Ditulih dek Haslizen Hoesin
Sudah tidak dapat disangkal bahwa pemakaian energi listrik akan selalu meningkat sedangkan pertambahannya tidak cepat. Beberapa pilihan untuk memperoleh energi listrik murah dan mudah sudah tentu didambakan. Satu dari pilihan pembangkit listrik adalah kinciaia terapung, mudah membuat dan ramah lingkungan, dapat dibuat dengan bahan setempat (lokal) dan biaya murah.
Keadaan Geografi
Sumbar (Sumatera Barat) secara alami berada di pegunungan Bukit Barisan dan gugusan Kepulauan Mentawai. Berada di daerah tropis dan dilintasi oleh garis khatulistiwa. Dataran pantai yang sempit, tanahnya bergunung-gunung, merupakan kawasan vulkanik dataran tinggi, banyak batangaia dan pertanian yang subur.
Batangaia adalah, sungai dalam bahasa Minang. Bila batangaia diberi nama, kata aia tidak digunakan. Contoh Arau, bukan batangaia Arau, tapi batang Arau. Bukan pula sungai batang Arau, karena artinya sungai sungai Arau. Tentu penulisan dan penyebutan demikian memberikan pengertian yang salah.
Keadaan alam Sumbar demikian: (1) secara umum memiliki curah hujan yang cukup tinggi, berkisar antara 1.785 mm sampai 5.615 mm per tahun. (2) keberadaan pegunungan, menyebabkan banyak batangaia. Batangaia di Sumbar sekitar 230 buah, baik yang kecil maupun yang besar, mengalir ke barat dan timur (rantau.net)
Batangaia yang mengalir ke arah pantai barat, relatif pendek, curam dan berarus deras, sehingga tidak banyak mempunyai arti bagi lalu lintas sungai. Di kawasan timur Sumbar, mengalir batangaia yang merupakan hulu dari batangaia-batangaia besar yang melintasi provinsi Riau dan Jambi. Karena tidak curam, berarus lebih tenang, serta memiliki kedalaman dan lebar, memungkinkan sebagai prasarana lalu lintas sungai (www.sumbarprov.go.id). Bagian hulu, batangaia tersebut di Sumbar, tetap curam dan berarus deras. Batangaia, selain berpotensi untuk pertanian, perikanan dan pariwisata, juga untuk pembangkit listrik.
Pelestarian Kawasan Rembesan
Kawasan hutan dan daerah resapan air harus dan penting di lestarikan, karena berpengaruh (berkorelasi) kuat terhadap ketersediaan/keberadaan air dan merupakan hulu batangaia. Bayangkan, bila kawasan hutan dan daerah resapan air tidak dilestarikan maka akan berakibat, (1) keberadaan air tanah akan berkurang, (2) mata air akan berkurang, bahkan kering, (3) musim kemarau, kekeringan dan musim hujan aliran air permukaan tak tertampung, (4) musim hujan air melimpah (banjir), menjadi bencana dan musim kemarau kekeringan air, menjadi bencana. Keempat keadaan tersebut berakibat langsung kepada: (1) keberadaan air di batangaia dan dearah pertanian, (2) ketersediaan air (untuk diminum, mandi dan cuci), (3) ketersediaan energi aliran air. Selain ketiga keadaan tersebut, hal lain yang berkibat langsung terhadap keberadaan air di batangaia adalah mengambil air dari mata air untuk dijual dalam bentuk kemasan.
Petunjuk (indikator) langsung lain akibat penyusutan air adalah putaran kinciaaia. Bila putaran semakin lambat, berarti aliran air semakin berkurang. Bila kinciaaia ingin tetap berputar, tentu daerah resapan air jangan diganggu, pertahankan keberadaannya (kelestariannya).
