pada batas yang di ijinkan. Penerapan pemodelan settling basin
terdiri dari 3 pemodelan settling basin pada kondisi hujan, kondisi baru
selesai hujan dan pada saat kondisi tidak hujan.
Dengan demikian penelitian ini dapat dijadikan argumen ilmiah pada
pemanfaatan potensi energi yang ada pada saluran irigasi serta
mereduksi efek fluktuasi sedimen pada turbin propeler open flume yang
cocok pada saluran irigasi. Riset ini diharapkan menjadi solusi dengan
studi kasus pada saluran Irigasi yang ada di Provinsi Gorontalo dan
rujukan bagi potensi saluran irigasi secara nasional diseluruh wilayah
Indonesia secara umum.
BAB I
PENDAHULUAN
G. Latar Belakang Masalah
Potensi energi listrik mikrohidro pada saluran irigasi tersebar di
seluruh Indonesia sangat besar, sehingga sekarang tengah dilirik oleh
pemerhati energi terbarukan. Sejalan dengan instruksi presiden tentang
energi terbarukan dimana Presiden Republik Indonesia melalui Undang-
Undang Republik Indonesia no 30 tahun 2007 tentang energi
mengamanahkan pada pasal 29 dan 30 bahwa Penelitian dan
Pengembangan ilmu pengetahuan dan Teknologi penyediaan dan
pemanfaatan Energi wajib difasilitasi oleh Pemerintah Pusat dan
Pemerintah Daerah sesuai dengan kewenangannya. Penelitian dan
pengembangan ini terutama diarahkan pada Energi Baru dan Terbarukan.
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) merupakan
pembangkit energi listrik yang ramah lingkungan, dengan adanya
pemanfaatan saluran irigasi maka potensi PLTMH akan bertambah.
Keberadaan saluran irigasi sebagai sumber energi bagi PLTMH sangat
strategis karena lokasinya berada dekat daerah pemukiman penduduk,
sedangkan potensi PLTMH yang umumnya berada jauh dari pemukiman
masyarakat, hal ini disebabkan level ketinggian yang memenuhi syarat
ada terdapat dilokasi pegunungan.
Saluran irigasi adalah suatu saluran yang dimanfaatkan untuk
lahan pertanian dimana kemiringan aliran airnya dirancang sedemikian
rupa agar tidak menyebabkan erosi, sehingga pada level-level tertentu
diperoleh ketinggian yang cukup potensial jika dimanfaatkan untuk
memutar turbin air dengan rancangan yang sesuai dengan karakteristik
yang dibutuhkan.
Dari pengamatan lapangan terlihat bahwa pada saat terjadi
kekeruhan air disebabkan oleh musim penghujanan yang mengakibatkan
terangkatnya sedimen tanah sangat berpengaruh pada kualitas daya listrik
yang dihasilkan, hal ini menarik untuk diteliti . Sedimentasi adalah suatu
proses pengelindingan, penyeretan, pengapungan, pemercikan jarah-
jarah tanah (sedimen) terlepas dari satuannya tubuh tanah yang
menempuh rentang jarak rentang tertentu sampai tertahan disuatu tempat
pengendapan. (Yang 1996) Proses pengangkutan dan pengendapan
sedimen tidak tergantung hanya pada aliran air saja tetapi tergantung
juga pada sifat sedimen itu sendiri. Faktor timbal balik antara sifat aliran
air dan sifat sedimen yang dipengaruhi oleh hujan, menyebabkan
terangkatnya sedimen sampai terendapnya. Sedimentasi yang terdapat
pada saluran irigasi juga dapat mempengaruhi energi spesifik saluran
irigasi disebabkan perubahan dimensi saluran irigasi, dan juga pada
pemanfaatan Pembangkit Tenaga Listrik Mikrohidro (PLTMH). Fluktuasi
sedimen pada saluran irigasi akan mempengaruhi putaran turbin dan
denga sendirinya akan berpengaruh pada generator itu sendiri. Oleh
karena maraknya memanfaatkan potentsi irigasi yang ada maka sangat
diperlukan untuk melakukan analisis dimana sehubungan dengan adanya
penambahan turbin, untuk rancangan awal pada desain saluran irigasi
pada konstruksi sipilnya. Dengan demikian yang diharapkan dari hasil
penelitian ini adalah menjadi rujukan bagi perencanaan pembangunan
Irigasi di seluruh Indonesia.
