Mikrohidro – Pengertian, Cara Kerja, Potensi & Contoh PTLMH di Indonesia

Mikrohidro – Riset dan pengembangan berkaitan energi ramah lingkungan saat ini tengah dilakukan oleh berbagai negara. Bukan tanpa sebab, pemanfaatan sumber daya yang dapat diperbarui ini diharapkan mampu menekan laju pemanasan global yang kian meningkat.

Salah satu pemanfaatan tersebut ialah untuk menghasilkan energi listrik melalui sumber daya air atau aliran air. Pemanfaatan ini dinamakan dengan pemanfaatan mikrohidro.

Pemanfaatan mikrohidro umumnya dilakukan di daerah pedesaan yang mempunyai daerah aliran sungai, air terjun, serta saluran irigasi. Untuk lebih jelasnya, berikut ini akan dijelaskan mengenai apa itu mikro hidro.

Pengertian Mikrohidro

Mikrohidro adalah suatu instalasi pembangkit listrik yang menggunakan sumber daya atau energi aliran air sebagai penggerak untuk menghasilkan listrik dengan skala kecil. Aliran air yang dimanfaatan memiliki ketinggian dan kapasitas aliran tertentu. Pemanfaatan ini juga dikenal dengan sebutan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro atau PLTMH.

Pengertian mikrohidro juga terdapat dalam Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat Republik Indonesia No.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.

PLTMH diartikan sebagai pembangkit listrik dengan memanfaatkan tenaga yang berasal dari aliran air atau terjunan air, waduk atau bendungan, serta saluran irigasi yang dibangun secara multiguna dan menghasilkan kapasitas listrik kurang dari 1 MW (Mega Watt). Meski sama-sama menggunakan tenaga air, namun kapasitas listrik yang dihasilkan tersebut tidak lebih besar dibanding dengan PLTA atau Pembangkit Listrik Tenaga Air.

bendungan pembangkit listrik alienslatest.org

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro sangat berpotensi untuk dikembangkan di Indonesia, karena di berbagai wilayah terdapat banyak aliran sungai dan air terjun. Pemanfaatan ini bertujuan untuk menghemat energi yang selama ini ditopang oleh pembangkit listrik lainnya. Selain itu, PLTMH juga bersifat ramah lingkungan sehingga minim menghasilkan emisi dan polusi.

Pengertian lain terkait PLTMH adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan air sebagai tenaga utama untuk menghasilkan daya. Besaran daya yang dihasilkan dari pembangkit ini tidak lebih dari 500 kW sehingga hanya mampu memasok kebutuhan listrik dalam jumlah sedikit.

Pembangkit listrik mikrohidro juga sering disebut sebagai white resources atau energi putih, karena menghasilkan listrik yang berasal dari sumber daya alam yang ramah lingkungan.

Kelebihan PLTMH

Riset dan pengembangan pembangkit listrik mikrohidro saat ini sedang berlangsung. PLTMH dianggap memiliki beberapa keunggulan dibanding pembangkit listrik lainnya, seperti penggunaan sumber daya air yang potensinya melimpah di alam. Selain itu, bahan baku sumber energi ini ramah lingkungan dan dapat menjadi energi alternatif secara berkesinambungan.

Dapat dikatakan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro tidak menghasilkan limbah dan emisi gas lainnya. Menurut International Energy Agency, kebutuhan biaya sumber daya pembangkit ini juga cukup murah serta tidak menyebabkan pencemaran. Bahkan tingkat efisiensi produksi listrik PLTMH mencapai 75% hingga 80%.

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro disebut tidak menghasilkan polusi, antara lain polusi udara, polusi suara, polusi air dan pencemaran lainnya. Sebagai pembanding, tentu pembangkit listrik dari tenaga fosil lebih memberikan ancaman pencemaran lebih tinggi.

