ANALISIS KEHILANGAN TINGGI TEKAN PIPA TRANSMISI PDAM …

Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan

Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14 P-ISSN 1978 - 2365

E-ISSN 2528 - 1917

Diterima : 27 September 2016, direvisi : 12 Januari 2017, disetujui terbit : 6 November 2017

1

ANALISIS KEHILANGAN TINGGI TEKAN PIPA TRANSMISI PDAM KOTA

BANDUNG UNTUK PENGEMBANGAN POTENSI ENERGI LISTRIK

HEAD LOSS ANALYSIS OF THE TRANSMISSION PIPELINE OWNED BY

BANDUNG WATER SUPPLY COMPANY FOR ELECTRICITY PROSPECTS

Ridwan Arief Subekti, Anjar Susatyo

Pusat Penelitian Tenaga Listrik dan Mekatronik, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia

Jl. Sangkuriang – Komplek LIPI, Gedung 20, Bandung, Jawa Barat, Indonesia

[email protected]

Abstrak

Makalah ini membahas tentang analisis kehilangan tinggi tekan hidraulik pada pipa transmisi PDAM Kota

Bandung dan kajian tekno ekonominya sebagai dasar untuk mengembangkan potensi energi listrik yang ada.

Perhitungan kehilangan tinggi tekan dilakukan untuk mengetahui besarnya head efektif yang tersedia yang

akan digunakan dalam perancangan pembangkit listrik. Perhitungan biaya investasi menggunakan metode

yang dikembangkan oleh Singal sedangkan analisis kelayakan proyek pengembangan pembangkit listrik ini

menggunakan metode NPV dan IRR. Jalur pipa transmisi PDAM Kota Bandung memiliki panjang lebih dari

31 km, dimulai dari daerah Cikalong, Bandung Selatan dan bermuara di area instalasi pengolahan air minum

di Jalan Badak Singa, Kota Bandung. Hasil analisis kehilangan tinggi tekan pada pipa tersebut menunjukkan

bahwa terjadi losses yang sangat besar pada pipa yaitu sekitar 96 m. Hal ini terjadi karena adanya korosi pada

pipa akibat faktor usia pemakaian yang menyebabkan kekasaran permukaan menjadi lebih besar sehingga

faktor koefisien gesek pipa juga menjadi lebih besar. Dengan head efektif yang dapat dimanfaatkan adalah 4

meter, maka daya listrik yang dapat terbangkitkan adalah 41,20 kW. Hasil analisis ekonomi memperlihatkan

bahwa dengan biaya investasi Rp. 811.858.813,00 maka di peroleh NPV bernilai positif dan IRR lebih besar

dari suku bunga pasar sehingga proyek ini layak untuk direalisasikan.

Kata kunci: Kehilangan Tinggi Tekan; Pipa Transmisi; PDAM; PLTMH; Analisis Ekonomi

Abstract

Head loss analysis of the transmission pipeline owned by Bandung water supply company and techno-economic analysis for electricity development are presented. Head loss calculation was carried out to obtain

the most favorable head necessary for constructing power plant. Meanwhile, cost of investment was calculated using a method developed by Singal while expediency of the power plant construction was

assessed through NPV and IRR. Bandung water supply company has a length of over 31 km transmission

pipeline, starting from Cikalong, South Bandung and empties into the drinking water treatment plant in Badak Singa street, Bandung. The calculation shows that there is a considerable head loss on the

transmission pipeline owned by Bandung water supply company is approximately 96 m. It is caused of corrosion of pipes due to age factor causing surface roughness becomes larger so that the coefficient of friction factor of pipe also becomes larger. It indicates that the most effective head is 4 meter which is able to generate

41.20 kW of electricity. Furthermore, techno-economic analysis reveals that 811,858,813.00 IDR of investment cost is needed for the power plant construction to be considered feasible.

Keywords: Head Loss; Transmission Pipeline; Water Supply Company; MHPP; Techno-Economic Analysis


Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14

2

PENDAHULUAN

Saat ini pembangunan pembangkit listrik

tenaga mikrohidro (PLTMH) dan pembangkit

listrik tenaga minihidro (PLTM) sedang

berkembang pesat di Indonesia. Perkembangan

tersebut tak lepas karena adanya dukungan dari

pemerintah pusat melalui Peraturan Menteri

ESDM Nomor 19 tahun 2015 tentang ‘Pembelian

Tenaga Listrik dari Pembangkit Listrik Tenaga

Air oleh PT PLN’, dimana harga jual listrik ke

PLN adalah mulai dari US$ 6,75 cent - US$ 14,4

cent / kWh. Besaran harga jual listrik tersebut

tergantung wilayah, jenis aliran sungai (terjunan /

waduk / bendungan / saluran irigasi), dan jenis

tegangan rendah atau tegangan menengah [1].

Harga beli listrik oleh PLN ini lebih tinggi bila

dibandingkan dengan Peraturan ESDM

sebelumnya yaitu Permen ESDM Nomor 22 tahun

2014 [2].

Namun dalam kenyataannya, harga jual

listrik seperti yang terdapat pada Permen ESDM

nomor 19 tahun 2015 belum diberlakukan oleh

PLN. Harga beli listrik oleh PLN saat ini masih

menggunakan acuan harga yang terdapat pada

Surat Edaran Direksi PLN nomor

0497/REN.01.01/DITREN/2016 tentang Harga

Listrik PLTA yaitu berkisar US$ 7 cent – US$ 8

cent /kWh [3]. Namun demikian, terlepas dari

perbedaan harga tersebut, diharapkan dapat

menggugah minat para investor untuk terus

mengembangkan PLTMH.

