Saat ini telah banyak dilakukan berbagai riset dan pengembangan untuk memakai sumber daya alam yang ramah lingkungan dalam pemanfaatannya.
Salah satunya adalah pemanfaatan untuk menghasilkan energi listrik.
Bahan yang digunakan merupakan sumber daya yang dapat diperbarui, misalnya pemanfaatan dalam potensi aliran air.
Pemanfaatan jenis ini disebut dengan pemanfaatan mikrohidro.
Pemanfaatan mikrohidro biasanya dilakukan di pedesaan dengan memanfaatkan aliran air pada sungai, air terjun, hingga saluran irigasi.
Berikut ini artikel lengkap yang akan membahas mikrohidro.
Mikrohidro adalah suatu instalasi pembangkit listrik tetapi dalam skala kecil dengan menggunakan sumber daya berupa aliran air sebagai tenaga penggeraknya untuk menghasilkan listrik. Air yang dapat digunakan adalah air dengan ketinggian head dan kapasitas aliran tertentu. Pembangkit listrik tersebut lazim disebut Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro atau PLTMH.
Menurut Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat Republik Indonesia Nomor 09/PRT/M/2016 tentang Tata Cara Pelaksanaan Kerjasama Pemerintah dan Badan Usaha dalam Pemanfaatan Infrastruktur Sumber Daya Air untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Air/ Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro/ Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro dijelaskan definisi dari PLTMH.
PLTMH adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan tenaga dari aliran atau terjunan air, waduk atau bendungan, atau saluran irigasi yang pembangunannya bersifat multiguna dengan kapasitas kurang dari 1 MW (satu Megawatt). Kapasitasnya tidak lebih besar daripada Pembangkit Listrik Tenaga Air atau PLTA sehingga dapat dijadikan energy alternatif. Namun, tetap menggunakan sumber daya yang sudah ada di alam yaitu air.
Oleh karena itu, Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) sangat potensial untuk dikembangkan terlebih di Indonesia mengingat jumlah sungai dan air terjun yang banyak. Pemanfaatan ini juga dapat dilakuan dalam rangka menghemat energi dari Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir atau PLTN. Selain itu, karena menggunakan sumber daya alam akan menghasilkan tenaga listrik dengan ramah lingkungan.
Pengertian lainya, PLTMH merupakan pembangkit listrik dengan air sebagai bahan utama untuk menghasilkan daya. Kapasitas daya yang mampu dihasilkan tidak lebih besar daripada Pembangkit Listrik Tenaga Air dengan output sebesar dibawah 500 kW. Daya yang dihasilkan tidak terlalu besar sehingga hanya mampu memasok listrik dengan jumlah sedikit.
2. Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
Pembangkit listrik yang sedang dalam pengembangan dan riset lebih lanjut ini memiliki beberapa keunggulan atau kelebihan daripada pembangkit listrik lainnya. Salah satunya adalah sumber daya yang digunakannya merupakan air yang berpotensi jumlahnya melimpah di alam. Selain itu, sumber daya alamnya merupakan sumber daya alam yang terbarukan (energi alternatif) melalui siklus air yang terus-menerus berkelanjutan.
Tidak aneh jika pembangkit listrik ini disebutkan sebagai pembangkit listrik ramah lingkungan. Di dalam pemanfaatannya tidak ada limbah atau emisi gas lainnya yang dihasilkan. Sehingga dalam segi kebutuhan bahan tergolong murah serta tidak menimbulkan terjadinya pencemaran lingkungan yang juga dinyatakan oleh International Energy Agency di Paris.
Efisiensi yang dihasilkan juga termasuk tinggi yaitu 75% hingga 80%. Ramah lingkungan yang dimaksud juga termasuk tidak ada pencemaran udara atau menimbulkan kebisingan yang mengganggu masyarakat. Jika dibandingkan dengan menggunakan bahan dari fosil, biaya operasional serta pemeliharaan yang diberikan juga lebih murah.
Melalui PLTMH, masyarakat juga diajak untuk berpartisipasi dalam meningkatkan nilai suatu sumber daya alam sehingga tidak lagi dikonsumsi dengan semena-mena. Hal ini juga akan terbentuk hubungan yang baik antara hutan dengan masyarakat sehingga dapat timbul kesadaran secara mandiri untuk menjaga fungsi hutan sebagaimana mestinya agar hutan juga tetap lestari.