Sebuah penelitian di Eropa oleh (O. Phais, 2002) Mycrohydro
Status and Prospect menyatakan bahwa Pembangkit listrik hidro skala
kecil atau mikrohidro merupakan suatu pembangkit listrik yang yang
menggunakan tenaga air yang paling hemat biaya teknologi untuk
dipertimbangkan pada skala listrik pedesaan. juga merupakan prospek
utama untuk perkembangan energi hidro masa depan di Eropa, di mana
dimana PLTA skala besar sering melibatkan pembangunan bendungan
besar dan sudah mengeksploitasi lingkungan dengan merambah lembah
yang luas sehingga di Eropa tidak dapat diterima. Mikrohidro adalah
teknologi energi ramah lingkungan yang tersedia, dengan biaya
perawatan kecil. Di Indonesia Cadangan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro cukup besar potensi yang umumnya berada jauh dari
pemukiman masyarakat, hal ini disebabkan level ketinggian yang
memenuhi syarat hanya terdapat dilokasi pegunungan.
Sebuah penelitian Proceedings of the Ninth International
Symposium on River Sedimenation October 2004, Yichang, China yang
berjudul Sedimen Management In Hydroelectric Projects K.G. Ranga Raju
And U.C. Kothyari Department Of Civil Engineering, Indian Institute Of
Technology Roorkee-247 667, India. Dari penelitian ini dilakukan
pengaturan Sedimen berdasarkan persamaan yang ditampilkan berupa
gambar gambar karakteristik yang aman untuk suatu perhitungan
sedimentasi waduk yang di manfaatkan pembangkit hidroelektrik. Dalam
penelitian ini juga disarankan sebuah ekxtractor untuk pembilasan
sedimen, dalam mencapai tingkat Sedimen yang ideal bagi suatu
pembangkit. Kesamaan dari penelitian ini adalah meneliti masalah
sedimen pada kanal-kanal pada pembangkit hidro dengan model sungai
Alluvial, perbedaannya adalah Tidak meneliti hubungan antara sedimen
dengan Pembangkit kapasitas Mikro (PLTMH), cara penanganan,
metodologi yang dipakai, persamaan yang dipergunakan.
Sebuah penelitian, African Journal of Agricultural Research Vol.
7(22), pp. 3271-3276, June, 2012 Settling and Non-Settling Velocities in
Irrigation Canals,Hamidieh and Ghods Irrigation Network, South of Iran,
Gh. H. Karimi And H. Moazed. Dari penelitian ini kecepatan mengendap
dan tidak mengendap material sedimen pada jaringan saluran irigasi yang
diteliti dengan berbagai metode memberikan bahwa batas dari teori dan
Metode Kennedy merupakan nilai pengukuran yang paling baik disepakati
dan di perhatikan. Metode ini dapat digunakan untuk menghindari proses
sedimen pada saluran irigasi yang direncanakan. Dampak dari penelitian
ini diadakan pengaturan elevasi air permukaan dan kosentrasi sedimen
dalam air yang dengan demikian sangat memungkinkan membuat suatu
kondisi kecepatan tidak megendap pada saluran irigasi. Kesamaan dari
penelitian ini adalah meneliti masalah sedimen melayang dan
mengendap pada kanal-kanal saluran irigasi, bermanfaat untuk
pertimbangan sebuah pembangkit PLTMH diadakan, sedangkan
perbedaannya adalah tidak meneliti hubungan antara sedimen dengan
Pembangkit PLTMH. Pada umumnya pengoperasiannya pembangkit
listrik mikrohidro biasanya terisolasi dari jaringan, dengan demikian
membutuhkan kontrol untuk menjaga frekuensi, daya dan tegangan yang
konstan untuk setiap kondisi kerja dan hal ini untuk pembangkit mikrohidro
dilakukan oleh Electronic Load Control (ELC), dengan adanya penelitian
ini dapat mengurangi beban pengaturan yang pada giliranya mereduksi
biaya investasi, sehingga dapat menjadi rujukan bagi pemanfatan saluran
irigasi sebagai energi pembangkit listrik mikrohidro pada perencanaan
pembangunan Irigasi di seluruh Indonesia.
Dari hasil penelusuran daftar pustaka terlihat bahwa khususnya
pada saluran irigasi telah banyak dilakukan penelitian PLTMH pada
saluran irigasi dan sedimen pada saluran irigasi yang mendukung pada
penelitian yang diajukan sedangkan penelitian yang menyangkut masalah
pengaruh dari karakteristik hidrolika dan sedimen pada saluran irigasi
pada pembangkit mikrohidro belum dilakukan sehingga dari hasil
penelusuran daftar pustaka maka peneliti mengajukan judul : Pemodelan
Settling Basin Untuk Mereduksi Fluktuasi Konsentrasi Sedimen Pada
PLTMH Saluran Irigasi.