Pembangkit listrik tenaga mikrohidro

adalah suatu sistem pembangkit listrik yang dapat

mengubah potensi air dengan ketinggian dan debit

tertentu menjadi tenaga listrik dengan

menggunakan turbin air dan generator. Sistem

PLTMH secara umum sama persis dengan

pembangkit listrik tenaga air pada umumnya

namun daya yang terbangkitkan lebih kecil.

PLTMH dapat memanfaatkan sumber air yang

tidak terlalu besar dengan kapasitas daya

terbangkitkan maksimal 120 kW. Batasan ini

disesuaikan dengan mempertimbangkan

kemampuan memproduksi PLTMH di dalam

negeri [4].

Di Indonesia terdapat beberapa lokasi yang

sebenarnya cukup potensial untuk dikembangkan

menjadi PLTMH namun masih belum

termanfaatkan dengan baik. Contoh lokasi yang

potensial tersebut antara lain adalah pada jaringan

pipa transmisi Perusahaan Daerah Air Minum

(PDAM) dan salah satunya adalah PDAM Kota

Bandung. Jalur pipa transmisi PDAM Kota

Bandung mengalirkan air baku dari sumber air di

daerah Bandung Selatan menuju instalasi

pengolahan air minum PDAM Kota Bandung.

Sebelum air baku masuk ke unit pengolahan,

maka dapat dimanfaatkan terlebih dahulu untuk

pembangkit listrik.

Untuk mengetahui besarnya potensi energi

listrik yang dapat dikembangkan sebagai PLTMH

dengan memanfaatkan pipa transmisi PDAM

tersebut, perlu dilakukan kajian dan perhitungan

guna mengetahui head efektif yang ada melalui

analisis kehilangan tinggi tekan pipa. Hal ini

sangat penting karena head efektif pada suatu

jalur pipa sangat dipengaruhi oleh kondisi real

pipa tersebut.

Pada sistem jaringan pipa air PDAM, faktor

kehilangan tinggi tekanan perlu diperhatikan

sehingga analisis jaringan pipa cukup komplek

dan memerlukan perhitungan yang matang [5].

Analisis Kehilangan Tinggi Tekan Pipa Transmisi PDAM Kota Bandung

untuk Pengembangan Potensi Energi Listrik

3

Terdapat hubungan antara laju aliran massa dan

losses pada pipa, dimana semakin besar laju aliran

massa, maka losses semakin besar dengan

hubungan kedua parameter tersebut cenderung

linier [6]. Selain itu, kehilangan tinggi tekan juga

dipengaruhi oleh adanya interaksi antara tekanan

akibat water hammer, perubahan penampang pipa

yang mendadak, dan akumulasi udara yang

terjebak dalam sebuah sistem pemipaan [7] [8].

Beberapa kajian dan optimalisasi tentang

analisis hidraulik pada jaringan pipa air dan faktor

gesekan yang terjadi pada pipa lurus maupun

belokan pernah dilakukan sebelumnya. Kajian

tersebut untuk mengetahui hubungan antara

penurunan tekanan, pengaruh kekasaran dinding

pipa, dan pengurangan permukaan gesek di dalam

pipa untuk memperoleh debit air yang optimum [9]

[10] [11] [12] [13] .

Dengan latar belakang seperti yang telah

diuraikan di atas, maka diperlukan suatu kajian

awal melalui survei lapangan, perhitungan, dan

analisis pada jaringan pipa transmisi PDAM Kota

Bandung. Hal ini sangat penting dilakukan untuk

mendapatkan data yang lebih terukur mengenai

potensi energi yang dapat dimanfaatkan sebagai

PLTMH. Pada tulisan ini akan dibahas tentang

perhitungan kehilangan tinggi tekan pada jalur

pipa transmisi PDAM Kota Bandung yang

selanjutnya akan digunakan sebagai dasar untuk

menghitung besarnya potensi energi listrik yang

dapat dibangkitkan. Selanjutnya dilakukan

perhitungan besarnya biaya investasi

pembangunan pembangkit listrik serta analisis

kelayakan ekonominya. Dengan adanya salah satu

contoh hasil kajian pengembangan PLTMH pada

jaringan pipa transmisi PDAM ini, diharapkan

dapat menjadi rujukan dalam mengembangkan

potensi energi listrik dengan memanfaatkan

jaringan pipa transmisi PDAM di daerah lain.

METODOLOGI

Pada studi ini dilakukan kegiatan

pengumpulan data primer dan data sekunder.

Kegiatan survei lapangan dilakukan di area

PDAM Kota Bandung dan jalur pipa transmisi air

baku dari Cikalong, Pangalengan, Bandung

Selatan. Data sekunder yang didapat adalah profil

pipa transmisi Cikalong - PDAM Kota Bandung,

tekanan pipa transmisi, dan denah layout area

PDAM Kota Bandung. Sedangkan data primer

yang didapat adalah data debit air, data

pengukuran tekanan real pada beberapa titik

acuan, dan pengecekan kondisi real lapangan.

Setelah didapat data primer dan sekunder,

selanjutnya dilakukan analisis dan pengolahan

data. Adapun pengolahan data tersebut meliputi:

1) perhitungan head losses mayor dan minor

pada pipa transmisi

2) perhitugan potensi daya listrik yang dapat

terbangkitkan

3) perhitungan biaya investasi dan analisis

ekonomi pengembangan PLTMH.

Denah layout pipa transmisi PDAM Kota

Bandung mulai dari Cikalong, Bandung Selatan

sampai instalasi pengolahan air minum di Jalan

Badak Singa Kota Bandung seperti yang terdapat

pada Gambar 1. Air baku PDAM yang berasal

dari Cikalong dialirkan melalui pipa transmisi

yang selanjutnya ditampung pada sebuah bak

penampungan yang berada di area PDAM Kota

Bandung Jalan Badak Singa.


Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14

4

Gambar 1. Layout Jaringan Instalasi Pipa Transmisi PDAM Kota Bandung [14]

Sebelum air keluar dari pipa transmisi,

energi yang terdapat pada aliran air tersebut

dapat dimanfaatkan untuk menggerakan

sebuah turbin air sebagai pembangkit listrik

tenaga air. Air keluaran dari turbin akan

masuk ke bak penampungan yang selanjutnya

baru dialirkan ke instalasi pengolahan untuk

diproses menjadi air minum. Secara

sederhana, skema rencana penempatan

PLTMH pada outlet pipa transmisi PDAM

Kota Bandung dapat digambarkan seperti

pada Gambar 2.

Gambar 2. Skema Rencana Pengembangan

PLTMH pada Sistem Aliran Air di PDAM Kota

Bandung

Perhitungan Head Losses Pada Pipa

Transmisi

Head losses sangat berpengaruh pada

performa instalasi pipa dan tentunya akan

menentukan besarnya energi listrik yang dapat

terbangkitkan. Head losses terbagi menjadi dua

yaitu losses mayor dan losses minor.

Losses mayor adalah kehilangan tinggi

tekan yang diakibatkan oleh faktor gesekan yang

terjadi di dalam pipa. Beberapa faktor yang

berpengaruh pada losses mayor adalah panjang

pipa, ukuran pipa, dan material pipa. Losses

mayor dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan 1.

ℎ𝑓 = 𝑓.𝐿

𝐷.

𝑉2

2𝑔 ………………(1)

dimana hf adalah kehilangan tinggi tekan (m), f =

koefisien gesek (dapat dilihat pada diagram

Moody terlampir), L = panjang pipa (m), V =

kecepatan aliran di dalam pipa (m/s), D =

diameter pipa (m), dan g = gravitasi (m/s2)[15].

Besarnya koefisien gesek (f) dipengaruhi

oleh dua hal yaitu besarnya bilangan Reynolds,

dan kekasaran relatif pipa (є/D) dimana є adalah

kekasaran dinding pipa. Bilangan Reynolds (Re)

dihitung menggunakan persamaan 2 berikut.

𝑅𝑒 =𝑉.𝐷

𝜐 ……………… (2)

dimana 𝜐 adalah viskositas kinematik = 0,804 x

10-6 m2/s (air pada suhu 30°C) [15].



5

Selain losses mayor, perlu juga menghitung

losses minor yaitu kehilangan tinggi tekan yang

terjadi di dalam pipa karena adanya perubahan

bentuk geometri dan adanya aksesoris penunjang

pada jaringan pipa. Losses minor (h) dipengaruhi

oleh koefisien tahanan (K), kecepatan aliran, dan

gravitasi. Losses minor yang terjadi pada pipa

transmisi PDAM Kota Bandung dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan 3.

h = K.V2

2g ……………… (3)

dimana nilai K adalah 0,5 pada saluran masuk

pipa, 0,9 pada sambungan tikungan tajam, 0,75

pada sambungan tikungan tidak tajam, 2,5 pada

katup satu arah, 1,8 pada aksesoris (sambungan

’T’ standar) dan 1 pada lubang keluar [15]. Pipa

trasmisi PDAM ini memiliki dimensi yang sama

mulai dari hulu sampai hilir sehingga tidak

terdapat perbesaran atau pengecilan penampang

pipa [14].

Perhitungan Potensi Daya Listrik

Terbangkitkan

Setelah losses pada pipa diketahui, maka

head efektif yang dapat dimanfaatkan juga dapat

diketahui. Selanjutnya daya listrik yang dapat

dibangkitkan oleh PLTMH (P) dihitung

menggunakan persamaan 4 berikut.

𝑃 = 𝜌. 𝑔. 𝑄. 𝐻. 𝜂 (𝑤𝑎𝑡𝑡) ……………… (4)

dimana P dalam watt, ρ = massa jenis air (kg/m3),

Q = debit air (m3/s), H = tinggi jatuh air efektif

(m), dan η = effisensi sistem (%) [16].

Perhitungan Biaya Investasi dan Analisis

Ekonomi

Rencana pengembangan PLTMH di areal

PDAM Kota Bandung ini akan memanfaatkan

infrastruktur yang ada sehingga dapat menekan

biaya investasi. Beberapa infrastruktur yang telah

ada antara lain adalah bendung, bak penenang,

pipa pesat (penstock), dan rumah pembangkit.

Sedangkan infrastruktur yang perlu dibuat antara

lain adalah bak penampung, bangunan penguras,

dan saluran pembuangan (tail race).

Dalam melakukan perhitungan biaya

pembangunan infrastruktur dan peralatan

mekanikal elektrikal yang dibutuhkan, menjadi

tantangan tersendiri dalam tulisan ini. Para

pengembang PLTMH biasanya melakukan

pendekatan perkiraan biaya global berdasarkan

pengalaman.

Pada kajian ini, perhitungan biaya

infrastruktur dan komponen mekanikal elektrikal

yang dibutuhkan, dihitung menggunakan

persamaan yang dikembangkan oleh Singal, dkk

[17]. Perkiraan perhitungan biaya investasi

pembangunan PLTMH yang dikembangkan oleh

Singal, dkk [17] dapat diaplikasikan untuk wilayah

Indonesia karena dari beberapa hasil studi

penelitian yang telah dilakukan sebelumnya

menyatakan bahwa biaya investasi PLTMH atau

PLTM di Indonesia umumnya berkisar antara

US$ 950 – 4,500/kWh [18] [19] [20] [21] [22].

Dengan dasar hasil studi tersebut di atas,

maka dapat dikatakan bahwa persamaan empiris

yang dikembangkan oleh Singal, dkk [17] cukup

relevan untuk digunakan sebagai pendekatan

dalam menghitung estimasi biaya investasi

PLTMH di Indonesia. Perhitungan biaya

pembuatan bangunan sipil dan peralatan

mekanikal elektrikal PLTMH yang dibutuhkan

dapat dilihat pada Tabel 1.


Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14

6

Tabel 1. Perhitungan Biaya Investasi PLTMH [17]

No. Komponen

Pembangkit Persamaan Empiris

1 Bak penampung dan

bangunan penguras = 25.402 P -0,2356 H -0,0589

2 Tail race = 28.164 P -0,376 H -0,624

3 Turbin dan governor = 63.346 P -0,1913 H -0,2127

4 Generator dan

sistem eksitasi = 78.661 P -0,1855 H -0,2083

5

Perlengkapan

elektrikal dan

mekanikal = 40.860 P -0,1892 H -0,2118

Analisis kelayakan ekonomi yang

digunakan pada tulisan ini menggunakan analisis

yang telah umum dipakai yaitu dengan melakukan

perhitungan NPV (Net Present Value) dan IRR

(Internal Rate of Return). Apabila NPV bernilai

positif dan IRR lebih besar dari discount factor

maka suatu proyek layak untuk dijalankan [23].

NPV dapat dihitung menggunakan persamaan 5.

𝑁𝑃𝑉 = ∑𝐴𝑡

(1+𝑘)𝑡𝑛𝑡=0 ……………… (5)

dimana k adalah discount rate yang digunakan, At

adalah net cash flow pada periode ‘t’, dan n adalah

periode yang terakhir dimana cash flow

diharapkan. Sedangkan untuk menghitung IRR,

kita dapat menggunakan persamaan 6, dimana r

adalah tingkat bunga yang akan dijadikan PV dari

proses sama dengan PV dari capital outlays [23].

𝐼𝑅𝑅 = ∑ [𝐴𝑡

(1+𝑟)𝑡] = 0𝑛𝑡=0 …………… (6)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tekanan Pipa Transmisi

Salah satu data sekunder yang didapat

adalah data bulanan tekanan pipa transmisi baru

dan lama. Selain itu juga terdapat data gambar

teknik dan kontur tanah pada jaringan pipa

transmisi PDAM Kota Bandung. Dari data

tekanan pipa tersebut, selanjutnya dihitung

tekanan rata-rata tahunan. Tekanan rata-rata dan

elevasi pada masing-masing pipa transmisi

ditampilkan dalam bentuk grafik seperti yang

terdapat pada Gambar 3 dan Gambar 4.

Jalur pipa transmisi PDAM dari Cikalong

menuju Kota Bandung dibangun mengikuti

kontur muka bumi dimana ketinggian di sisi inlet

Cikalong adalah sekitar 851 mdpl. Elevasi pipa

transmisi akan turun sampai titik terendah yang

berada di sekitar Dayeuh Kolot (+ 650 mdpl) dan

akan kembali naik hingga sampai Kota Bandung

dengan elevasi 751 mdpl (lihat Gambar 1, 3 dan

Gambar 4). Dari Gambar 3 dan 4 dapat terlihat

bahwa tekanan pipa meningkat seiring penurunan

elevasi dan tekanan akan menurun kembali sesuai

dengan peningkatan elevasi dari daerah Dayeuh

Kolot menuju Kota Bandung.

Gambar 3. Grafik Tekanan dan Elevasi pada Pipa Transmisi Baru



7

Gambar 4. Grafik Tekanan dan Elevasi pada Pipa Transmisi Lama

Perhitungan Head Losses

Sumber air baku PDAM Kota Bandung

berasal dari keluaran Pembangkit Listrik Tenaga

Air (PLTA) Cikalong, Pangalengan, Kabupaten

Bandung yang berada di selatan Kota Bandung.

Dari daerah Cikalong tersebut, air baku dialirkan

melalui dua buah pipa transmisi menuju PDAM

Kota Bandung. Data dan spesifikasi pipa

transmisi PDAM terdapat pada Tabel 2.

Tabel 2. Spesifikasi Pipa Transmisi PDAM Kota

Bandung [14]

No. Uraian Nilai Satuan

1 Diameter pipa 0,85 m

2 Debit air 2 x 0,7 m3/s

3 Panjang pipa 31.135 m

4 Material pipa Steel

5 Elevasi inlet Cikalong 851 mdpl

6 Elevasi outlet PDAM

Kota Bandung 751 mdpl

7 Head gross 100 m

8 Jumlah check valve 3 buah

9 Jumlah tikungan tajam 168 buah

10 Jumlah tikungan tidak

tajam 164 buah

11 Asesoris lainnya (air

valve, wash out, dan

manhole/drain)

98 buah

Dari data seperti yang terdapat pada Tabel

2, dapat dihitung besarnya kecepatan air yang

mengalir di dalam pipa (V) = 1,23 m/s. Viskositas

kinematik air pada suhu 30°C = 0,804.10-6 m2/s

[15]. Dengan menggunakan persamaan 2 dapat

diketahui besarnya bilangan Reynolds (Re) =

1.304.828. Dari nilai kekasaran pipa (є) = 0,015

dan diagram Moody, maka besarnya koefisien

gesek (f) dapat diketahui yaitu 0,014 [15].

Selanjutnya dilakukan perhitungan head losses

(mayor dan minor) yang terjadi pada pipa dengan

menggunakan persamaan 1 dan 3. Hasil

perhitungan head losses ditampilkan dalam

bentuk tabel seperti pada Tabel 3.

