Buku “Pembangkit Listrik Tenaga Mini & Mikro Hidro” ini disusun berdasarkan pengalaman selama 20 tahun terakhir dalam bidang studi, desain, pembangunan konstruksi, pembuatan dan instalasi turbin hidro serta pengalaman operasional-pemeliharaan PLTM/ PLTMH. Buku ini menguraikan tentang Energi terbarukan, Sumber-sumber energi terbarukan, Identifikasi dan pengukuran potensi PLTM/ PLTMH, Studi Kelayakan, Desain pekerjaan sipil, Desain pekerjaan mekanikal/ turbin hidro, Desain pekerjaan elektrikal (kontrol elektrikal dan jaringan). Dan bab khusus tentang pengalaman pengembangan PLTM/ PLTMH serta didukung dengan contoh-contoh dan dokumentasi tentang Studi kelayakan, Desain rinci, Pembangunan konstruksi dan Pembuatan/ pabrikasi turbin hidro, juga dilengkapi contoh-contoh gambar hasil perencanaan rinci lengkap meliputi gambar-gambar pekerjaan sipil, mekanikal dan elektrikal.
Kata Pengantar Rektor UMM v
Prakata Penulis vii
Daftar Isi ix
Daftar Tabel xvii
Daftar Gambar xxi
BAB 1 PENDAHULUAN 1
A. Sumber Energi dan Penyediaan Energi Listrik 1
B. Sumber Energi Alternatif 5
C. Emisi Karbon Pembangkit Listrik Energi Tak Terbarukan 5
D. Pokok Bahasan dan Kompetensi 6
Soal Latihan 7
BAB 2 ENERGI TERBARUKAN 9
A. Pengertian Sumber Energi 9
B. Sumber Energi Air/ Hidro 9
C. Sumber Energi Angin 13
D. Sumber Energi Surya 15
E. Sumber Energi Panas Bumi 17
F. Sumber Energi Bio-Massa 21
1. Bagas Tebu 22
2. Limbah Kelapa Sawit 23
3. Limbah Pengolahan Kayu 25
G. Sumber Energi Minyak Nabati 27
1. Bioetanol 27
2. Biodiesel 28
Soal Latihan 29
BAB 3 IDENTIFIKASI POTENSI PLTM & PLTMH 31
A. Potensi PLTM dan PLTMH 31
B. Tinjauan Umum Tentang PLTM dan PLTMH 33
C. Identifikasi Potensi PLTMH dan PLTMH 35
1. Ketersediaan Air 35
2. Potensi Topografi (Tinggi Jatuh Hidrolik) 39
3. Potensi Jarak Area Pemanfaatan 42
4. Potensi Infrastruktur yang Sudah Ada 43
D. Analisa Hidrologi 44
1. Analisa Debit Banjir Rencana 45
2. Analisa Ketersediaan Air (Debit Andalan) 48
E. Estimasi Potensi Daya Terbangkit 53
F. Contoh Aplikasi Studi Pendahuluan/ Potensi PLTMH Boonpring 53
1. Pendahuluan 53
2. Pengukuran Parameter Dasar 55
3. Estimasi Potensi Daya Terbangkit 57
4. Hasil Studi Potensi PLTMH Boonpring 57
Soal Latihan 58
BAB 4 STUDI KELAYAKAN PENGEMBANGAN PLTM & PLTMH 59
A. Pendahuluan 59
B. Studi Kelayakan Teknik 60
C. Studi Kelayakan Lingkungan 61
D. Studi Kelayakan Ekonomi 61
1. Rencana Anggaran Biaya (Cost) 62
2. Biaya Operasional dan Pemeliharaan Tahunan 62
3. Biaya Pemeliharaan Berkala 63
4. Biaya Pemeliharaan Besar 63
5. Perhitungan Pendapatan (Benefit) 63
6. Analisa Kelayakan Ekonomi 63
E. Contoh Aplikasi Studi Kelayakan PLTMH Boonpring-Studi Kasus 1 (Satu) 65
1. Data Dasar 65