Masyarakat setempat dapat mengelola sendiri pembangkit listrik tersebut untuk keperluan mereka dan nantinya diharapkan dapat berpengaruh terhadap perekonomian juga sosial budaya. Hal ini tentunya demi terciptanya kondisi masyarakat yang lebih sejahtera.
Pembangunan PLTMH diharapkan tidak hanya sebatas menghasilkan listrik bagi masyarakat tetapi juga menstimulan untuk terwujudnya pemberdayaan masyarakat yang lebih kooperatif hingga peningkatan pendapatan.
PLTMH juga dapat dijadikan sebagai solusi untuk mengatasi masalah listrik di daerah pedesaan yang tidak mampu dijangkau oleh Perusahaan Listrik Negara atau PLN. Sehingga, tidak ada alasan untuk masyarakat desa khususnya pedalaman tidak mendapatkan listrik yang layak untuk memudahkan aktivitas sehari-hari mereka.
Bahannya yang digunakan berasal dari sumber daya alam menyebabkan hasil sampingannya berupa air dapat dimanfaatkan untuk irigasi kegiatan pertanian. Sehingga dapat berkolaborasi dengan pertanian. Tidak hanya itu, air ini tetapi juga dapat digunakan untuk keperluan budidaya ikan.
Selain itu, pembangkit lisrik ini juga memaksimalkan fungsi daerah tangkapan air dan mengajak masyarakat untuk memeliharanya agar air tetap tersedia secara berkelanjutan untuk keperluan pembangkit listrik. Jika dibandingkan dengan tenaga diesel, pembangkit listrik jenis ini lebih mudah untuk mendapatkan bahannya dan dekat dengan masyarakat. Bahkan memiliki kemungkinan yang lebih besar dibandingkan tenaga diesel untuk ditemukan pada lokasi terpencil sekalipun.
3. Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH)
Meskipun memiliki banyak kelebihan, tentunya terdapat beberapa kekurangan dalam penerapannya. Misalnya, walaupun biaya operasional dan pemeliharaannya terbilang murah, tetapi cukup mahal dalam biaya investasinya. Terhitung mahal dalam biaya investasi karena sparepart yang digunakan juga termasuk mahal.
Sosialisasi dan pendampingan yang kurang sehingga masyarakat tidak menyadari manfaatnya yang dapat berdampak positif bagi masyarakat. Debit aliran dan ketinggian air juga sangat berpengaruh terhadap kapasitas air listrik yang ditimbulkan. Permasalahannya adalah bila terjadi pada musim kemarau dan debit airnya akan menurun. Hal tersebut berpengaruh secara otomatis terhadap penurunan kapasitas listrik yang dihasilkan sedangkan aktivitas tetap berjalan dengan kebutuhan seperti biasanya.
Daya listrik yang dihasilkan tidak lebih besar daripada Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro apalagi Pembangkit Listrik Tenaga Air. Hal ini menyebabkan terbatasnya jumlah pelanggan dan daya yang dipakai. Apabila lebih dari batas maksimum akan menurunkan kualitas listrik sehingga perlu disesuaikan dengan jumlah dan kebutuhan pemakaian masyarakat di daerah tersebut yang apabila jumlah dan kebutuhannya tinggi akan kecil kemungkinan untuk menggunakan PLTMH.
Lokasi PLTMH tidak boleh terlalu jauh dari masyarakat sebagai konsumen. Jika terlalu jauh malah akan menjadi tidak ekonomis. Hal ini akan menyebabkan terjadi kehilangan daya transfer energi listrik dalam jumlah banyak dan menyebabkan kerugian pada daya penghantar sehingga posisi pengguna dari PLTMH. Jarak yang disarankan maksimal sejauh 2 km dengan produksi daya tertentu untuk menghindari kehilangan daya.
Sumber daya yang digunakan merupakan air yang berada di alam yang dalam pemikiran masyarakat seharusnya dapat diakses atau dimanfaatkan secara gratis untuk masyarakat. Pertimbangan sosial ini membuat kesulitan dalam menentukan tarif yang sesuai. Hal ini tidak selaras dengan biaya investasi dan harga sparepart yang tinggi.
4. Prinsip Kerja PLTMH
Prinsip kerja dari PLTMH sendiri adalah mengubah energi potensial air menjadi energi listrik meskipun nantinya bentuk pembangkit listriknya beragam. Hal yang penting untuk diperhatikan adalah harus membuat bendungan untuk suplai air yang teratur lengkap dengan pintu untuk membuka juga filter untuk menyaring sampah. Bendungan terletak pada dasar sungai yang terhindar dari banjir serta stabil.