Tabel 3. Hasil Perhitungan Head Losses pada

Pipa Transmisi PDAM Kota Bandung

No. Uraian Nilai Satuan

A. Losses mayor 39,81 m

B. Losses minor

1 Losses pada saluran masuk

pipa 0,04 m

2 Losses pada sambungan

tikungan tajam dan tidak

tajam

21,29 m

3 Losses pada katup 0,58 m

4 Losses pada aksesoris

lainnya 13,70 m

5 Losses pada lubang keluar 0,08 m

Total Losses = 75,50 m

Tekanan pada Outlet Pipa

Pada kegiatan ini dilakukan pengukuran

tekanan pipa transmisi baru dan lama secara

langsung yang terdekat dengan areal lokasi

PDAM Kota Bandung. Pengukuran dilakukan

sebagai validasi data untuk memperoleh potensi


Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14

8

head yang akan dimanfaatkan sebagai

pembangkit listrik tenaga air.

Pengukuran tekanan pipa transmisi baru

dilakukan di Jalan Supratman, sedangkan

pengukuran tekanan pipa transmisi lama

dilakukan di Jalan Surapati. Dari tekanan pipa

yang diketahui tersebut selanjutnya dilakukan

perhitungan head losses dari titik acuan sampai

PDAM Kota Bandung yang berada di Jalan Badak

Singa dengan elevasi 751 mdpl, sehingga dapat

diketahui tekanan pada outlet pipa transmisi. Data

panjang pipa, jumlah tikungan, dan elevasi

didapat dari gambar layout jalur pipa transmisi [14].

Hasil pengukuran tekanan pada titik acuan,

perhitungan head losses dari titik acuan sampai

outlet, dan tekanan output pipa PDAM Kota

Bandung ditampilkan pada Tabel 4.

Tabel 4. Tekanan pada Titik Acuan dan Hasil

Perhitungan pada outlet Pipa

Uraian

Pipa Transmisi

Pipa

Lama

Pipa

Baru

Lokasi titik pengukuran (titik

acuan)

Jl.

Surapati

Jl.

Supratman

Elavasi (mdpl) 738 697

Tekanan (bar) 1,8 6,5

Tinggi tekan (m) 18 65

Panjang pipa dari titik acuan ke

outlet (m) 614,5 3.280

Beda elavasi titik acuan dengan

outlet (Δ H) (m) 13 54

Head losses mayor dari titik

acuan ke outlet (hf ) (m) 0,79 4,19

Head losses minor dari titik

acuan ke outlet (hf ) (m) 0,32 3,06

Beda tekanan titik acuan

dengan outlet (Δ p) (bar) 1,41 6,13

Tekanan pada outlet pipa

transmisi (p out) (bar) 0,39 0,38

Kondisi saat ini, outlet pipa transmisi

keluar pada sebuah bak penampungan yang

berada di areal PDAM Kota Bandung dengan

outlet pipa berada pada sisi bawah bak. Beda

tinggi muka air bak penampungan dengan outlet

pipa adalah sekitar 4 m. Dengan mengalikan

massa jenis air dan gravitasi, maka tekanan air

pada outlet pipa dapat diketahui yaitu sekitar 0,4

bar [15]. Bila dilihat dari perhitungan nilai tekanan

pada pipa outlet PDAM (pout) seperti yang

terdapat pada Tabel 4, maka nilainya hampir sama

dengan pembacaan real level air pada bak

penampungan yaitu sekitar 0,4 bar.

Namun demikian terdapat perbedaan pada

hasil perhitungan head losses pipa. Tabel 3

menunjukkan head losses total sebesar 75,50 m.

Dengan beda head statis antara sisi inlet dan outlet

pipa 100 m (Tabel 2), maka seharusnya head pada

outlet pipa transmisi adalah 100 m – 75,75 m =

24,50 m. Nilai ini berbeda dengan ketinggian real

permukaan air pada bak penampungan yang

hanya sekitar 4 m dari outlet pipa. Hal ini dapat

terjadi karena beberapa faktor, diantaranya adalah

adanya korosi (karat) pada jaringan pipa akibat

faktor usia pemakaian. Karat pada pipa

menyebabkan kekasaran permukaan meningkat

sehingga faktor koefisien gesek (f) pipa menjadi

lebih besar. Ini yang menyebabkan head losses

yang real terjadi lebih tinggi dari pada head losses

yang dihitung secara teoritis, dimana pada

perhitungan secara teoritis, kondisi pipa dianggap

dalam kondisi baru/ideal dan belum berkarat.

Adanya perbedaan hasil perhitungan head

losses secara teroritis seperti yang terdapat pada

Tabel 3 dengan pengukuran real kondisi muka air

pada bak penampungan di area PDAM Kota

Bandung sejalan dengan apa yang diutarakan oleh

Gloss dan Herwig [12] dan Meniconi, dkk [7]. Pada

kondisi real pipa yang panjang dan sangat

komplek, pengaruh kekasaran dinding pipa sering



9

terabaikan dalam perhitungan. Gloss dan

Herwig[12] mengungkapkan bahwa elemen

kekasaran pipa ketika dindingnya tidak lagi

mulus, diidentifikasi sebagai mekanisme fisik

yang menyebabkan meningkatnya head loss,

meskipun dalam aliran laminar. Pola aliran yang

terjadi di dalam pipa transmisi PDAM Kota

Bandung adalah aliran yang sangat turbulen

dengan bilangan Reynolds (Re) lebih dari 1,3 juta.

Ini jauh lebih tinggi dari ambang batas aliran

laminar dengan Re = 2000 [15]. Oleh karena itu,

pada aliran yang sangat turbulen tersebut,

kekasaran permukaan pipa menjadi sangat

berpengaruh terhadap head losses real yang

terjadi.

Meniconi, dkk [7] mengutarakan bahwa

untuk mengetahui besarnya head loss dalam pipa

yang komplek tersebut, perlu suatu pengujian

yang melibatkan interaksi banyak variabel. Ini

yang menyebabkan terjadinya perbedaan head

losses hasil perhitungan dengan head losses yang

sebenarnya terjadi pada instalasi jaringan pipa

transmisi PDAM Kota Bandung.

