1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Energi memiliki peranan penting dalam kehidupan manusia saat ini.

Bagi bangsa Indonesia pemenuhan kebutuhan energi diperlukan bagi

kelangsungan pembangunan yang sedang dilaksanakan. Kebutuhan

energi khususnya energi listrik nasional semakin tahun semakin

meningkat, dan diperkirakan pertumbuhan kebutuhannnya mencapai 7,1

% per tahun. Dilain pihak, masyarakat yang belum memiliki akses terhadap

energi listrik masih cukup besar, diperkirakan rasio elektrifikasi secara

nasional pada tahun 2008 baru mencapai 65,15 %. Sehingga dalam hal

ini perlu dibuat suatu kebijakan yang dapat memacu peningkatan rasio

elektrifikasi di wilayah tersebut, diantaranya dapat diusahakan melalui

pemanfaatan sumber energi baru-terbarukan yang tersebar di berbagai

wilayah.

Negara menjamin hak setiap orang untuk mendapatkan air bagi

kebutuhan pokok minimal sehari-hari guna memenuhi kehidupannya yang

sehat, bersih dan produktif sebagaimana disebutkan dalam pasal 5, UU No 7

tahun 2004 tentang Sumber Daya Air. Target Millennium Development

Goals (MDGs) tahun 2015., adalah menurunkan separuh proposi penduduk

yang belum terlayani fasilitas air minum. Realitanya data BPS tahun 2007

menyebutkan bahwa cakupan pelayanan air minum pedesaan baru mencapai

8%. Guna mencapai target tersebut pemerintah memberikan kesempatan

2

pada masyarakat untuk berperan dalam proses perencanaan, pelaksanaan

dan pengawasan terhadap pengelolaan sumber daya air. Hadirnya undang-

undang ini diharapkan membawa misi perubahan dalm pengaturan dan

pengelolaan air tanah di Indonesia. Sejak keluarnya PP No. 16 tahun 2005,

koperasi, badan usaha swasta dan/atau masyarakat dapat menyelenggarakan

sistem penyediaan air minum (SPAM) sederhana untuk memenuhi

kebutuhan sendiri. PDAM tidak lagi memonopoli pengelolaan air, tetapi

sangat jarang masyarakat memperhatikan paraturan seperti itu, selain pada

umumnya lebih senang dilayani.

Air merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia dan makhluk

hidup lainnya yang harus dipenuhi. Demikian pentingnya air untuk

kehidupan manusia dan makhluk hidup maka diperlukan upaya untuk

mempertahankan dan mengelola sumber air dengan baik. Pada

kenyataannya, masih banyak masyarakat di Negara kita masih mengalami

kekurangan air, bahkan sering terjadi kekeringan pada musim kemarau.

Bencana kekeringan menjadi suatu yang akrab dengan penduduk

Gunungkidul. Gunungkidul adalah bagian dari bentang alam Pegunungan

Sewu yang merupakan kawasan karst (batuan kapur), terbentang dari Jawa

Timur sampai DIY, meliputi Pacitan (Jatim), Wonogiri (Jateng),

Gunungkidul (DIY). Menurut Kantor Statistik Kabupaten Gunungkidul

(1995), wilayah Gunungkidul merupakan daerah pegunungan kapur dengan

batuan yang berongga sehingga sulit untuk mandapatkan air permukaan

3

tanah. Sumur memiliki kedalaman rata-rata 18 – 35 meter dan tidak semua

daerah dapat dibuat sumur.

Berdasarkan kondisi dan ketinggian dari permukaan air laut,

Gunungkidul dibagi menjadi 3 (tiga) zone yaitu:

1. Zone Utara disebut Zone Batur Agung dengan ketinggian 200 – 700 m

DPL.

2. Zone Tengah disebut Ledoksari dengan ketinggian 150 – 200 m DPL.

3. Zone Selatan disebut Zone Gunung Seribu dengan ketinggian 100 - 300

m DPL.

Ketiga zone tersebut merupakan daerah tadah hujan, bahkan untuk

zone Utara dan Selatan merupakan daerah kekeringan yang rawan air.