Cara kerjanya berpusat pada energi potensial air (head). Energi potensial air didapatkan dari energi air yang berada pada ketinggian tertentu kemudian turun karena pengaruh gaya gravitasi. Energi ini kemudian berubah menjadi energi kinetik mengenai turbin yang dilengkapi dengan casing untuk diarahkan ke baling-baling yang kokoh dan disambung pada 2 buah piringan yang sejajar agar seimbang serta terbuat dari baja.
Lalu, poros turbin berputar karena energi kinetik air tersebut berubah menjadi energi mekanik oleh kecepatan airnya dan kemudian dihubungkan menggunakan kopling agar dapat dihubungkan atau ditransmisikan ke generator.
Kemudian generator akan menghasilkan energi listrik. Selanjutnya, energi listrik ini akan dialirkan ke rumah-rumah konsumen dan berbagai keperluan lainnya yang sebelumnya energi listrik telah memasukki sistem kontrol arus listrik.
Sehingga dasar untuk menghasilkan energi listrik yang lebih efisien dan efektif adalah dengan cara meningkatkan ketinggian air untuk.
Peletakkan generator dan turbinnya akan lebih baik jika berada pada rumah yang berbeda. Pondasi yang dibutuhkan oleh generator dan turbin juga terpisah dari rumah. Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya masalah akibat getaran kemudian listrik dapat disimpan atau langsung dialirkan lewat kabel.
Jenis generator yang dipakai juga ada yaitu generator induksi dan generator sinkron. Sistem transmisi yang digunakan juga lebih baik sistem transmisi langsung meskipun tetap saja bisa menggunakan sistem transmisi tidak langsung.
Penggunaan sistem transmisi langsung karena lebih mudah untuk pemindahan gaya, lebih kompak, serta efisiensinya yang tinggi. Tetapi harus memiliki sumbu yang tepat lurus dengan putaran yang sama antara generator dan turbin yang dapat diatasi dengan menggunakan gearbox yang dapat mengubah rasio kecepatan rotasi.
5. Komponen PLTMH
Terdapat beberapa komponen yang digunakan untuk membangun sebuah PLTMH. Komponen tersebut meliputi:
5.1 Dam atau Bendungan
Bendungan merupakan bangunan dengan posisi melintang sungai. Fungsinya adalah untuk mengalihkan air ke bagian pembuka atau intake pada bagian sisi sungai. Air yang dialihkan tersebut kemudian akan masuk ke bak pengendap.
Konstruksinya juga dibuat untuk mengontrol tinggi air di dalam sungai dengan signifikan agar tinggi muka air dapat dialihkan ke intake.
5.2 Bak Pengendap
Bak pengedap dalam bahasa inggris disebut settling basin yang berfungsi untuk pemindahan pasir dari air. Hal ini karena pasir dapat menyebabkan rusaknya komponen lainnya.
5.3 Saluran Pembawa
Komponen ini digunakan untuk mengalirkan air ke bak penenang. Pada skala yang kecil biasanya berupa bangunan terbuka. Saluran pembawa atau headrace juga berperan dalam menjaga stabilnya debit air. Bangunannya dibuat untuk menjaga elevasi air dengan cara mengikuti kontur dari sisi bukit.
5.4 Bak Penenang
Nama lainnya adalah headtank yang digunakan untuk pengatran perbedaan air yang keluar antara pipa pesat dan saluran pembawa. Bak penenang juga sebagai akhir pemisahan air dengan kotoran seperti pasir.
5.5 Pipa Pesat
Penstock atau pipa pesat berperan untuk mengalirkan air dari headtank ke roda air yang dikenal dengan turbin dengan elevasi yang lebih rendah.
5.6 Turbin
Turbin merupakan tempat berubahnya energi potensial yang dihasilkan air menjadi energi mekanik. Setiap air yang jatuh akan terjatuh ke bilah pada turbin sehingga turbin dapat berputar lalu perputarannya diteruskan ke generator yang terhubung dengan gearbox.
5.7 Pipa Hisap atau Draft Tube
Pipa hisap berperan agar tekanan aliran yang masih tinggi kembali ke tekanan atmosfer serta menghisap air.