H. Rumusan Masalah
Dari pemaparan diatas dapatlah dirumuskan masalah dari penelitian ini
adalah sebagai berikut :
5. Seberapa besar pengaruh sedimen saluran irigasi dengan parameter
konsenrtasi sedimen, pada turbin air tipe open flume propeller pada
PLTMH saluran Irigasi .
6. Bagai mana merumuskan hubungan pengaruh tersebut dengan
pembangkit listrik tenaga mikrohidro yang terdiri dari variabel
tegangan generator, putaran turbin/generator, dan frekuensi generator
yang dihasilkan.
7. Bagaimana pemodelan saluran pengendap (settling basin) untuk
dapat mereduksi pengaruh sedimen pada PLTMH sehingga diperoleh
kualitas pasokan daya listrik yang standar dalam batas toleransi
peralatan listrik yang aman digunakan konsumen.
8. Bagai mana manfaat pemodelan ini diterapkan pada saluran Irigasi
Provinsi Gorontalo dengan menghitung efisiensi bangunan pengendap
sedimen dalam saluran irigasi.
I. Tujuan Penelitian
Dari rumusan masalah diatas maka tujuan dari penelitian ini adalah
sebagai berikut :
5. Melakukan uji analis pada beberapa kondisi tertentu dari konsenrtasi
sedimen C (mg/l), debit air Q(m3/det), dengan melihat pengaruhnya
pada tegangan output generator V (Volt), putaran turbin-generator n
(rpm), dan frekuensi f (Hz) dari PLTMH.
6. Melakukan pemodelan saluran pengendap (settling basin) yang dapat
mereduksi pengaruh sedimen pada PLTMH sehingga mendapatkan
kualitas pasokan daya listrik yang dalam batas toleransi peralatan
listrik yang standar yang digunakan konsumen.
7. Dapat memperoleh besaran sedimen saluran irigasi pada Pembangkit
Listrik Tenaga Mikrohidro, berupa konsentrasi sedimen C (g/l), debit air
Q(m3/det), yang dapat mempengaruhi PLTMH.
8. Dapat menghitung efisiensi Bangunan Pengendap Sedimen untuk
pertimbangan penempatan desain pemodelan setling basin yang di
harapkan sesuai.
J. Manfaat Penelitian
7. Mendapatkan desain settling basin bagi PLTMH pada saluran yang
ideal dan dapat digunakan sebagai rujukan ilmiah bagi pemanfaatan
saluran irigasi untuk pembangkit mikrohidro secara nasional.
8. Memberi konstribusi bagi pemanfaatan energi listrik untuk mesin-mesin
listrik yang pemanfaatan pada bidang pertanian yang selama ini
menjadi hegemoni bagi mesin-mesin diesel yang menggunakan BBM
yang semakin mahal, dan juga pengaruhnya bagi lingkungan.
9. Menunjang program pemerintah dibidang pemanfaatan energi yang
terbarukan.
10. Meningkatkan perekonomian pedesaan yang pada gilirannya akan
menggerakkan perekonomian nasional.
11. Meningkatkan ratio kelistrikan secara nasional secara signifikan, yang
banyak dipengaruhi oleh penduduk pedesaan
12. Menjadi sumber dana penunjang bagi program pemeliharaan dan
rehabilitasi saluran irigasi itu sendiri bagi instansi terkait yang selama
ini menjadi problema bagi daerah setelah proyek irigasi selesai
dibangun dan diserahkan ke daerah.
K. Ruang Lingkup Penelitian
Dari uraian pendahuluan yang meliputi latar belakang masalah, tujuan
dan manfaat penelitian maka:
5. Pada penelitian ini membatasi penelitian pada metode formulasi
matematis secara statistik berdasarkan konsep teori dan didukung
dengan eksperimen dan pengukuran laboratorium untuk mendapatkan
nilai kosentrasi sedimen ideal untuk sebuah PLTMH yang
spesifikasinya pada penelitian ini.
6. Penelitian ini tidak memakai model teori murni ataupun matematis
dengan menganggap kondisi turbin yang terkopel pada generator
pada nilai yang ideal .
7. Penelitian ini tidak membahas analisa aliran fluida secara spesifik.
8. Penelitian ini tidak membahas analisa ekonomis secara spesifik,
L. Kebaharuan Penelitian
Dari penelitian ini diperoleh korelasi fluktuasi besaran konsenrtasi
sedimen C (g/lt) pada nilai maksimum dan minimumnya dan pengaruhnya
pada putaran turbin jenis open flume propeller yang dipasang pada
saluran irigasi yang mempengaruhi putaran n (rpm), frekuensi f (Hz) dan
tegangan V (Volt) dari genertor PLTMH. Dengan pemodelan settling
basin diperoleh juga kondisi PLTMH beroperasi dalam kondisi normal
dan tidak normal pada batas parameter deviasi tegangan, frekuensi dan
putaran pada batas yang di ijinkan. Penerapan pemodelan settling basin
terdiri dari 3 pemodelan settling basin pada kondisi hujan, kondisi baru
selesai hujan dan pada saat kondisi tidak hujan.