Sumber dan Ketersediaan Energi
Energi listrik dapat dibangkitkan dari energi terbarukan seperti angin, aliran air, gelombang laut, dll. Bila aliran air di batangaia sebagai sumber energi listrik, maka energi listrik itu dibangkitkan oleh energi dinamik dan potensial yang tersimpan di batang aia. Energi dinamik berasal dari kecepatan aliran air sedangkan energi potensial berasal dari perbedaan ketinggian air. Sumbar memiliki kedua energi tersebut, karena memiliki batangaia (sekitar 230 buah)
Kalau ketersediaan air di pegunungan dan di danau identik dengan ketersediaan energi listrik, maka energi banyak (mungkin berlimpah) di Sumbar karena batangaia. Pembangkit energi listrik yang dimaksud berskala kecil dan menegah, berasal dari energi kinetik dan potensial air. Kalau begitu tidak beralasan di Sumbar kekurangan listrik.
Teknologi Tepat Guna
Teknologi adalah pengetahuan yang digunakan untuk membuat barang, menyediakan jasa, serta meningkatkan cara menangani sumberdaya (terbatas). Teknologi yang dibadas disini adalah Teknologi Tepat Guna (TTG)
Suatu teknologi diklasifikasikan sebagai TTG bila mengandung beberapa ciri (1) didukung oleh sumber daya alam dan sumberdaya manusia. (2) dapat dipertanggung jawabkan secata teknis, dapat diserap, dipelihara dan dikembangkan sendiri, (3) berpotensi untuk membuka lapangan kerja, (4) produktif, memberikan nilai tambah dan tersedia pasar untuk menyerap produk yang dihasilkan.
Suatu teknologi dikatakan TTG bila memenuhi persyaratan teknis, ekomomi dan sosial budaya.
Teknis, memperhatikan dan menjaga tata kelestarian lingkungan hidup, penggunaan secara maksimal bahan baku lokal, menjamin mutu (kualitas) dan jumlah (kuantitas) produksi, secara teknis efektif dan efisien, mudah perawatan dan operasi, serta relatif aman dan mudah menyesuaikan terhadap perubahan.
Ekonomis, efektif menggunakan modal, keuntungan kembali kepada produsen, jenis usaha kooperatif, mendorong timbul industri lokal.
Sosial budaya, memanfaatkan keterampilan yang sudah ada, menjamin perluasan lapangan kerja, menekan pergeseran tenaga kerja, menghidari konflik sosial budaya dan meningkatkan pendapatan yang merata.
Teknologi (TTG), bila dikaitkan dengan merubah energi air menjadi energi listrik dan dapat dibuat oleh masyarakat setempat adalah kincir air, turbin (Banki, Propler dan Kaplan) dalam skala/bentuk kecil. Paparan berikut, terpusat (fokus) pada kinciaaia terapung, meliputi tekno ekonomi, instalasi dan perencanaan.
Tekno Ekonomi Kincia
Pembuatan kinciaaia, ditujukan untuk membangkit listrik bertenaga kecil sampai menengah. Kinciaia dapat dibagun di perkotaan dan di pedesaan yang dilintasi batangaia dengan kedalaman dan kecepatan aliran air yang memadai. Tetapi, ternyata yang berkembang sekarang berkaitan dengan kelangkaan energi (terjadi pemadaman bergilir) dan ketergantungan kepada PLN. Bila demikian, energi listrik yang di ubah dari energi aliran air, berperan penting dalam pemenuhan energi listrik dan dapat dikelola penduduk.
Berdasarkan pengamatan sementara, pemakaian energi listrik berkisar 4 sampai 5 jam sehari dari daya terpasang. Pemakaian energi seperti itu termasuk kategori rendah, karena hanya untuk penerangan semata. Kebutuhan seperti itu dapat dipenuhi dengan pembangkit listrik mikro kincia aia
Bila berpikir secara ekonomi, pembangkit listrik tenaga kincia aia dapat diperoleh dengan baik, bila (1) suatu rencana yang matang, (2) melibatkan peran serta masyarakat setempat secara aktif sejak awal pembangunan dan (3) keterlibatan aparat setempat hanya sebagai pendorong, penggerak dan fasilitator.