Perhitungan Potensi Daya Listrik

Terbangkitkan

Berdasarkan perhitungan seperti yang

terdapat pada Tabel 4 dan kondisi real tinggi muka

air pada bak penampungan di areal PDAM Kota

Bandung, maka untuk perhitungan potensi energi

listrik yang dapat dibangkitkan digunakan head

efektif 4 m. Dengan menggunakan persamaan 4,

selanjutnya daya listrik yang dapat terbangkitkan

dapat dihitung dan ditampilkan pada Tabel 5.

Dengan head efektif 4 meter maka turbin

air yang dapat digunakan pada PLTMH PDAM

Kota Bandung ini adalah turbin aksial seperti

Turbin Propeller atau Turbin Kaplan. Kedua jenis

turbin tersebut cocok digunakan untuk head

antara 3-20 m bahkan bisa mencapai head 60 m

[24]. Selain itu pada rencana pengembangan

PLTMH ini bisa juga menggunakan turbin

Propeller tipe submersible, dimana turbin jenis ini

merupakan rangkaian turbin dan generator yang

dirakit dalam satu poros dan tercelup di dalam

aliran air [25].

Tabel 5. Potensi Daya Listrik PLTMH PDAM

Kota Bandung

Uraian Simbol Nilai Satuan

Head kotor Hg 100 m

Head bersih Hnet 4 m

Debit terukur Qm 2 x 0,7 m3/s

Debit desain Qd 2 x 0,7 m3/s

Potensi daya hidrolik Ph 54,936 kW

Efisiensi turbin ηT 85 %

Efisiensi transmisi

mekanik ηM 95 %

Efisiensi generator ηG 93 %

Efisiensi total ηtotal 75 %

Daya listrik

terbangkitkan di

rumah pembangkit

P 41,20 kW

Biaya Investasi

Perhitungan besarnya biaya investasi

pembangunan PLTMH yang meliputi biaya

engineering, procurement, and construction

(EPC) mengacu pada persamaan empiris yang

dikembangkan oleh Singal, dkk [17] seperti yang

terdapat pada Tabel 1. Biaya pengembangan atau

development cost ditentukan sebesar 10% dari

biaya EPC [26]. Biaya pengembangan meliputi

biaya studi potensi, pra studi kelayakan, studi

kelayakan, detail desain, dan perijinan. Besarnya

biaya pengembangan PLTMH PDAM Kota

Bandung seperti yang terdapat pada Tabel 6.


Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14

10

Tabel 6. Perhitungan Biaya Investasi

Pengembangan PLTMH

No Komponen Biaya (Rp)

A. Biaya Engineering, Procerement, and

Construction (EPC)

1 Bak penenang dan bangunan

penguras 81.973.193

2 Tail race 24.634.267

3 Turbin dengan governor 194.745.392

4 Generator dengan sistem

eksitasi 248.612.549

5 Perlengkapan elektrikal dan

mekanikal 126.583.610

Sub Total A 676.549.010

B.

1.

Development cost (10% x

EPC) 67.654.901

2. Biaya overhead dan teknis

(10% x EPC) 67.654.901

Total Project Cost 811.858.813

Analisis Kelayakan Proyek

Sebelum menghitung analisis kelayakan

proyek, maka perlu diketahui dan ditentukan

terlebih dahulu beberapa parameter dasar seperti

biaya operasional dan maintenance (O&M), umur

pakai alat, probabilitas jalannya pembangkit (CF),

dan harga beli listrik industri. Untuk pembangkit

listrik tenaga air skala mini dan mikrohidro, biaya

O&M adalah berkisar antara 2-5% dari biaya EPC

[26]. Pada analisis kelayakan ekonomi ini besarnya

biaya operasional dan maintenance tahunan

ditentukan sebesar 5% dari EPC.

Listrik yang dihasilkan oleh PLTMH ini

dapat digunakan untuk mensubstitusi kebutuhan

energi listrik di internal lingkungan areal PDAM

Kota Bandung seperti untuk pompa air, lampu

penerangan, atau untuk pemakaian lainnya. Tarif

listrik PDAM Kota Bandung termasuk pada

golongan tarif industri menengah pada tegangan

menengah dengan daya di atas 200 kVA (I-3/TM)

dengan harga beli listrik dari PLN adalah

Rp1.112,-/kWh [27].

Tabel 7. Hasil Analisis Keekonomian

Pengembangan PLTMH

Item Nilai Satuan

Kapasitas kotor 41,20 kW

Kapasitas bersih 37,08 kW

CF 80 %

Produksi energi

listrik 246.880 kWh/tahun

Harga beli listrik

industri oleh

PDAM

1.112 Rp/kWh

Total cost project 811.858.813 Rp

Umur pakai alat 20 tahun

Depresiasi 40.592.941 Rp/tahun

Biaya operasional

dan maintenance

(tiap tahun

meningkat sesuai

nilai eskalasi)

33.827.451 Rp/tahun

Pajak air nihil Rp

Income tax 0 %

Discount factor 14 %

Pembiayaan

perusahaan 100 %

Revenue

(pendapatan) 274.525.880 Rp/tahun

NPV 607.790.685 Rp

IRR 28,53 %

Benefit–cost ratio

(BCR) 4,31

Payback periode 5 tahun (dari

awal proyek)

Tabel 7 menunjukkan hasil analisis

perhitungan keekonomian pengembangan

PLTMH PDAM Kota Bandung. Rincian

perhitungan NPV dan IRR dapat dilihat pada

Lampiran. Pada perhitungan analisis kelayakan

ekonomi ini, pendapatan atau revenue adalah nilai

penghematan yang akan diperoleh oleh PDAM

Kota Bandung apabila listrik yang dihasilkan oleh

PLTMH digunakan untuk menggantikan

kebutuhan listrik beberapa peralatan selama ini

menggunakan listrik dari PLN. Dengan total cost

project Rp811.858.813,-, melalui pendanaan dari

perusahaan 100%, dan umur pakai alat 20 tahun,

maka di peroleh IRR 28,53%. Dengan nilai NPV

yang bernilai positif dan nilai IRR lebih besar dari

suku bunga pasaran saat ini yaitu 14%, dapat



11

dikatakan bahwa proyek PLTMH PDAM Kota

Bandung secara ekonomi layak dilaksanakan.