2. Konsep Dasar Pengembangan 66
3. Pra-Desain PLTMH Boonpring 66
4. Studi Kelayakan PLTMH Boonpring 74
F. Contoh Aplikasi Studi Kelayakan PLTM Buleleng-Studi Kasus 2 (Dua) 80
1. Konsep Dasar Pengembangan PLTM Buleleng 80
2. Lingkup dan Tahapan Studi Kelayakan 83
3. Survey (Pengukuran) dan Pemetaan 83
4. Investigasi Geologi dan Penyelidikan Tanah 84
5. Kompilasi Data dan Analisa Potensi Sumber Daya Air 92
6. Pekerjaan Studi Sumber Material Bahan Konstruksi 98
7. Studi Kelistrikan 100
8. Studi Optimasi 109
9. Optimasi Debit Desain Pembangkit 115
10. Rancangan Pengembangan dan Desain Awal (Basic Design) 118
11. Analisa Volume Pekerjaan dan Estimasi Anggaran Biaya 154
12. Analisa Kelayakan 159
G. Contoh Aplikasi Studi Kelayakan dan Pra-Desain PLTMH Sumber Jeruk – Studi Kasus 3 (Tiga) 163
1. Konsep Dasar Pengembangan 164
2. Pra-Desain (Konsep Desain) PLTMH Sumber Jeruk 164
3. Analisa Kelayakan Ekonomi PLTMH Sumber Jeruk 177
Soal Latihan 181
Bab 5 PERENCANAAN PEKERJAAN SIPIL 183
A. Pendahuluan 183
B. Perencanaan Bangunan Sipil 184
C. Data Perencanaan Pekerjaan Sipil 185
1. Data Topografi 185
2. Data Hidrologi 186
3. Data Geoteknik 186
D. Bangunan Utama 188
1. Pintu Pengambilan 189
2. Bangunan Ukur Debit 192
E. Saluran Pembawa (Headrace) 193
1. Persamaan Hidrolik Saluran Penampang Persegi Empat 193
2. Persamaan Hidrolik Saluran Penampang Trapesium 194
3. Persamaan Hidrolik Saluran Penampang Dasar Setengah Lingkaran 195
4. Nilai Koefisien Kekasaran Manning 196
F. Kolam Penampung 197
G. Pipa Pesat (Penstock) 199
1. Kehilangan Energi pada Pipa Pesat 200
2. Desain Diameter dan Ketebalan Pipa 204
H. Rumah Pembangkit 205
Soal Latihan 208
Bab 6 PERENCANAAN PEKERJAAN MEKANIKAL/ TURBIN 209
A. Klasifikasi Turbin Hidro 209
1. Turbin Impuls 209
2. Turbin Reaksi (Francis, Kaplan/ Propeller) 211
B. Kriteria Pemilihan Turbin 212
1. Kriteria Tinggi Jatuh Hidrolik (Head) 213
2. Kriteria Kombinasi Tinggi Jatuh, Debit dan Daya Turbin 215
3. Kriteria Kecepatan Spesifik 217
C. Daya Terbangkit 220
D. Prosedur Perancangan Turbin Hidro 221
1. Tahap Awal 221
2. Tahap Desain 222
3. Tahap Perakitan Dan Pengujian 222
4. Tahap Instalasi, Opersional Dan Pemeliharaan 222
E. Perencanaan Turbin Crossflow 222
1. Sistem Kerja 222
2. Desain Turbin Crossflow 224
3. Desain Turbin Propeller 230
F. Perakitan Dan Pengujian 238
1. Perakitan Komponen Turbin 238
2. Pengujian Turbin 240
G. Contoh Aplikasi Desain Turbin Propeller PLTMH Boonpring-Contoh Studi Kasus 1 (Satu) 240
1. Hasil Pengukuran Data 240
2. Pemilihan Tipe Turbin 240
3. Desain Kecepatan Spesifik 241
4. Desain Sudu Turbin 241
5. Desain Sudu Pengarah Aliran 242
6. Perencanaan Poros Turbin 243