Pembangkit listrik kiciaaia menguntungkan, karena memiliki jaringan transmisi dan distribusi sendiri, dapat diusahakan masyarakat setempat, dikelola oleh organisasi usaha sesuai keinginan masyarakat atau badan usaha koperasi. Apapun bentuk dan nama organisasi usaha itu, dia harus terbuka (transparan). Keberadaan organisasi yang terbuka, merupakan syarat utama layak atau tidak pembangunan dan memelihara pembangkit listrik kinciaaia.
Pemilihan Pembangkit, Instalasi dan Merancang
Pemilihan teknologi untuk pembangkit listrik kincia terletak pada pemilihan komponen utama yaitu kincia dan generator.
Pemilihan Kincia, tergantung pada perbedaan ketinggian, kecepatan dan debit air. Generator, terdapat dua jenis generator, yaitu (1) Generator singkron, bekerja pada kecepatan yang berubah-ubah, cocok untuk daerah terpencil. (2) Generator induksi, bekerja pada kecepatan yang tidak berubah-ubah, cocok untuk daerah yang telah dilalui jaringan listrik. Kincia aia yang dibahas berikut adalah kinciaaia terapung aliran bawah.
Kincia-aia terpung merupakan pengembangan dari kinciaaia pengangkat air (kincia aliran bawah). Kincia-aia aliran bawah banyak digunakan untuk mengangkat air mengairi sawah, tabek (kolam), surau/musajik dan MCK. Kinciaaia ini sangat populer di kabupaten Limopuluahkoto, Batusangka dan Pasaman (ranah-minang.com).
Konsep dasar kincia aia terapung adalah memanfaatkan energi alir air menjadi energi/tenaga putar. Alat pengapung digunakan drum kosong. Kincia dipasang pada suatu rangka, yang ditempatkan pada drum kosong. Energi aliran air diubah menjadi energi putar, menggunakan kipas (sudu) yang mendapat daya impuls dari air mengalir. Tenaga putar kincia digunakan untuk memutar generator. Karena putaran kincia rendah dan memiliki daya dorong besar, sangat baik diubah dengan sistem puli (pully), sehingga diperoleh putaran tinggi. Generator diletakkan diatas kerangka yang dipasangkan pada drum. Generator yang digunakan adalah generator singkron.
Membuat kinciaaia terapung pembangkit listrik, diperlukan beberapa komponen yaitu pintu pengambil/pembangkit, saluran pengantar, konstruksi apung, kincia aia dan jaringan listrik (transmisi).
Merancang kinciaaia memerlukan beberapa hitungan seperti menghitung Daya (E) yaitu: Tekanan air, Tansmisi, Putaran rotor dan Generator, Kecepatan aliran air.
Tekanan Air (P) dihitung berdasarkan masa air (r) yang memberikan tekanan/dorongan (impuls) terhadap luas penampang kipas (A), jadi P = rA. Kecepatan aliran air adalah jarak j dibagi dengan waktu tempuh pelapung (t), jadi va = j/t. Putaran rotor kincia (n) ditentukan oleh kecepatan putar kincia (vk) dan diameter (Dk) kincia, jadi n = vk Dk/p.
Kecepatan putar kincia (vk) ditentukan oleh kecepatan aliran air (va) dikalikan dengan faktor kecepatan keliling rotor (e) jadi vk= e va. Energi/Daya (E) adalah tekanan (P) dikalikan dengan putaran rotor (n) kali konsatanta dan dibagi faktor konversi (yaitu 71620), jadi N = P 100 n/71620. Putaran yang dibutuhkan generator disalurkan (ditransmisikan) (i1), diproleh dari putaran kerja gegerator (G) dibagi dengan putaran yang dihasilkan kincia (n), jadi i1 = G/n.
Transmisi (i1)adalah perbandingan diameter puli pertama (d1) dengan diameter puli kedua (d2), jadi i1 = d1/ d2.