Pembangunan PLTMH juga mengajak peran serta masyarakat untuk berpartisipasi dalam meningkatkan nilai sumber daya alam dan tidak memanfaatkannya secara sembarangan. Selain itu juga akan timbul hubungan baik antara masyarakat dengan alam serta kesadaran untuk menjaga fungsi alam, misalnya dengan menjaga hutan tetap lestari agar sumber air selalu tersedia.

Masyarakat juga dapat berkontribusi dalam mengelola pembangkit listrik mikrohidro bagi keperluan yang mendukung perekonomian dan sosial budaya. Hal tersebut tentu akan menunjang kesejahteraan masyarakat pada umumnya.

Tidak terbatas pada kemampuan menghasilkan energi listrik, akan tetapi proyek ini juga menjadi upaya mewujudkan pemberdayaan masyarakat untuk lebih kooperatif dan meningkatkan pendapatannya.

PLTMH merupakan solusi untuk mengatasi belum teralirinya listrik di daerah-daerah pelosok Indonesia oleh PLN. Dengan adanya energi listrik, masyarakat pedesaan akan semakin mudah dalam melakukan kegiatan sehar-hari.

Bahan utama dari pembangkit listrik mikrohidro adalah air yang juga menghasilkan sampingan, berupa aliran air yang dapat digunakan untuk keperluan irigasi pertanian. Sektor budidaya pun akan terbantu dengan adanya air, misalnya budidaya ikan.

Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro secara langung maupun tidak langsung akan memaksimalkan fungsi daerah tangkapan air dan secara otomatis masyarakat akan memelihara kualitas air untuk keperluan pembangkit listrik. Hal itu tentunya lebih efektif jika masyarakat harus menggunakan genset diesel yang sumber bahan bakarnya sulit ditemukan di kawasan mereka.

Kekurangan PLTMH

Dibalik kelebihan teknologi mikrohidro, ternyata memiliki beberapa kekurangan. Salah satu contohnya adalah membutuhkan biaya investasi yang cukup tinggi, meskipun nantinya biaya operasional dan pemeliharaannya cukup murah. Dana investasi tinggi yang dimaksud ilah untuk membangun sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro diperlukan komponen atau spare part yang mahal.

Kurangnya sosialisasi dan pendampingan kepada masyarakat juga akan sulit menyadarkan mereka tentang manfaat positif teknologi ini. Faktor ketersediaan air, seperti debit aliran dan ketinggian air juga akan berpengaruh terhadap kapasitas listrik yang dihasilkan. Ancaman penurunan kapasitas biasanya dialami apda masa kemarau dimana debit dan jumlah air akan menurun, sehingga berpengaruh terhadap kurangnya pasokan listrik ke masyarakat.

Kelemahan dari PLTMH selanjutnya adalah daya listrik yang dihasilkan tidak sebesar Pembangkit Listrik Tenaga Air, sehingga distribusi listrik ke pelanggan terbatas. Jika dipaksakan melayani lebih banyak pelanggan, maka akan terjadi penurunan kualitas listrik. Oleh sebab itu, diperlukan penyesuaian antara kapasitas listrik pembangkit mikro hidro dan kebutuhan listri masyarakat.

Lokasi pembangunan PLTMH tidak boleh jauh dari pemukiman masyarakat, karena jarak yang terlalu jauh akan mengurangi nilai ekonomisnya. Daya energi listrik akan hilang jika melalui kabel yang panjang dan menyebabkan kerugian bagi pengguna PLTMH. Untuk mengurangi risiko kegialngan daya, maka jarak maksimal pengguna dan pembangkit listrik maksimal adalah 2 km.

Anggapan mengenai sumber daya air yang dapat diperoleh secara gratis menjadikan penentuan tarif listrik lebih sulit. Padahal penentuan biaya pakai listrik tersebut juga harus mempertimbangkan nilai investasi dan biaya perawatan sparepart.

Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Hampir mirip dengan prinsip kerja PLTA, Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro juga mengubah energi potensial air menjadi energi listrik meski dalam bentuk yang berbeda. Kebutuhan air sebagai sumber energi potensial harus didukung dengan pembuatan bendungan agar suplai air terpenuhi serta pembuatan saringan untuk menyaring sampah. Pembangunan bendungan harus berada di kawasan yang terhindar dari banjir dan stabil.

cara kerja pltmh kajianpustaka.com

Cara kerja PLTMH dimulai dari air sebagai sebagai sumebr energi potensial. Aliran air turun dari ketinggian tertentu yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi kemudian mengenai turbin yang dilengkapi penutup lalu mengarah ke baling-baling yang tersambung pada 2 piringan sejajar yang terbuat dari baja sebagai penyeimbang.

Selanjutnya poros turbin akan berputar akibat energi kinetik air yang berubah menjadi energi mekanik. Putaran tersebut dihubungkan menggunakan kopling agar bisa tersambung atau ditransmisikan ke generator. Oleh sebab itu, aliran air merupakan faktor utama pada PLTMH.

Posisi generator dan turbin sebaiknya dipisah pada dua rumah berbeda berserta pondasinya. Sebab dikhawatirkan dapat menimbulkan masalah yang berasal dari getaran keduanya, sehingga listrik bisa disimpan atau dialirkan ke pengguna.

Jenis generator yang digunakan pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro adalah generator induski dan generator sinkron. Sedangkan sistem transmisi dapat menggunakan transmisi langsung maupun tidak langsung.

Akan tetapi, penggunaan sistem transmisi langsung lebih disarankan karena pemindahan gaya lebih mudah dilakukan, lebih ringkas, serta tingkat efisiensi lebih tinggi. Namun penggunaan transmisi ini menuntut kepresisisan antara sumbu generator dan turbin. Untuk mengatasinya, maka digunakanlah gearbox untuk mengubah rasio kecepatan putaran.

Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Untuk membangun sistem PLTMH, diperlukan berbagai komponen agar fungsinya dapat terlaksana, antara lain:

1. Bendungan

Bendungan atau dam adalah konstruksi bangunan yang berfungsi untuk menahan laju aliran sungai. Pada sistem PLTMH, bendungan berfungsi untuk mengalihkan air ke bagian pembuka pada bagian sisi sungai. Air tersebut kemudian diteruskan ke bak pengendap. Selain itu, konstruksi bendungan juga dibuat untuk mengontrol ketinggian permukaan air.

2. Bak Pengendap

Bak pengendap atau settling basin adalah penampung air yang berfungsi untuk memisahkan pasir dari air. Pasir yang ikut terbawa dalam saluran pipa akan merusak komponen lainnya.

3. Saluran Air

Bagian ini merupakan saluran terbuka yang berfungsi mengalirkan air menuju bak penenang. Saliran pembawa atau headrace ini berperan dalam menjaga kestabilan debit air. Konstruksi bangunannya harus memiliki elevasi atau mengikuti kemiringan kontur bukit.

4. Bak Penenang

Bak penenang atau headtank berfungsi sebagai pengatur perbedaan air ang keluar dari pipa pesat dan saluran pembawa. Bak penenang juga berperan dalam proses pemisahan air dengan kotoran lainnya.

5. Pipa Pesat

Pipa pesat atau penstock berfungsi untuk mengalirkan air dari bak penenang menuju turbin yang posisinya lebih rendah.

6. Turbin

Turbin merupakan komponen yang berperan untuk mengubah energi potensial dari air menjadi energi mekanik. Aliran air yang mengenai turbin akan membuatnya berputar dan putaran tersebut diteruskan ke generator yang terhubung dengan gearbox.

7. Pipa Hisap

Drafttube atau pipa hisap berperan untuk menghisap air dan mengatur tekanan aliran air yang tinggi kembali ke tekanan normal.