5.8 Generator
Terdapat 2 jenis generator yaitu sinkron dan induksi. Generator mengubah energi mekanik yang sebelumnya diteruskan dari turbin dan diubah menjadi energi listrik. Perputaran turbin juga membangkitkan arus AC dari pergerakan elektron karena kumparan magnet yang berputar dalam generator.
5.9 Panel Kontrol
Panel kontrol adalah untuk menjaga agar mesin hanya bekerja pada batasan yang diperbolehkan. Panel kontrol juga berfungsi agar tegangan tetap stabil.
5.10 Pengalih Beban
Pengalih beban sistem kerjanya tergantung pada panel kontrol karena berfungsi untuk mengalihkan beban saat beban yang diperoleh dari pengguna mengalami penurunan. Beban ini disebut juga sebagai dummy atau beban sekunder.
6. Biaya Pembangunan Mikrohidro
Pembangunan sebuah PLTMH dipengaruhi oleh ukuran kapasitas pembangkitnya. Jika kapasitas pembangkit yang digunakan lebih besa dalam pengoperasiannya, biaya pembangunannya juga akan mengalami penurunan. Sehingga, dibutuhkan pemanfaatan maksimal agar tidak menimbulkan kerugian.
Biaya pembangunannya dihitung dengan satuan per kW. Pada kapasitas 40 kW hingga 50 kW dengan melakukan peningkatan kapasitas pembangkitnya akan menurun biaya pembangunannya dengan kisaran 17 juta rupiah hingga 16 juta rupiah. Hal ini dapat menjadi sumber informasi bila pembangunan PLTMH dilakukan oleh pihak swasta yang mendapatkan sumber dana dari luar pemerintah.
Keuntungan yang dihasilkan bahkan dapat menarik pemerintah hingga investor. Jangka waktu untuk balik modal adalah 4 tahun. Jangka waktu pengembalian modal tersebut dapat terjadi pada investasi pada satu unit PLTMH yang memiliki kapasitas 1 MW sebesar US$ 2 juta.
7. Daerah yang Cocok Dibangun Mikrohidro
Daerah yang sesuai untuk dibangun PLTMH adalah di daerah dengan banyak potensi air dan memiliki perbedaan tinggi air pada suatu alur sungai atau wilayah tertentu.
Wilayah tersebut dapat berupa aliran sungai yang dapat dilakukan pembendungan, terjunan, ataupun alur sungai yang curam serta kondisi geografis dan topografi lingkungannya.
8. Potensi Mikrohidro di Indonesia
Wilayah di Indonesia juga sesuai untuk penerapan PLTMH karena memiliki potensi pengembangan pembangkit listrik ini. Salah satunya karena kebutuhan pasokan energi listrik sangat besar untuk menunjang kegiatan industri yang saat ini sedang beroperasi. Energi listrik yang disebarkan merupakan energi yang berasal dari bahan baku tidak terbarukan sehingga semakin lama jumlahnya akan terus menipis.
Padahal, jika dimaksimalkan lebih baik lagi, potensi air yang ada di Indonesia dapat menjadi solusi alternatif untuk pemenuhan pasokan energi listrik. Misalnya saja pada Waduk Saguling, Jatiluhur, dan Cirata. Potensi air yang dimilikinya diperkirakan mampu memenuhi kebutuhan listrik di Pulau Jawa hingga Bali dan tentu saja menggunakan bahan baku yang terbarukan lebih ramah lingkungan.
Jika dihitung kembali, potensi air yang ada di Indonesia untuk dimanfaatkan menjadi energi listrik dapat mencapai kisaran kurang lebih 75.000 MW.
Berdasarkan Pikiran Rakyat (2007), dari 75.000 MW listrik yang potensial dihasilkan dari air, hanya 10% yang sudah dimanfaatkan untuk kegiatan PLTMH yaitu hanya sebesar 7.500 MW. Lalu, berdasarkan Dirjen Ketenagalistrikan Kementrian ESDM (2017) hanya 65,76 MW untuk kapasitasnya terpasang PLTMH yang jumlahnya bahkan kurang dari 9%.
Jumlah penduduk yang semakin banyak dan semakin beragamnya jenis aktivitas menuntut untuk terpenuhinya kebutuhan listrik yang juga terus bertambah sehingga butuh pemerataan dalam pasokan energi listrik ke setiap wilayah di Indonesia. Masalah ini dapat diatasi dengan pemanfaatan PLTMH yang dapat dilakukan pada sepanjang aliran sungai dengan kapaitas aliran tertentu.