Kecepatan aliran air va adalah jarak (j) dibagi waktu tempuh (t). Menentukan kecepatan aliran air sbb. Tentukan jarak tertentu (j). Pada jarak j diukur waktu tempuh (t) benda yang mengapung menggunakan jam henti (stop watch). Kecepatan putar kincia dapat diubah dengan merubah luas penampang aliran atau kipeh-kipeh
Membuat, Bahan dan Biaya
Untuk membuat kinciaaia diperlukan: mesin bubut, mesin bor, mesin milling, gerinda, las listrik, las acetelin. Peralatan: gunting plat, bending plat, palu, gergaji, bor tangan dll.
Biaya yang diperlukan dalam membuat pembangkit listrik kincia aia terapung berkaitan dengan: lahan distribusi, bangunan, bahan kincia, drum, generator, pemeliharaan, karyawan yang memelihara, dll.
Tiga hal yang harus diperhatikan dalam membuat kincia, yaitu ukuran (dimensi), bahan dan biaya. Sebagai contoh. Kincia terapung diameter rotor 2500 mm, lebar 300 mm. Kipas (sudu-sudu) 12 buah. Kecepatan aliran air rata-rata minimum 2 m/det. Putaran kerja generator pembangkit 1200 rpm. kedalaman kipas yang terbenam 800 mm, faktor kecepatan keliling rotor adalah 0,5 (M. Firman dkk)
Dari data tersebut, setelah dihitung, diperoleh putaran rotor 9,6 rpm. Sistem transmisi dua tingkat, berarti empat buah puli untuk memperoleh putaran generator minimal 1200 rpm. Rancangan puli pertama berdiameter 750 mm dan puli kedua 60 mm, sedangkan puli keempat 60 mm, maka puli ke tiga 600 mm. Putaran generator minimal 1200 rpm, dihasilkah Daya listrik 1,6 Hp @ 1,2 KW. Bila ingin daya lebih besar, lakukan dengan merubah dimensi sudu, diameter kincia, diameter puli dan kecepatan aliran air.
Energi listrik yang dihasilkan 1,2 Kw. Berarti, bila setiap rumah memakai 100 watt, maka rumah yang dapat memanfaatkan listrik sebanyak 12 rumah. Bila rumah menggunakan lampu efisiensi tinggi (bukan lampu filamen), ruang tengah 15 watt setara 75 watt (filamen) atau 11 watt setara 60 Watt (filamen). Bila ruang tengah, kamar belajar dan dapur masing-masing 15 watt, maka terdapat 55 watt belum terpakai.
Bila satu rumah pemakaian listrik dengan beban 1100 watt selama 12 jam, satu bulan dibayar ke PLN diperkirakan Rp. 250.000,00. Bagaimana kalau uang tersebut digunakan untuk membuat kincia aia terapung? Kekurangan dana dari Pemda?
Bahan yang diperlukan untuk membuat kincia terapung adalah plat untuk kipas-kipas, besi beton, sumbu kincia, rotor kincia, puli transmisi, belt V, generator, besi untuk kerangka, drum dll. Biaya ditentukan oleh harga bahan di lokasi.
Perencanaan Kincia Pembangkit Listrik dan Ilmu
Untuk merancang kincia, beberapa tahap yang harus ditempuh: (1) survei lokasi, (2) mengadakan pertemuan dengan masyarakat, (3) mengukur kecepatan aliran air, (4) kedalaman air rata-rata sepanjang tahun (5) merancang dan membuat kincia, (6) saluran distribusi, (7) menetapkan siapa yang mengelola, (8) menetapkan iuran untuk pengelola, perbaikan kincia dan generator dan gaji pengelola.
Tempat kincia aia terapung pada lokasi aliran yang cukup lurus dan kedalaman tertentu, tidak boleh kurang. Kincia ditempatkan dekat ke pinggir atau bagian tengah batangaia. Agar kincia selalu pada tempat tertentu diikatkan kepada pancang tonggak (kiri-kanan) pinggir batangaia.