8. Generator

PLTMH biasanya menggunakan dua jenis generator, yakni generatir sinkron dan generator induksi. Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanik yang berasal dari turbin menjadi energi listrik. Putaran turbin tersebut menghasilkan arus AC dari gerakan elektron pada kumparan magnet dalam generator.

9. Panel Kontrol

Panel kontrol adalah pusat pengaturan yang berfungsi menjaga mesin bekerja pada batasan yang diinginkan. Panel kontrol juga berperan untuk mengatur tekanan output agar tetap stabil.

10. Pengalih Beban

Pengalih beban atau ballast load dioperasikan dari panel kontrol. Fungsi komponen ini ialah untuk mengalihkan beban ketika beban yang diperoleh pengguna mengalami penurunan. Beban ini disebut sebagai dummy atau beban sekunder.

Biaya Pembangunan PLTMH

Kebutuhan dana pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro menyesuaikan dengan kapasitas listrik yang dihasilkan. Oleh karena itu diperlukan pemanfaatan maksimal agar nilai investasi pembangunan tidak menimbulkan kerugian.

Untuk menentukan biaya pembangunan dapat dihitung dari satuan per kW. PLTMH berkapasitas 4 kW hingga 50 kW yang melakukan peningkatan kapasitas pembangkitnya dapat menurunkan biaya pembangunan mencapai Rp 17.000.000,- bahkan lebih.

Pembangunan PLTMH dapat dilakukan oleh pemerintah maupun swasta. Hasil keuntungan pembangkit listrik mikrohidro biasanya akan mengembalikan modal awal pada tahun ke 4. Misalnya pengembalian modal PLTMH yang bernilai investasi US$ 2 juta untuk kapasitas listrik 1 MW (Mega Watt).

Daerah Pengembangan Mikrohidro

Pengembangan pembangkit listrik mikrohidro cocok dilakukan di daerah yang memiliki potensi air, kemiringan serta aliran sungai. Aliran sungai yang dimaksud berupa aliran yang dapat dibendung, terjunan, serta alur curam sesuai kondisi geografis dan topografi lingkungannya.

Potensi Mikrohidro di Indonesia

Kebutuhan pasokan listrik untuk daerah di pedesaan belum sepenuhnya terpenuhi oleh PLN. Oleh sebab itu, PLTMH sangat berpeluang diterapkan di Indonesia. Hal tersebut didukung oleh wilayah Indonesia yang memiliki banyak aliran sungai dengan sumber air yang melimpah. Pemanfaatan air yang lebih maksimal dapat menjadi solusi energi alternatif berupa aliran listrik untuk mendukung kesejahteraan warga.

daerah aliran sungai Pixabay

Contohnya adalah potensi dari waduk Saguling, Jatiluhu dan Cirata yang dianggap mampu memenuhi kebutuhan listrik Pulau Jawa dan Bali. Selain itu, pertimbangan yang tidak kalah penting adalah sumber daya yang ramah lingkungan dan tidak menyebabkan pencemaran.

Berdasarkan hitungan yang telah ada, potensi air yang ada di Indonesia jika dimanfaatkan secara serius dapat menghasilkan energi listrik hingga kapasitas 75.000 MW (Mega Watt). Dari total keseluruhan tersebut, hanya 10% yang baru dimanfaatkan untuk PLTMH, yakni sebesar 7.500 MW. Sedangkan data Dirjen Ketenagalistrikan Kemeterian ESDM pada 2017 silam menunjukkan hanya 65,76 MW kapasitas yang dihasilkan dari PLTMH atau hanya sekitar < 9%.

Jumlah penduduk yang kian meningkat tentunya menambah beban kebutuhan listrik ikut bertambah. Pemerataan pasokan listrik ke setiap wilayah di Indonesia perlu ditingkatkan dan adanya PLTMH diharapkan dapat membantu mengatasi masalah ini, terutama di daerah sepanjang aliran sungai.