Dengan demikian penelitian ini dapat dijadikan argumen ilmiah pada
pemanfaatan potensi energi yang ada pada saluran irigasi serta
mereduksi efek fluktuasi sedimen pada turbin propeler open flume yang
cocok pada saluran irigasi. Riset ini diharapkan menjadi solusi dengan
studi kasus pada saluran Irigasi yang ada di Provinsi Gorontalo dan
rujukan bagi potensi saluran irigasi secara nasional diseluruh wilayah
Indonesia secara umum.
MATRIKS JURNAL REFERENSI YANG TERKAIT
No PENGARANG JUDUL POKOK MASALAH OUTCOME KESAMAAN PERBEDAAN
Adapun gambar bentuk karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen
(sd C) terhadap tegangan generator, frekuensi dan putaran diberikan
pada gambar 24, 25 dan 26.
Gambar 24. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap Tegangan generator V(volt) saat tidak hujan
.
Gambar 25. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap Frekuensi generator f (Hz) saat tidak ada hujan
Gambar 26. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap putaran turbin gen (rpm) n saat tidak hujan
B. Pemodelan settling Basin dan Pengaruhnya
a. Pemodelan Settling Basin Desain I
Dengan melakukan pemodelan saluran pengendap (settling Basin)
diharapkan dapat mereduksi pengaruh sedimen pada PLTMH sehingga
diperoleh kualitas pasokan daya listrik yang dalam batas standar
kelayakan pada frekuensi dan tegangan yang dikehendaki analisis dan
tampilan data pada setiap pemodelan ini dibagi dalam 2 variasi data
sebagai berikut :
1. Karakteristik saat hujan.
Dari Table 5 terlihat bahwa dari nilai rata-rata tegangan diperoleh
dari hasil pemodelan ini deviasi tegangan Vd = 14 %, deviasi frekuensi
fd = 4 % dan deviasi putaran nd = 4 % .
Tabel 5. Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) terhadap σc terhadap V,f dan n saat hujan pemodelan setling basin desain I
No sampel
Konsentrasi sedimen
c (g/l)
Fluktuasi sd C (g/l)
σc h D1
Putaran turbin/gen
n(rpm) n h D1
frekuensi f Gen (Hz) f h D1
Tegangan V Gen (Volt) V h D1
1 1.952 0.330 1442.62 48.14 188.62
2 1.909 0.323 1441.67 48.16 192.82
3 1.905 0.322 1442.81 48.12 192.97
4 1.952 0.330 1442.75 48.21 191.53
5 1.956 0.331 1441.82 48.36 191.58
6 1.955 0.331 1442.45 48.25 190.73
7 1.953 0.331 1441.48 48.33 189.89
8 1.964 0.332 1441.27 47.78 190.32
9 2.045 0.346 1440.81 48.27 187.57
10 2.028 0.343 1440.17 47.98 189.78
11 2.009 0.340 1439.95 48.23 190.97
12 2.047 0.347 1440.73 47.89 189.36
13 2.077 0.352 1438.54 47.76 187.58
14 2.072 0.351 1439.16 47.97 189.76
15 2.064 0.349 1440.48 47.72 187.95
16 2.110 0.357 1439.65 47.93 188.29
17 2.188 0.370 1439.42 47.67 188.52
18 2.176 0.368 1438.28 47.95 189.78
19 2.172 0.368 1438.83 47.69 187.97
20 2.289 0.387 1438.73 47.61 187.21
Catatan :
Deviasi tegangan (Vd) = 14 % Deviasi frekuensi (fd) = 4 % Deviasi putaran (nd) = 4 % Fluktuasi Kosentrasi sedimen antara C = 1.905 - 2.289 g/l PLTMH masih belum beroperasi Normal
Fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) pada desain I ini adalah
C = 1.00 – 2.50 g/l (sedang ), dari hasil pengukuran deviasi tegangan
terkoreksi 1.2 %, deviasi frekuensi dan putaran terkoreksi 1.1 %.
sementara fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) tereduksi pada kisaran
1.00 – 2.50 g/l sedang 2.50 – 5.00 g/l jelek. Dari data terukur pada
pemodelan desain I ini kondisi PLTMH masih berjalan dengan tidak
normal pada batas parameter tegangan, putaran dan frekuensi yang tidak
diijinkan. Namun demikian terjadi penurunan aktifitas sedimen dari
penerapan pemodelan settling basin desain I ini, hal ini terlihat
berkurangnya konsentrasi sedimen dan terjadinya kenaikan tegangan
frekuensi dan putaran. Model persamaan tegangan regresi linear dari
Fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap tegangan adalah
VhDI = f (σc hD1) = 214.4 - 71.5 σc hD1 . terhadap frekuensi f adalah :
fhDI = f (σc hD1) = 50.54 - 7.79 σc hD1 dan terhadap putaran n adalah :
nhDI = f (σc hD1) = 1465.6 - 72.6 σc hD1
, Gambar 27. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap Tegangan generator saat hujan dengan Pemodelan settling basin desain I.