Kebutuhan air untuk kehidupan sehari-hari hanya mengandalkan air hujan

yang ditampung dalm suatu bak penampungan. Jika kemarau tiba selau

terjadi kekurangan air. Untuk memenuhi kebutuhan air penduduk harus

berjalan kaki mencari ke telaga yang jauhnya sampai 3 km atau menunggu

droping air dari pemerintah, namun sayangnya pasokan air dari pemerintah

tidak mencukupi. Pada akhirnya masyarakat harus membeli air seharga Rp

150.000,00 sampai Rp 200.000,00 per tangki berisi 5.000 liter air yang

hanya cukup untuk dua minggu pamakaian.

Sedikitnya air permukaan di wilayah ini bukan berarti daerah tersebut

tidak pernah diguyur hujan, namun keadaan geologi karst yang

memungkinkan hal itu terjadi. Batuan karst yang memiliki banyak pori

4

dengan cepat dapat meloloskan air hujan masuk ke dalam tanah melalui

proses infiltrasi dan perkolasi.

Studi potensi sumber air telah banyak dilakukan dan hasilnay sangat

menggembirakan ternyata di wilayah ini terdapat sumber air yang melimpah

karena di bawah permukaan tanah terdapat aliran sungai bawah tanah. Air

jernih sebesar 8.000 – 10.000 liter perdetik mengalir dalam gua-gua.

Setidaknya terdapat 42 sumber air di gua-gua dan mata air. Misalnya Bribin

750 1/dt, Ngobaran 120 1/dt, dan Plawan 40 1/dt.

Banyak cara dilakukan untuk mendapatkan air. Salah satunya dengan

menggunakan mesin pompa. Saat ini pompa telah dimanfaatkan di berbagai

bidang, mulai dari skala permukaan sampai industri. Pompa air sangat

membantu dalam mendapatkan air yang lebih praktis, banyak dan cepat.

Pompa juga digunakan untuk menaikkan air dari tempat yang lebih rendah

seperti sumur, gua atau sungai bawah tanah. Misalnya di Gunungkidul

digunakan untuk menaikkan air dari dalam gua/sungai bawah tanah. Namun

demikian sistem pengangkatan air pada tiap gua tersebut berbeda dan

memiliki karakteristik sendiri-sendiri.

1. Di Gua Cerme, Ploso, Giritirto, Panggang. Pengangkatan air gua

dilakukan dengan sistem pompa air fotovoltaik hasil penelitian BPPT

yang digerakkan dengan energi panas matahari/solar cell

menghasilkan air dengan debit 5 liter perdetik dan mampu melayani

kebutuhan air untuk Dusun Ploso.

5

2. Di Gua Ngobaran, Kanigoro, Paliyan. Pompa air digerakkan dengan

energi listrik PLN. Potensi debit air mencapai 120 liter perdetik dan

telah dimanfaatkan 80 liter perdetik yang mampu melayani kebutuhan

air 56.629 jiwa di 14 desa.

3. Di Gua Seropan, Semanu, Gunungkidul. Pompa air digerakkan

dengan energi genset, debit pengangkatan air mencapai 800 liter

perdetik untuk pelayanan umum, 240 liter perdetik untuk air minum,

60 liter perdetik untuk irigasi, dan direncanakan 40 liter perdetik

untuk daerah-daerah Wonogiri.

4. Di Goa Plawan, Giricahyo, Purwosari. Pengangkatan air dari dasar

Gua menggunakan pompa submersible yang digerakkan dengan

genset 40 kVA. Selanjutnya dengan bantuan APBN 1.6 M dari DPU,

sistem telah diganti dengan Pompa Air Tenaga Surya (PATS),

menggunakan 5 pompa submersible. Pembangunannya melibatkan

pihak UGM melalui program KKN Tematik yang berkesimanbungan,

Pemerintah Pusat, Pemerintah Daerah, pihak swasta dan masyarakat

desa Giricahyo sendiri. Sedangkan operasional dan perawatan

dilakukan oleh organisasi masyarakat setempat yang didukung

pemerintah secara aktif.

5. Di Gua Bribin, Sindon, Dadapayu, Semanu. Proyek ini kerjasama

antara Pemerintah Pusat, Pemkab dan Universitas Karlsulf Jerman.