KESIMPULAN

Analisis kehilangan tinggi tekan pada pipa

transmisi PDAM Kota Bandung untuk

pengembangan potensi energi listrik beserta

analisis tekno ekonominya telah dibahas pada

makalah ini. Dari hasil perhitungan head losses

pada lokasi titik acuan terdekat dengan lokasi

PDAM Kota Bandung dan kondisi muka air bak

penampungan pipa, diketahui bahwa potensi head

pada instalasi pipa transmisi PDAM Kota

Bandung adalah 4 m. Hasil perhitungan potensi

daya listrik yang dapat terbangkitkan pada

instalasi pipa transmisi PDAM Kota Bandung

adalah 41,20 kW. Sementara itu, berdasarkan

hasil analisis kelayakan ekonomi pengembangan

PLTMH PDAM Kota Bandung dengan investasi

yang dibiayai oleh perusahaan, didapat NPV

bernilai positif. Begitupun nilai IRR yang lebih

besar dari suku bunga pasar membuat proyek ini

layak untuk dilaksanakan.

UCAPAN TERIMA KASIH

Terima kasih penulis sampaikan kepada

Bapak Indra Adhiwidjaja yang telah memfasilitasi

kegiatan survei potensi PLTMH ini. Terima kasih

juga kepada pimpinan dan karyawan PDAM Kota

Bandung yang telah membantu selama kegiatan

ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kementerian Energi dan Sumber Daya

Mineral, 2015. Peraturan Menteri ESDM

Nomor 19 tahun 2015 tentang

‘Pembelian Tenaga Listrik dari

Pembangkit Listrik Tenaga Air oleh PT

PLN' [Online]. http://jdih.esdm.go.id/

peraturan/(Permen%20ESDM%2019%2

0Th%202015).pdf


Mineral, 2014. Peraturan Menteri Energi

dan Sumber Daya Mineral Nomor 22

Tahun 2014 Tentang Harga Pembelian

Tenaga Listrik oleh PT PLN (Persero)

dari Pembangkit Tenaga Listrik yang

Menggunakan Energi Terbarukan Skala

Kecil dan Menengah atau Kelebihan

Tenaga Listrik [Online]. http://prokum.

esdm.go.id/permen/2014/Permen%20ES

DM%2022%202014.pdf

[3] Perusahaan Listrik Negara, 2016. Surat

Edaran Direksi PLN Nomor

0497/REN.01.01/DITREN/2016 tentang

'Harga Listrik PLTA'. Hasil wawancara

dengan PLN Wilayah Distribusi Banten

Jawa Barat.

[4] Kusdiana, 2008. Buku Pedoman Teknis

Standardisasi Peralatan dan Komponen

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

(PLTMH). Jakarta: IMIDAP - Direktorat

Jenderal Listrik dan Pemanfaatan,

Kemeterian ESDM

[5] Aida Nurfadilah and Terunajaya, 2013.

"Analisa Perhitungan Debit dan

Kehilangan Tinggi Tekanan (Head Loss)

pada Sistem Jaringan Pipa Daerah

Layanan PDAM Tirtanadi Cabang


Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14

12

Sunggal," Jurnal Teknik Sipil USU, vol.

2, no. 2.

[6] Ahmad Jamaludin Fitroh, 2011.

"Analisis Losses Pipa Lurus Berdiameter

40 cm pada Terowongan Angin

LAPAN," Jurnal Teknologi Dirgantara,

vol. 9, no. 1, pp. 53-60.

[7] S. Meniconi, B. Brunone, and M.

Ferrante, 2012. "Water-hammer Pressure

Waves Interaction at Cross-section

Changes in Series in Viscoelastic Pipes,"

Jornal of Fluids and Structures, vol. 33,

pp. 44-58.

[8] I.W.M. Pothof and F.H.L.R. Clemens,

2011. "Experimental Study of Air–water

Flow in Downward Sloping Pipes,"

International Journal of Multiphase

Flow, vol. 37, pp. 278-292.

[9] Juhari Malau and Tekad Sitepu, 2012.

"Analisa Pressure Drop pada Sistem

Perpipaan Fuel Oil Boiler pada PT. PLN

Pembangkitan Sumatera Bagian Utara

Sicanang – Belawan dengan

Menggunakan Pipe Flow Expert," Jurnal

e-Dinamis, vol. 3, no. 3, pp. 164-171.

[10] Bagus Shellan Affan, 2010. Skripsi: Kaji

Eksperimental Rugi Tekan (Head Loss)

dan Faktor Gesekan yang Terjadi pada

Pipa Lurus dan Belokan Pipa (Bend).

[Online]. http://eprints.undip.ac.id/24810

/1/L2E307010_BAGUS_SHELLAN_A

FFAN.pdf

[11] Priyo Ari Wibowo, 2013. Analisis

Penurunan Head Losses pada Belokan

Pipa 180⁰ dengan Variasi Non Tube

Bundle, Tube Bundle 0,25 Inchi, dan

Tube Bundle 0,5 Inchi. [Online].

http://repository.unej.ac.id/bitstream/han

dle/123456789/9184/Priyo%20Ari%20

Wibowo%20-%20091910101065.pdf?

sequence=1

[12] D. Gloss and H. Herwig, 2010. "Wall

Roughness Effects in Laminar Flows: an

Often Ignored Though Significant Issue,"

Exp Fluids, vol. 49, pp. 461–470.