Gambar 28. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi generator saat hujan dengan Pemodelan settling basin desain I.
, Gambar 29. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap putaran turbin generator saat hujan dengan Pemodelan settling basin desain I.
2. Karakteristik saat selesai hujan.
Kondisi PLTMH sesaat selesai hujan terlihat dari tabel 6.
Tabel 6. Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) terhadap σc terhadap V,f dan n setelah hujan pemodelan setling basin desain I
No sampel
Konsentrasi sedimen c (g/l),
Fluktuasi sd C (g/l)
σc shD1
Putaran turbin/gen
n(rpm) n shD1
frekuensi
(Hz) f shD1
Tegangan Gen V (Volt) VshD1
1 1.532 0.234 1449.87 48.47 197.58
2 1.527 0.233 1449.75 48.57 197.68
3 1.523 0.233 1449.58 48.49 197.87
4 1.532 0.234 1448.52 48.53 197.36
5 1.590 0.243 1449.21 48.41 197.48
6 1.542 0.236 1447.96 48.39 194.65
7 1.538 0.235 1448.89 48.59 195.89
8 1.591 0.243 1448.37 48.35 196.22
9 1.681 0.257 1447.51 48.29 195.54
10 1.651 0.252 1446.89 48.43 196.76
11 1.616 0.247 1448.67 48.37 195.18
12 1.682 0.257 1446.53 48.31 195.21
13 1.743 0.266 1447.16 48.25 195.42
14 1.729 0.264 1446.61 48.27 194.67
15 1.683 0.257 1447.72 48.23 194.86
16 1.782 0.272 1446.28 48.33 194.18
17 1.840 0.281 1445.62 48.19 194.58
18 1.831 0.280 1445.83 48.05 193.78
19 1.804 0.276 1445.51 48.17 194.92
20 1.847 0.282 1445.93 48.21 193.37
Catatan :
Deviasi tegangan (Vd) = 11 % Deviasi frekuensi (fd) = 3.5 % Deviasi putaran (nd) = 3.5 % Fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) antara C = 1.532 – 1.847 g/l PLTMH masih belum beroperasi Normal
Penerapan pemodelan settling basin desain I pada saat selesai
hujan mempercepat aktifitas berkurangnya sedimen namun PLTMH
masih berjalan dengan tidak normal . Deviasi tegangan masih > 5 % dan
frekuensi dan putaran masih > 2 % , . Dari tabel 8 juga terlihat bahwa dari
frekuensi fd = 3.5 % dan deviasi putaran nd = 3.5 % pada fluktuasi
konsentrasi sedimen (sd C) C = 1.00 – 2.50 g/l (sedang ),. Model
persamaan regresi linear tegangan VshD1 = 211.6 – 62.9 σc shD1 dan
karakteristiknya gambar 30.
Gambar 30. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap tegangan generator V saat selesai hujan dengan Pemodelan settling basin desain I.
Dari tabel 6 model persamaan regresi linear dari frekuensi dan
putaran yaitu fshD1 = f (σc h shD1) = 50.17 – 7.19 σc h shD1, dan
nshD1 = f (σc h shD1) = 1466.8 – 75.37 σc h shD1 karakteristiknya pada
gambar 31.dan 32.
Gambar 31. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi generator f saat selesai hujan dengan Pemodelan settling basin desain I
Gambar 32. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap putaran turbin generator n saat selesai hujan dengan Pemodelan settling basin desain I
b. Pemodelan Settling Basin Desain II.