Dengan melakukan pengeboran sedalam 104 m, air sungai bawah

tanah sebesar 80-100 liter/detik dinaikkan menggunakan Pump As

6

Turbine (PAT) yang digerakan dengan energy mikrohidro yang

dihasilkan dengan menbendung aliran sungai bawah tanah untuk

mendapatkan tinggi jatuh air. Penyediaan air bersih Bribin

direncanakan untuk melayani kebutuhan air 6000 KK dan baru

beroperasi sejak bulan Maret 2010.

Kegiatan pengangkatan air dua yang telah dan sedang dilakkuka

seperti tersebut diatas tergolong relatif mahal, karena teknologi untuk

menghasilkan energy pengangkatan yang dipakai sangat tinggi. Berdasarkan

perhitungan yang dilakukan Beppeda Gunungkidul untuk mengekploitasi air

di bawah tanah hingga didistribusikan kepada penduduk satu liter Rp.

1.000.000,00. Selain itu meskipun teknologi da peralatan pompanisasi untuk

memperoleh air telah tersedia dan mudah diperoleh, pada darah-daerah

tertentu, ketersediaan tenaga penggerak pompanisasi sering menjadi

hambatan, karena mahal dan sulitnya suplai Bahan Bakar Minyak (BBM)

atau karena belum tersedia jaringan listrik PLN.

Disisi lain, alam menyediakan sumber tenaga terbarukan (renewable

energy) yang murah dan ramah lingkungan yaitu energi mikrohidro. Potensi

energi ini secara nasional diperkirakan mencapai 458 MW, sedangkan yang

termanfaatkan saat ini baru sekitar 84 MW. Hal ini menjadi peluang

sekaligus tantangan untuk mengoptimalkan pemanfaatan.

Pemenuhan kebutuhan air bersih bagi masyarakat merupakan hal yang

sangat penting dan tidak dapat ditunda-tunda. Tidak terpenuhinya,

kebutuhan air menjadi salah satu pangkal penderitan masyarakat di daerah

7

tersebut. Krisis air bagi masyarakat secara langsung akan berpengaruh pada

sektor lain seperti sektor kesehatan, yang dapat memicu timbulnya berbagai

penyakit. Selain itu dengan mahalnya biaya pemenuhan kebutuhan air

bersih akan mengakibatkan rawan pangan karena banyak keluarga miskin

yang menjual hasil panennya untuk membeli air. Untuk itu diperlukan

penyelesaian secara komprehensif agar kegiatan penyediaan air bersih lebih

efektif dan efisien. Penggunaan teknologi aplikatif tepat guna dan

pemanfaatan energy murah, ramah lingkungan, dan sesuai dengan kondisi

setempat merupakan alternatif solusi yang patut dilaksanakan.

1.2. Potensi Bak Pelepas Tekan (BPT) PDAM untuk mikrohidro

Bak Pelepas Tekan (BPT) PDAM merupakan salah satu potensi

energi hidro yang besar, yang sampai saat ini masih sedikit sekali

dikembangkan sebagai PLTMH.

Fungsi utama dari Bak Pelepas Tekan adalah untuk membebaskan

tekanan akibat jatuh air (head) yang tinggi pada saluran distribusi air

minum dari sumber air ke instalasi pengolah atau tandon air. Hal ini

dilakukan untuk menghindari tekanan yang tinggi pada pipa. Biasanya

BPT dibangun dimana terdapat tekanan tertinggi yang dapat terjadi pada

beda tinggi 50 meter sampai 100 meter. Ada beberapa keunggulan dari

pemanfaatan bak pelepas tekan PDAM sebagai PLTMH yaitu :

1. Bangunan sipil yang dibuat tidak terlalu banyak karena

sudah ada bangunan sipil untuk menyalurkan air minum.

8

2. Pemeliharaan dan perawatan PLTMH dapat terintegrasi dengan

perawatan instalasi BPT.

3. Debit air yang tersedia relatif stabil sepanjang tahun.

4. Sumber air bebas dari sampah.

5. Dapat dimanfaatkan sebagai bagian dari program kepedulian

masyarakat sekitar (CSR) bagi PDAM

Namun demikian instalasi PLTMH yang memanfaatkan

bak pelepas tekan hendaknya memperhatikan kondisi bahwa air yang

digunakan sebagai penggerak turbin adalah air yang dikonsumsi oleh

tubuh manusia, bahkan pada air tersebut terkadang sudah dilaksanakan

proses klorinasi. Sehingga operasional instalasi PLTMH harus bebas

dari kontaminan baik dari sisi logam (korosi) maupun kontaminan lain

seperti minyak pelumas (grease atau olie) maupun cat/coating. Dalam

hal ini dipilih bahan bahan untuk pembuatan turbin berupa baja

tahan karat.