Kincia dapat diapungkan berderet arah aliran atau berjajar melintang batangaia. Karena terapung, kincia sedikit sekali dipengruhi oleh ketinggian atau luapan air.
Bila ingin membuat pembangkit listrik mikro. Kelayak dilihat dari tiga sisi, yaitu (1) layak untuk dibuat (biaya bembuatan), (2) kecepatan aliran air mencapai kecepatan minimal sepanjang tahun untuk memutar kincia, (3) layak pengelolaan (ada yang betanggung jawab). Bila satu dari tiga komponen kelayakan tidak terjadi, maka pembangkit listrik mikro terapung tidak layak dibuat.
Agar ilmu kinciaia berkembang di Sumatera Barat, Universitas, Sekolah Tinggi Teknologi dan/atau Politeknik tentu harus berperan serta dalam bentuk penelitian dan membuat. Merancang atau pembuatan kincia dijadikan tugas akhir atau kerja praktek. Penelitian/kerja praktek seperti: pembuatan kinciaaia (jurusan mesin), generator dan distribusi (jurusan elektro) dan tanggapan masyarakat (jurusan sosial). Pemda mudah-mudahan membantu dana untuk penelitian dan pembuatan model kinciaia terapung. Perancangan dan membuat pembangkit listrik kinciaaia tarapuang, tentu perguruan tinggi dapat pula bekerja sama dengan pihak swasta di Sumbar sebagai sponsor.
Terlupakan
Pernahkah anda melewati Lambah Anai atau Padangpanjang-Bukiktinggi, Padanglua-Matua, Padangpanjang-Singkarak, Maninjau-Lubuakbasuang, Payokumbuah-Sijunjuang, Bukiktinggi-Lubuaksikapiang-Panti-Rao, Singkarak-Padang melewati Hutan Lindung Bung Hatta dan tempat-tempat lain. Energi kinetik air dibiarkan dan tak disentuh, hanya untuk mengairi sawah dan tabek (kolam) ikan. Perhatikan yang lebih dekat lagi yaitu beberapa batangaia yang terdapat dan melintas kota Padang. Kalau Padangpanjang-Bukittingi tenaga air masih dimanfaatkan, karena terdapat dua kincia beroperasi, ini belum optimal. Sungguh disayangkan energi air dibiarkan begitu saja.
Batangaia di Sumbar sekitar 230 buah berpotensi untuk membangkit listrik tenaga mikro. Bila lima puluh batangaia saja dimanfaatkan, sedangkan satu batang aia melewati lima tempat yang dapat dibuat kincia aia terapung. Berapa rumah penduduk yang tidak perlu membeli minyak tanah untuk penerangan. Mungkin pula ada keluarga dapat membuka industri rumah tangga dengan energi listrik yang disediakan.
Bila dibuat pembangkit listrik kinciaaia mikro untuk masyarakat disekitar lokasi batangaia tentu tidak perlu membeli listrik ke PLN. Listrik yang dihasilkan PLN dialihkan kepada keperluan industri dan yang jauh dari batangaia. Uang pembayar listrik dapat dijadikan biaya membuat pembangkit listrik.
Pemda Sumbar risau kekurangan energi listrik. Kenapa demikian, pada hal energi dari aliran air melimpah. Mudah-mudahan dengan konsep pembangkit listrik mikro dapat mengatasi kekurangan energi listrik di Sumbar, yang sering padam.
Penutup
(1) Keberadaan kincia aia mendorong kelestarian lingkungan hidup. (2) Kincia aia terpung dapat dibuat dilokasi dan bahan diproleh lokal, (3) Pembangkit listrik tenaga air, berarti memanfaatkan aliran air yang tersedia gratis untuk energi listrik, (4) Perguruan tinggi meneliti, berarti ilmu tinggal di Sumatera Barat. (5) Pemda setempat diharapkan dapat berpartisipasi dan mendorong membangun kinciaia terapung. Selamat berbuat.