Dari Pemodelan Settling Basin Desain I reduksi pengaruh sedimen
pada PLTMH belum memperoleh kualitas pasokan daya listrik yang
standar. Sehingga dilanjutkan dengan Pemodelan Settling Basin Desain II
1. Karakteristik saat hujan.
Dari tabel 7 terlihat bahwa dari nilai rata-rata tegangan diperoleh
Tabel 7. Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V,f dan n saat hujan pada Pemodelan Settling Basin Desain II
No sampel
Konsentrasi sedimen
c (g/l)
Fluktuasi sd C (g/l)
σc hD2
Putaran turbin/gen
n(rpm) n hD2
frekuensi
(Hz) f hD2
Tegangan Gen V (Volt) v hD2
1 1.458 0.217 1456.92 48.61 201.42
2 1.455 0.217 1456.74 48.86 199.82
3 1.452 0.216 1457.41 48.78 200.87
4 1.462 0.218 1457.65 48.74 200.28
5 1.472 0.219 1456.52 48.92 198.41
6 1.469 0.219 1457.14 48.66 199.58
7 1.467 0.218 1457.87 48.64 198.82
8 1.476 0.220 1455.89 48.57 199.23
9 1.485 0.221 1456.31 48.53 197.51
10 1.481 0.220 1455.61 48.91 198.75
11 1.478 0.220 1454.95 48.8 196.94
12 1.487 0.221 1455.26 48.59 198.35
13 1.493 0.222 1455.48 48.82 198.52
14 1.491 0.222 1454.75 48.55 197.71
15 1.489 0.222 1454.27 48.88 196.89
16 1.511 0.225 1454.75 48.84 196.73
17 1.500 0.223 1453.83 48.68 196.92
18 1.495 0.223 1455.26 48.71 198.35
19 1.519 0.226 1453.14 48.72 195.96
20 1.516 0.226 1454.38 48.76 195.51
Catatan :
Deviasi tegangan (Vd) = 10 % Deviasi frekuensi (fd) = 3 % Deviasi putaran (nd) = 3 % Fluktuasi Kosentrasi sedimena si antara C = 1.452 – 1.519 g/l PLTMH masih belum beroperasi Normal
Gambar 33. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap tegangan generator V saat hujan dengan Pemodelan settling basin desain II
Gambar 34. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi generator f saat hujan dengan Pemodelan settling basin desain II
Gambar 35. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap putaran turbin- generator n saat hujan dengan Pemodelan settling basin desain II
2. Karakteristik saat selesai hujan.
Dari Tabel 8 dengan berkurangnya aktifitas sedimen disebabkan
selesainya hujan dampak pengaruh aktifitasnya hujan di hulu sungai, dan
juga penerapan pemodelan desai II diperoleh deviasi tegangan Vd = 8 %,
deviasi frekuensi fd = 2 % dan deviasi putaran nd = 2 % pada
fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) C = 1.00 – 2.50 g/l (sedang).
Persamaan regresi linear dari Fluktuasi sedimen (sd C) σc terhadap
tegangan generator V adalah VshD2 = f(σcshD2) = 259.34 – 281.99 σcshD2,
Persamaan regresi linear dari Fluktuasi sedimen (sd C) σc terhadap
Persamaan regresi linear dari fluktuasi sedimen (sd C) σc terhadap
frekuensi generator adalah f shD2 = f(σcshD2) = 54.88 + 29.11 σc shD2
Dan gambar karakteristiknya diperlihatkan gambar 34, 35 dan 36.
Gambar 36. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap tegangan generator V setelah hujan dengan Pemodelan settling basin desain II
Gambar 37. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi generator f setelah hujan dengan Pemodelan settling basin desain II
Tabel 8. Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V f dan n, setelah hujan pada Pemodelan Desain II
Gambar 38. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc Terhadap putaran turbin Gen n saat setelah hujan dengan Pemodelan Settling Basin Desain II. c. Pemodelan Settling Basin Desain III
Setelah Pemodelan Settling Basin Desain II dilakukan, reduksi
pengaruh sedimen pada PLTMH terjadi perubahan namun untuk
memperoleh kualitas pasokan daya listrik yang dalam batas standar
kelayakan pada frekuensi dan tegangan yang dikehendaki, penelitian ini
dilanjutkan dengan Pemodelan Settling Basin Desain III .
Pada model setling basin desain III penurunan aktifitas sedimen
telah melalui dua model sebelumnya yakni model settling basin desain I
dan model setling basin desain II, yang sedemikian rupa di desain secara
kaskade sehingga menghasilkan pereduksian sedimen bertingkat .
dengan pengambilan data data air dari kareteristik diperlihatkan Dari tabel
9 terlihat nilai tegangan, frekuensi dan putaran diperoleh
Tabel 9 . Parameter fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap V , f, n saat hujan pada pemodelan desain III.
sedangkan karakteristiknya diperlihatkan gambar 41.
Gambar 40. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap frekuensi generator f saat hujan dengan Pemodelan settling basin desain III.