1.3. Potensi Mikrohidro pada BPT PDAM Kabupaten Gunungkidul Jawa

Tengah

PDAM Kabupaten Gunungkidul memiliki potensi Mikrohidro pada

Bak Pelepas Tekan (BPT), salah satunya adalah BPT Kweni. Untuk lebih

jelasnya, gambar skema pada halaman berikut, memaparkan tentang

jaringan transmisi air minum dari sumber air Seropan.

9

Gambar 1.1. Sistem Seropan

10

Gambar 1.2. Sub Sistem Seropan Kweni

1.4. Batasan Masalah

Mengingat begitu luasnya ruang lingkup dari permasalahan yang ada,

maka masalah dalam penelitian ini dibatasi pada:

1. Perancangan turbin Cross Flow untuk penggerak pompa air.

2. Merancang Detail Engineering Design (DED) PLTMH Turbin

diteliti dari sisi.

a. Data head dan debit dari penstock.

b. Daya output turbin

11

3. Pengujian pompa tenaga mikrohidro untuk pengangkatan air di

laboratorium.

4. Model sistem instalasi pompa tenaga mikrohidro.

1.5. Rumusan Masalah

Dari batasan masalah tersebut dirumuskan masalah yang akan diteliti adalah

1. Bagaimana cara merancang bangun turbin Cross Flow yang akan

diaplikasikan untuk penggerak pompa tenaga mikrohidro.

2. Bagaimanakah karakteristik turbin Cross Flow yang digerakkan untuk

penggerak pompa.

3. Bagaimanakah hasil aplikasi pompa tenaga mikrohidro pada

pengembangan Sistem Penyediaan Air Bersih.

1.6. Keaslian Penelitian

Sesuai dengan informasi dari PDAM Kabupaten Gunungkidul,

penelitian tentang pemanfaatan BPT Kweni PDAM Kabupaten

Gunungkidul menjadi Instalasi PLTMH baik secara perorangan,

lembaga dan organisasi belum pernah ada sebelumnya. Dan sepengetahuan

penulis tidak dijumpai publikasi data dan hasil penelitian tentang rancang

bangun turbin Cross Flow sebagai penggerak pompa dan aplikasinya pada

BPT Kweni PDAM Gunungkidul, sehingga penelitian ini asli.

12

1.7. Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan penelitian ini adalah:

1. Mengetahui potensi Bak Pelepas Tekan (BPT) Kweni

2. Melakukan perancang turbin Cross Flow untuk penggerak pompa

(pompa tenaga mikrohidro).

3. Mengetahui karakteristik turbin Cross Flow yang digunakan untuk

penggerak pompa.

4. Membuat model sistem instalasi pengangkatan air dengan

mengunakan pompa tenaga mikrohidro.

1.8. Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:

1. Manfaat dari sisi Epistimologi:

a. Menambah metode dalam menaikkan air ke tempat yang lebih

tinggi menggunakan pompa tenaga mikrohidro.

b. Menambah pengetahuan tentang pemanfaatan turbin Cross Flow

untuk penggerak pompa.

c. Menambah pengetahuan tentang karakteristik turbin yang

digunakan untuk pengerak pompa.

2. Manfaat dari sisi aplikasi:

a. Bagi pemerintah khususnya PDAM dan stakeholder dapat

memanfaatkan pompa tenaga mikrohidro untuk pengembangan

13

SPABP guna memenuhi kebutuhan air bersih bagi masyarakat

sebagaimana diamanatkan UU No 7 th. 2004.

b. Bagi masyarakat di daerah yang belum ada atau jauh dari jaringan

listrik PLN, dapat memanfaatkan pompa tenaga mikrohidro

tersebut untuk mandapatkan air bersih.

c. Bagi Dunia Industri, dapat mengembangkan lebih lanjut dengan

mendesain dan memproduksi pompa tenaga mikrohidro yang

fleksibel dan familier sehingga memiliki nilai jual.

d. Bagi peneliti, dapat mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang telah

diperoleh untuk kemaslahatan dan menambah pengalaman.