H. Contoh Aplikasi Desain Turbin Crossflow PLTMH Boonpring-Contoh Studi Kasus 2 (Dua) 244
1. Hasil Pengukuran Data 244
2. Analisa Desain 244
3. Desain Sudu Turbin 245
4. Desain Rumah Runner 246
5. Desain Poros Turbin 246
Soal Latihan 247
Bab 7 PERENCANAAN PEKERJAAN KELISTRIKAN 249
A. Pekerjaan Kelistrikan 249
B. Generator Listrik 249
1. Generator Arus Bolak-Balik 250
2. Perbaikan (Troubleshooting) 251
3. Prinsip Pembangkit Arus AC 252
4. Prinsip Dasar Generator AC 3 Fasa 253
5. Sistem Eksitasi 253
6. Masalah-Masalah yang Terjadi pada Generator 257
7. Regulator Tegangan Otomatis (AVR) 259
8. Pekerjaan Pemasangan Generator dan Perlengkapannya 261
9. Pekerjaan Perakitan Generator dan Perlengkapan Lainnya 261
10. Pekerjaan Perakitan Perlengkapan Generator 263
11. Cara Menyambung Generator PLTMH Ke Jaringan Listrik Rumah 264
C. Sistem Kontrol Pembangkit Listrik Tenaga Hidro 270
1. Kontrol Beban Aliran/ FLC (Flow Load Control) 271
2. Kontrol Beban Listrik/ ELC (Electronic Load Control) 275
D. Contoh Aplikasi Desain Sistem Kontrol PLTMH Sengkaling 1 – Contoh Studi Kasus 1 (Satu) 276
1. Integrasi FLC Dan ELC PLTMH Sengkaling 1 – UMM 276
2. Kontrol (ELC) PLTMH Sumber Maron 279
E. Sistem Distribusi Tenaga Listrik 287
1. Sistem Distribusi Jaringan Tegangan Rendah 288
2. Dasar-Dasar Perancangan Sistem Distribusi Jaringan Tegangan Rendah 289
Soal Latihan 322
Bab 8 PENGALAMAN STUDI, DESAIN, PEMBANGUNAN PLTM -PLTMH DAN PEMBUATAN TURBIN 325
A. Pembangunan PLTMH Sengkaling 1 325
1. Lokasi 325
2. Manfaat 325
3. Desain PLTMH Sengkaling 1 326
4. Spesifikasi Teknik 329
5. Proses Pembangunan PLTMH Sengkaling 1 331
B. Pembangunan PLTMH Sumbermaron 335
1. Lokasi 335
2. Manfaat 336
3. Desain PLTMH Sumbermaron 337
4. Spesifikasi Teknik PLTMH Sumbermaron 340
5. Proses Pembangunan PLTMH Sumbermaron 342
C. Pembangunan PLTMH Sengkaling 2 347
1. Lokasi 347
2. Manfaat 347
3. Spesifikasi Teknik 347
4. Desain PLTMH Sengkaling 2 349
5. Proses Pembangunan PLTMH Sengkaling 2 353
D. Pembangunan PLTMH Boonpring 358
1. Lokasi 358
2. Manfaat 358
3. Desain PLTMH Boonpring 359
4. Spesifikasi Teknik 364
5. Proses Pembangunan PLTMH Boonpring 365
E. Desain PLTM Buleleng – 2 x 600 kW 369
1. Lingkup Desain 369
2. Data Desain 370
3. Desain Bendung 371
4. Desain Saluran Pembawa (Headrace) 388
5. Desain Kolam Penampung (Headpond) 394
6. Desain Rumah Pembangkit 398
7. Desain Pipa Pesat 411
8. Desain Pekerjaan Mekanikal 428
9. Desain Pekerjaan Elektrikal 445
10. Gambar Desain PLTM Buleleng 455
F. Pembuatan Turbin 461
1. Proses Pembuatan Turbin Propeller Poros Vertikal PLTMH Boonpring 461
2. Proses Pembuatan Turbin Propeller Poros Horisontal 467
Soal Latihan 473
Daftar Pustaka 475
Glosarium 481
Tentang Penulis 489