[13] Bong Hyun Kwon et al., 2014.

"Experimental Study on The Reduction

of Skin Frictional Drag in Pipe Flow by

Using Convex Air Bubbles," Exp Fluids,

vol. 55, p. 1722.

[14] PDAM Kota Bandung, 2015. Tekanan

pada Pipa Transmisi.

[15] Victor L. Streeter and E. Benyamin

Wylie, 1986. Mekanika Fluida. Jilid 1,

Delapan ed. Jakarta, Jakarta, Indonesia:

Erlangga.

[16] Fritz Dietzel, 1990. Turbin Pompa dan

Kompresor edisi Kedua, Jakarta,

Indonesia: Erlangga.

[17] S.K Singal, R.P Saini, and C.S

Raghuvanshi, 2010. "Analysis for cost

estimation of low head run-of-river small

hydropower schemes," Energy for

Sustainable Development, vol. 14, pp.

117-126.

[18] Ridwan Arief Subekti and Pudji Irasari,

2014. "Techno-economic Comparative

Study of Very Low Head Hydro Power:

Case Study in Bintar Village, Nunukan,

http://repository.unej.ac.id/bitstream/handle/123456789/9184/Priyo%20Ari%20Wibowo%20-%20091910101065.pdf?sequence=1






13

East Kalimantan," Teknologi Indonesia,

vol. 37, no. 2, pp. 90-99.

[19] Rita Kristiyani, 2010. Overview PLTMH

– Peluang dan Tantangan.

[20] PT. Semesta Energi Makmur, 2016.

Penawaran Pembangunan dan

Revitalisasi PLTM Di Lingkungan PTPN

VIII, Dokumen Penawaran dan Hasil

Wawancara.

[21] PT. Wilwatikta Persada Energi, 2016.




Wawancara.

[22] PT. Tansaya Olah Pakarti, 2016.




Wawancara.

[23] Suliyanto, 2010. Studi Kelayakan Bisnis:

Pendekatan Praktis, 1st ed., Oktaviani

HS, Ed. Yogyakarta, Yogyakarta: ANDI.

[24] 3Helix Power, 2014. Types of Turbines.

[Online]. http://www.3helixpower.com/

hydropower/types-of-turbines/

[25] Ridwan A. Subekti, Anjar Susatyo, and

Pudji Irasari, 2012. "Design and Analysis

of the Prototype of Pico Hydro Scale

Submersible Type Turbine-Generator for

Flat Flow River Application," Teknologi

Indonesia, vol. 35, no. 3, pp. 1-8.

[26] Santosa Gitosusastro, 2010. Analisa

Ekonomi dan Finansial, Pelatihan

Analisisa Kelayakan Proyek Pembangkit

Tenaga Listrik Mini Hydro.


Mineral, 2014. Peraturan Menteri ESDM

No.31 Tahun 2014 Tentang 'Tarif Tenaga

Listrik yang Disediakan Oleh PLN'.

[Online]. http://prokum.esdm.go.id/

permen/2014/Permen%20ESDM%2031

%202014.pdf


Vol. 16 No. 1 Juni 2017 : 1 - 14

14

LAMPIRAN

Grafik Diagram Moody

Tabel Analisis Finansial Pengembangan PLTMH PDAM Kota Bandung

Tahun Eskalasi Pendapatan Depresiasi Biaya O & M Pendapatan Bersih

untuk IRR

Arus Kas

Keseluruhan

(1) (2) (3) (4)=1-3 (5)

0-1

(811.858.813)

(811.858.813) (811.858.813)

1 1,00 274.525.880 40.592.941 33.827.451 240.698.430 (571.160.383)

2 1,06 274.525.880 40.592.941 35.687.960 238.837.920 (332.322.463)

3 1,11 274.525.880 40.592.941 37.650.798 236.875.082 (95.447.380)

4 1,17 274.525.880 40.592.941 39.721.592 234.804.288 139.356.908

5 1,24 274.525.880 40.592.941 41.906.280 232.619.601 371.976.509

6 1,31 274.525.880 40.592.941 44.211.125 230.314.755 602.291.264

7 1,38 274.525.880 40.592.941 46.642.737 227.883.144 830.174.408

8 1,45 274.525.880 40.592.941 49.208.087 225.317.793 1.055.492.201

9 1,53 274.525.880 40.592.941 51.914.532 222.611.348 1.278.103.549

10 1,62 274.525.880 40.592.941 54.769.831 219.756.049 1.497.859.598

11 1,71 274.525.880 40.592.941 57.782.172 216.743.708 1.714.603.306

12 1,80 274.525.880 40.592.941 60.960.192 213.565.689 1.928.168.995

13 1,90 274.525.880 40.592.941 64.313.002 210.212.878 2.138.381.873

14 2,01 274.525.880 40.592.941 67.850.217 206.675.663 2.345.057.536

15 2,12 274.525.880 40.592.941 71.581.979 202.943.901 2.548.001.437

16 2,23 274.525.880 40.592.941 75.518.988 199.006.892 2.747.008.329

17 2,36 274.525.880 40.592.941 79.672.532 194.853.348 2.941.861.677

18 2,48 274.525.880 40.592.941 84.054.522 190.471.359 3.132.333.036

19 2,62 274.525.880 40.592.941 88.677.520 185.848.360 3.318.181.396

20 2,77 274.525.880 40.592.941 93.554.784 180.971.096 3.499.152.492

Total:

5.490.517.607 811.858.813 1.179.506.302 3.499.152.492

NPV:

607.790.685

IRR:

28,53%

Date post:	01-Oct-2021
Category:	Documents
Upload:	others
View:	8 times
Download:	1 times

ANALISIS KEHILANGAN TINGGI TEKAN PIPA TRANSMISI PDAM …

Documents