Gambar 41. Karakteristik fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C) σc terhadap Putaran turbin generator n saat hujan dengan Pemodelan settling basin desain III
C. Analisis Pengaruh Kualitas air pada Pembangkit Tenaga Listrik
1. Analisa perhitungan Fenomena Berat Jenis Air
Analisis pengaruh konsentrasi fluktuasi sedimen pada PLTMH pada
saat hujan dengan melihat pada persamaan 3. dan 5.
Daya teoritis :
P = g h Q
g = grafitasi bumi ( m / det2)
air = 1000 kg/ m3 (air murni standar 40 c )
k = g x air ; daya kuda (dk) = 75 kg-m / det ; 1 dk = 0.736 kW
h = Tinggi air dan draft tube = 1.75 m
Q = pada 6 unit pembangkit = 1.96 m3/ det = 0.327 m3/det /unit
Daya teoritis generator untuk masing masing efisiensi
turbin tur = 0.7 ; generator gen = 0.95 ; Draft tube drft tub= 0.95
P = K h Q tot (kW) = 9.81 x 1.75 x 0.327 x 0.7 x 0.95 x 0.95
P = 3.50 (kW)
2. Analisis Pengaruh Fluktuasi Konsentrasi Sedimen pada PLTMH
Pada saat musim penghujanan dari pengamatan lapangan terlihat
bahwa terjadi kekeruhan air disebabkan terangkatnya sedimen tanah
sangat berpengaruh pada kualitas daya listrik yang dihasilkan. Dari
tabel 1 diperoleh Konsentrasi sedimen pada sampel datanya adalah :
C = 3.864 g / l. 1 m3 = 1000 liter maka kosentrasi sedimen
C dalam 1000 liter = 3.864 x 1000 = 3.864 kg sehingga
1 = 1003,864 kg/ m3 sehingga konstanta k1 yang diperoleh adalah
Maka daya yang dihasilkan adalah :
P = K h Q tot (kW) = 9.8513 x 1.75 x 0.3266 x 0.7 x 0.95 x 0.95
= 3.557 KW
Konsentrasi sedimen pada sampel data 2.
C = 2.987 g/l.
2 = 1002,987 kg/ m3
Konsentrasi sedimen pada sampel data 3.
C = 3.843 g / l.
3 = 1003.843 kg/ m3
Untuk selanjutnya dari 20 sampel PLTMH yang diamati pada saat hujan
tanpa ada pemodelan diberikan dalam tabel 10 dibawah ini.
Tabel 10. Pengaruh Konsentrasi sedimen PLTMH saat hujan terhadap konstanta k dan hasil daya teoritis
Sampel No
Konsentrasi sedimen
c (g/l)
Koreksi konstanta
k
Daya Teoritis dihasilkan
P (kW)
1 3.864 9.8513 3.5571
2 2.987 9.8426 3.5540
3 3.843 9.8510 3.5570
4 3.267 9.8454 3.5549
5 2.965 9.8424 3.5539
6 3.864 9.8513 3.5571
7 3.663 9.8493 3.5563
8 3.683 9.8495 3.5564
9 2.875 9.8415 3.5536
10 2.792 9.8407 3.5533
11 2.889 9.8417 3.5536
12 2.776 9.8406 3.5532
13 3.643 9.8491 3.5563
14 2.756 9.8404 3.5531
15 3.487 9.8476 3.5557
16 2.586 9.8387 3.5525
17 3.467 9.8474 3.5557
18 2.562 9.8385 3.5524
19 3.447 9.8472 3.5556
20 2.551 9.8384 3.5524
Dari hasil perhitungan daya teoritis yang dipengaruhi oleh kosentrasi
sedimen dibandingkan dengan daya teoritis pada standar perhitugan
kuwalitas air murni pada suhu 4o C mempunyai perbedaan daya yang
mempunyai selisih nilai yang signifikan, dan ini akan mempengaruhi
tegangan dan pada gilirannya akan mempengarui frekuensi dan putaran
generator.
3. Analisis Pengaruh pada Pengaturan PLTMH
Dalam suatu sistem pembangkitan listrik, terdapat kontrol agar
pembangkitan energi dapat berjalan optimal dan menghasilkan energi
sesuai target yang ditetapkan, dengan standar parameter Tegangan,
putaran dan frekuensi yang diizinkan. Sistem kontrol pada pembangkitan
listrik juga berperan untuk menjaga keamanan dan realibilitas sistem.
dimana hal ini terlihat seperti pada gambar 45 berikut ini.
