Perancangan dan Optimasi Penstock pada Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTM) Napal Melintang

Dafit Herlambang

doi:10.69693/ijmst.v4i3.13784

Authors

Dafit Herlambang Universitas Dian Nusantara

DOI:

https://doi.org/10.69693/ijmst.v4i3.13784

Keywords:

Penstock, Diameter Ekonomis, Head Losses, Head Netto, Daya

Abstract

Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTM) merupakan salah satu teknologi energi terbarukan yang dapat memanfaatkan potensi aliran air untuk menghasilkan energi listrik, khususnya pada wilayah yang memiliki potensi hidrologi dan topografi yang mendukung. Kinerja PLTM sangat dipengaruhi oleh debit aliran, tinggi jatuh efektif, serta desain penstock yang menentukan besarnya kehilangan energi sebelum air memasuki turbin. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis dan mengoptimalkan diameter ekonomis penstock, menghitung kehilangan energi (head losses), serta menganalisis daya yang dihasilkan pada PLTM Napal Melintang berkapasitas 500 kW di Kecamatan Siulak, Kabupaten Kerinci, Provinsi Jambi. Metode penelitian yang digunakan adalah analisis deskriptif kuantitatif berdasarkan data lapangan, data teknis pembangkit, studi literatur, serta perhitungan hidraulik. Data utama yang digunakan meliputi debit desain sebesar 1,52 m³/s, gross head sebesar 41,32 m, panjang penstock 146,4 m, dan net head sebesar 38,89 m. Hasil analisis menunjukkan bahwa diameter penstock yang paling optimal adalah 0,75 m.Total head losses diperoleh sebesar 2,39 m atau sekitar 5,88% dari gross head, sehingga menghasilkan net head sebesar 38,89 m pada debit 1,52 m³/s. Hasil penelitian menunjukkan bahwa optimasi penstock dapat menjadi dasar teknis dalam meningkatkan efektivitas pemanfaatan potensi energi air pada PLTM Napal Melintang. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan dalam evaluasi dan pengembangan sistem penstock serta pembangkitan energi listrik yang lebih efektif dan ekonomis.

References

1. Jawadz, U. H., Prasetijo, H., & Purnomo, W. H. (2019). Studi Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Di Aliran Sungai Desa Kejawar Banyumas. Dinamika Rekayasa, 15(1), 11-24.

2. Ma’Ali, N. (2017). Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Kepung Kabupaten Kediri. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

3. Aldito Rahman, Sepanur Bandri, Andi M Nur Putra, Andi Syofian, Anggun Anugrah, “ Studi Kelayakan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (Pltmh) Pt Dempo Sumber Energy Batang Pelangai Gadang Pesisir Selatan. Ensiklopedia of Journal, Vol. 6 No.2 Edisi 1 Januari 2024.

4. Hydropower Engineering (J. Warnick)

5. EU_layman's_guide_to_small_hydro

6. Abdelhady, H. U., Imam, Y. E., Shawwash, Z., & Ghanem, A. (2021). Parallelized bi-level optimization model with continuous search domain for selection of run-of-river hydropower projects. Renewable Energy, 167, 116–131. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.11.055

7. Cassano, S., & Sossan, F. (2022). Stress-informed control of medium- and high-head hydropower plants to reduce penstock fatigue. Sustainable Energy, Grids and Networks, 31, 100688. https://doi.org/10.1016/j.segan.2022.100688

8. Feng, C., Sun, N., Zheng, C., Zhu, Y., Zhang, N., Shan, Y., Shi, L., & Xue, X. (2025). Stability analysis of grid-connected hydropower plant considering turbine nonlinearity and parameter-varying penstock model. Scientific Reports, 15, 14532. https://doi.org/10.1038/s41598-025-98226-2

9. Gabl, R., Wippersberger, M., Seibl, J., Kröner, C., & Gems, B. (2021). Submerged wall instead of a penstock shutoff valve—Alternative protection as part of a refurbishment. Water, 13(16), 2247. https://doi.org/10.3390/w13162247

10. Hidayat, R. N., Putra, R. P., Fernanda, Y., & Qalbina, F. (2026). Analysis of the effect of penstock diameter variation and nozzle flow velocity on Pelton turbine performance using computational fluid dynamics (CFD). Jurnal Vokasi Mekanika. https://doi.org/10.24036/18k9e415

11. Kisto, & Hermanto, A. (2023). Optimasi desain penstock intricate contour dengan kapasitas hydro power plant 4 × 2 MW. G-Tech: Jurnal Teknologi Terapan, 7(2), 704–714. https://doi.org/10.33379/gtech.v7i2.2465

12. Lan, X., Jin, J., Xu, B., Chen, D., Egusquiza, M., Kim, J.-H., Egusquiza, E., Jafar, N., Xu, L., & Kuang, Y. (2022). Physical model test and parametric optimization of a hydroelectric generating system with a coaxial shaft surge tank. Renewable Energy, 200, 880–899. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.10.002

13. Lupa, S.-I., Gagnon, M., Muntean, S., & Abdul-Nour, G. (2022). The impact of water hammer on hydraulic power units. Energies, 15(4), 1526. https://doi.org/10.3390/en15041526

14. Plamonia, N., Saputra, E. R. A., Said, N. I., Hernaningsih, T., Widayat, W., Hanif, M., Adi, P. D., Yohanitas, W. A., Niode, N., & Dewa, R. P. (2024). Penstock pipe’s hydraulic design for the mini hydropower plant at Besai Kemu, Bukit Kemuning, Lampung, Indonesia. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1388(1), 012057. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1388/1/012057

15. Pratama, A. D., Hidayah, E., & Wiyono, R. U. A. (2021). Penentuan desain optimum penstock untuk pembangkit listrik tenaga mikrohidro di Sungai Poreng, Jember. Jurnal Teknik Pengairan, 12(1), 71–80. https://doi.org/10.21776/ub.pengairan.2021.012.01.07

16. Savadogo, H., Korsaga, E., Tassembedo, S. S. L., Guingane, T. T., Simpore, B. D., & Koalaga, Z. (2025). Modeling and parametric analysis of an autonomous micro-hydropower plant: Effect of penstock diameter and tailrace elevation on generated power. American Journal of Physics and Applications, 13(5), 134–147. https://doi.org/10.11648/j.ajpa.20251305.13

17. Silva, W. T. P. da, Bulhões, I. A. P., Junior, E. de B., & Aggidis, G. A. (2024). Brazilian savannah tree as bio-inspiration for hydraulic transient control in a penstock of a small hydropower plant. Journal of Hydraulic Research, 62(2), 158–175. https://doi.org/10.1080/00221686.2023.2294719

18. Tapia Córdoba, A., Rodríguez del Nozal, Á., Gutiérrez Reina, D., & Millán Gata, P. (2021). Three-dimensional optimization of penstock layouts for micro-hydropower plants using genetic algorithms. Applied Energy, 301, 117499. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.117499

19. Tsuanyo, D., Diaw, E., & Tchaptchet, D. (2023). Design models for small run-of-river hydropower plants: A review. Sustainable Energy Research, 10, 3. https://doi.org/10.1186/s40807-023-00072-1

20. Akbari, H., Pérez-Díaz, J. I., Sarasúa, J.-I., & Schürhuber, R. (2023). Implementation and evaluation of a complex pumped-storage hydropower plant with four units, common penstock, and surge tank in a real-time digital simulator. Energies, 16(9), 3828. https://doi.org/10.3390/en16093828