Pemanfaatan potensi daerah aliran sungai melalui PLMTH dapat dilakukan melalui dua metode, yaitu:

  • Turbin Crossflow pada sungai dengan debit aliran rata-rata 25 liter per detik hingga 1.500 liter per detik dan tinggi air jatuh antara 3 meter sampai 50 meter.
  • Turbin Pico Propeler pada sungai dengan debit aliran rata-rata 100 liter per detik hingga 700 liter per detik.

Metode tersebut dapat di terapkan pada sungai-sungai di Indonesia yang rata-rata memiliki aliran lebih dari 100 km2, yang terdiri dari 110 sungai di 4 pulau utama, yaitu pulau Jawa dengan jumlah 51 sungai, Sulawesi 38 sungai, Sumatera 11 sungai, dan Kalimantan 10 sungai.

Selain itu, potensi pembangunan PLTMH di beberapa waduk besar di Indonesia dapat dijadikan tempat penyimpanan energi listrik dalam jumlah tertentu dan jangka panjang selama beberapa tahun melaluli layanan grid dan fleksibilitas.

Potensi ini telah mendapat perhatian dari pemerintah dan menarik perhatian investor. Kemeterian ESDM juga telah melakukan pencatatan pada 47 lokasi yang berpotensi menghasilkan listrik berkapasitasn 2.605,76 MW untuk PLTMH, antara lain:

  • Pulau Jawa berjumlah 2 titik dengan kapasitas 39,4 kW
  • Pulau Sumatera dengan jumlah 15 titik dan memiliki kapasitas 404,4 kW.
  • Pulau Kalimantan 4 titik dengan kapasitas 498,9 kW
  • Kepulauan Nusa Tenggara jumlah 10 titik dengan kapasitas 628 kW
  • Pulau Sulawesi dengan jumlah 6 titik dan kapasitas 222,7 kW
  • Papua sebanyak 10 titik dengan kapasitas 812,36 kW

Contoh PLTMH di Indonesia

Indonesia yang kaya akan sumber daya alam untuk proyek Pembangkit Listrik Tenaga Air telah melakukan pembangunan di beberapa pulau, seperti Jawa, Sumatera dan Kalimantan.

Contohnya adalah PLTMH Wangan Aji yang berada di Wonosobo. Pembangkit listrik mikrohidro ini dikelola oleh Pondok Pesantren Roudlotuth Tholibin yang memanfaatkan putara dua turbin menggunakan aliran air irigasi dan menghasilkan kapasitas listrik 140 kW.

Pada tahun 2018 di Pulau Sumatera juga telah dibangun PLTMH Silangkitang Tambiski, tepatnya di Tapanulis Selatan, Sumatera Utara. PLTMH di lokasi ini berhasil memberikan pasokan listrik pada desa pelosok. Listrik tersebut berasal dari aliran sungai yang disebar ke 7 dusun sekitarnya dengan titik terjauh dari power house sekitar 12 km. Daya listrik digunakan lebih dari 155 kepala keluarga dan 96 titik lampu penerangan jalan yang menyala dari pukul 17.00 WIB hingga 08.00 WIB. Warga yang sebelumnya menggunakan genset untuk mendapat energi listrik saat ini tidak memerlukannya.

Sedangkan di Pulau Kalimantan terdapat PLTMH Long Alango yang terletak di desa Long Alango, Kalimantan Utara. Sebelum adanya pembangkit listrik mikrohidro, warga disini menggunakan lampu tembok sebagai alat penerangan dan genset untuk alat-alat elektronik mereka.

Untuk memenuhi biaya operasional dan perawatan, warga membentuk sistem iuran dan bagi yang tidak mampu membayar dapat menitipkan barang yang dimilikinya untuk dijual di loket pembayaran. Hasil dari penjualan tersebut kemudian digunakan untuk menutup biaya iuran bulanan berlangganan listrik.