Pteoritis Tmek Tel
Pm P = Pa = Pe - Pm Pe
Gambar 42. Sistem pengaturan Pada Pembangkit listrik tenaga air
Keadaan stabil jika Tmekanis = Telektris mesin dalam putaran sinkron
sehingga Jika Pm = Pe maka kondisi generator stabil (steady state)
Sehingga Pa = Pe - Pm Pada musim hujan Pm > Pe
Pada prinsipnya daya dan tegangan yang dimiliki oleh PLTMH adalah
tegangan name plate Generator itu sendiri . dengan adanya hujan maka
Turbin
Governor
Frequency Control
Frequency sensor
Voltage sensor
Exiter AVR
Generator
arus yang dihasilkan dari daya teoritis pada tabel 10 dari persamaan 28
dimana P1 = 3.5571 kW maka diperoleh arus sebesar :
I1 = P / Ea cosuntuk cos = 1
I1 = 3.5571 (10)3 (W) / 220 (V) = 16.168 Amp.
Maka tegangan generator yang dihasilkan dari persamaan 29 dengan
daya yang ada pada generator PLTMH adalah :
V = 3000 (W) / 16.164 (A) = 185.547 Volt.
Selanjutnya untuk daya teoritis P2
P2 = 3.5540 kW dari tabel 10 maka
I2 = 3.5540 (10)3 (W) / 220 (V) = 16.154 Amp.
Maka tegangan generator adalah
V = 3000 / 16.154 = 185.709 Volt
Untuk selanjutnya dengan perhitungan yang sama diperoleh hasil
perhitungan dalam Tabel 11 sebagai berikut :
Tabel 11. Pengaruh konsentrasi sedimen saat hujan terhadap daya teoritis serta tegangan yang dihasilkan
Sampel No
Koreksi konstanta
k
Daya Teoritis
dihasilkan P (kW)
Arus yang dihasilkan
A
Tegangan yang
dihasilkan V
1 9.8513 3.5571 16.168 185.547
2 9.8426 3.5540 16.154 185.709
3 9.8510 3.5570 16.168 185.550
4 9.8454 3.5549 16.159 185.657
5 9.8424 3.5539 16.154 185.713
6 9.8513 3.5571 16.168 185.547
7 9.8493 3.5563 16.165 185.584
8 9.8495 3.5564 16.166 185.580
9 9.8415 3.5536 16.153 185.730
10 9.8407 3.5533 16.151 185.745
11 9.8417 3.5536 16.153 185.727
12 9.8406 3.5532 16.151 185.748
13 9.8491 3.5563 16.165 185.587
14 9.8404 3.5531 16.151 185.752
15 9.8476 3.5557 16.162 185.616
16 9.8387 3.5525 16.148 185.783
17 9.8474 3.5557 16.162 185.620
18 9.8385 3.5524 16.147 185.788
19 9.8472 3.5556 16.162 185.624
20 9.8384 3.5524 16.147 185.790
Selanjutnya dimana tegangan pada terminal yang mempunyai hubungan
dengan putaran dan frekuensi yaitu dari persamaan 17: Ea = V = c n
a dan persamaan 16. n= 60f / P dimana konstanta mesin bukan
merupakan ketentuan ukuran yang harus dicantumkan pada name plate
pada setiap produksi dipasaran. Dari persamaan itu terlihat Tegangan
berbanding lurus dengan putaran mesin dan frekuensinya, maknanya
naik dan turun tegangan akan diikuti oleh putaran dan frekuensi.
D. Konsentrasi Sedimen pada Saluran Irigasi di Provinsi Gorontalo
1. Kondisi Irigasi di Provinsi Gorontalo.
Potensi saluran irigasi tersebar di seluruh Indonesia sangat besar
sehingga sekarang tengah dilirik oleh pemerhati renewable energi.
Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) ini akan
bertambah dengan adanya pemanfaatan saluran irigasi, dimana
keberadaan saluran irigasi ini kondisinya berada dekat daerah pemukiman
penduduk, sedangkan potensi PLTMH yang umumnya berada jauh dari
pemukiman masyarakat, hal ini disebabkan level ketinggian yang
memenuhi syarat ada terdapat dilokasi pegunungan. Dengan desain
turbin jenis Open Flume Propeller yang memerlukan daraft tube sebagai
saluaran pembuangannya , maka fluktuasi konsentrasi sedimen (sd C)
dari penelitian ini mempengaruhi kinerja turbin maka sebelum
pemasangannya pada saluran irigasi perlu diketahui kondisi fluktuasi
konsentrasi sedimennya pada saluran irigasi dan bagai mana efisiensi
Bangunan Penagkap Sedimen (BPS) yang dipasang disetiap saluran
irigasi. Dari beberapa penelitian yang dilakukan efisiensi Bangunan
Pengendap Sedimen rata-rata berada dibawah kisaran 70 % , dimana hal
ini tergantung dari pola pemeliharaan irigasi di suatu daerah aliran irigasi
dan juga karakteristik sedimen sungai yang mensuplai jaringan irigasi