Terdapat dua metode yaitu:
- Turbin Crossflow dengan debit alirannya rata-rata kisaran 25 liter/ detik sampai 1500 liter/ detik serta tinggi air jatuh mulai dari ketinggian 3 m hingga 50 m.
- Turbin Pico Propeler dengan debit aliran rata-rata kisaran 100 liter/ detik hingga 700 liter/
Jika didasarkan dari metode pemanfaatannya dengan daerah pengaliran yang dilakukan oleh sungai di Indonesia yang lebih dari 100 km2, jumlah total dari 4 pulau di Indonesia adalah 110 sungai. Pulau Jawa dengan jumlah 51 sungai, Sulawesi 38 sungai, Sumatera 11 sungai, dan Kalimantan 10 sungai.
Selain itu, pada PLMTH yang melakukan sistem penyimpanan menggunakan waduk besar mampu menyimpan jumlah tertentu energi listrik dalam jangka waktu lama bahkan beberapa tahun dilengkapi dengan layanan grid dan fleksibilitas.
Bahkan sebenarnya peluang untuk pengembangan potensi PLTMH telah dilihat oleh pemerintah dan menarik perhatian investor dan pihak lainnya yang terkait. Kementrian ESDM juga telah melakukan pencatatan terhadap 47 lokasi dengan total kapasitas 2.605,76 MW untuk dibangun PLTMH.
- Pulau Jawa berjumlah 2 titik dengan kapasitas 39,4 kW
- Pulau Kalimantan 4 titik dengan kapasitas 498,9 kW
- Pulau Sulawesi dengan jumlah 6 titik dan kapasitas 222,7 kW
- Kepulauan Nusa Tenggara jumlah 10 titik dengan kapasitas 628 kW
- Papua sebanyak 10 titik dengan kapasitas 812,36 kW
- Pulau Sumatera dengan jumlah 15 titik dan memiliki kapasitas 404,4 kW.
9. Contoh PLTMH di Indonesia
Sebagai negara yang kaya akan sumber daya alam khususnya air juga melakukan pemanfaatan air berupa PLTMH. Pembangkit listrik ini tersebar di berbagai pulau. Pulau tersebut di antaranya adalah Jawa, Sumatera, dan Kalimantan.
Misalnya di Jawa ada PLTMH Wangan Aji yang terletak pada Kabupaten Wonosobo. Pembangkit listrik ini dikelola oleh Pondok Pesantren Roudlotuth Tholibin. Pemanfaatannya memutar dua turbin dengan menggunakan aliran air irigasi dengan kapasitas produksi 140 kW.
Ada juga di Pulau Sumatera yang dibangun pada tahun 2018 yaitu PLTMH Silangkitang Tambiski di Tapanuli Selatan, Sumatera Utara. Desa ini merupakan salah satu desa pelosok atau pedalaman yang ada di Sumatera Utara. Pembangkit listriknya berasal dari aliran air sungai dan mampu menerangi 7 dusun dengan jarak terjauh dari power house sekitar 12 km. Daya listriknya menyebar ke 155 kepala keluarga dan 96 titk lampu penerangan jalan dari pukul 17.00 WIB hingga 08.00 WIB. Warga Desa Silangkitang Tambiski tidak lagi memerlukan genset yang membutuhkan biaya besar untuk menerangi rumah mereka.
Selain itu, di Kalimantan ada PLTMH Long Alango di desa Long Alango, Kalimantan Utara. Sebelum dibuat pembangkit listrik, masyarakatnya mengandalkan lampu tembok sebagai alat penerangan serta genset misal untuk menonton televisi.
Sistem iurannya dapat disesuaikan agar warga tersebut dapat tetap menikmati listrik di rumahnya yaitu bagi yang belum mampu membayar iuran, bisa menitipkan barang yang dapat dijual di loket pembayaran kemudian hasil penjualannya akan diberikan untuk iuran bulanan warga.
Itulah artikel mengenai mikrohidro yang perlu Anda ketahui. Semoga artikel ini dapat lebih menyadarkan lagi bahwa Indonesia memiliki potensi sumber daya alam yang luar biasa untuk dikembangkan. Terima kasih sudah membaca.
Editor:
Mega Dinda Larasati
