Optimasi Pola Operasi Waduk Pb Soedirman Mrica Banjarnegara Menggunakan Algoritma Genetika

Abstract

Waduk PB Soedirman Mrica Banjarnegara merupakan waduk multifungsi yang terletak di Kecamatan Bawang, Kabupaten Banjarnegara, Provinsi Jawa Tengah. Waduk PB Soedirman pertama kali digenangi pada tahun 1988 dengan umur rencana waduk 50 tahun. Tujuan utama waduk PB Soedirman adalah untuk memanfaatkan sumber energi alam air aliran Sungai Serayu guna menggerakan tiga unit turbin pembangkit listrik. Selain menghasilkan tenaga listrik, waduk PB Soedirman juga dimanfaatkan untuk obyek wisata dan irigasi. Dalam produksi listrik dari Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), bendungan atau waduk menjadi salah satu infrastruktur utama yang harus tetap terpelihara dengan baik. Selaras dengan upaya-upaya perbaikan yang sedang dilakukan untuk mengatasi pendangkalan waduk, produksi listrik harus tetap berjalan dengan baik guna memenuhi kebutuhan listrik di Indonesia, sehingga dibutuhkan suatu pedoman pola operasi waduk agar waduk bisa memenuhi fungsinya secara optimal. Metode yang digunakan pada penelitian ini yaitu metode optimasi menggunakan algoritma genetika dengan bantuan software Matlab. Data-data yang digunakan merupakan data sepuluh tahun terakhir (2010-2020) meliputi inflow waduk, kebutuhan waduk, volume tampungan efektif, data teknis, dan pola operasi waduk. Data-data tersebut berfugsi sebagai input dalam memodelkan pola operasi waduk eksisting dan mengoptimasi menggunakan algoritma genetika dengan software Matlab. Penelitian ini dilaksanakan dalam beberapa tahap, yang pertama adalah perencanaan pra-lapangan yang berupa identifikasi lokasi dan mengumpulkan data-data yang dibutuhkan. Selanjutnya dilakukan analisis data guna mengetahui karakteristik waduk dan pola operasi waduk yang digunakan. Hingga tahun 2021, waduk PB Soedirman menggunakan pola operasi waduk metode simulasi dengan output berupa target elevasi setiap bulannya. Dalam sepuluh tahun terakhir (2010-2020) terjadi kehilangan kapasitas tampungan efektif sebesar 38,42% sehingga menyebabkan elevasi minimum operasi waduk berubah dari 224,5 m menjadi 227,5 m. Tahap selanjutnya yaitu penyusunan pola operasi waduk berdasarkan metode simulasi sesuai dengan instruksi kerja PT. Indonesia Power Unit Bisnis Pembangkitan (UBP) PB Soedirman Mrica (IK.MRC.04.01.11). Diawali dengan pengumpulan inflow historis sejak tahun 1988 hingga 2020, kemudian dilakukan analisa frekuensi standar besaran inflow untuk mengetahui jenis tahun. Hasil analisa frekuensi menunjukkan bahwa tahun kering terjadi pada tahun 2014, 2015, 2019, tahun normal terjadi pada tahun 2011, 2012, 2013, 2018, 2020, dan tahun basah terjadi pada tahun 2016, 2017, 2010 yang kemudian disesuaikan dengan prakiraan musim BMKG dimana menunjukan hasil yang relatif sama sehingga dapat dilanjutkan pada tahap berikutnya. Tahap selanjutnya dilakukan penentuan nilai inflow minimal dan maksimal yang diperoleh dari rata-rata inflow bulanan historis tahun 1988 hingga tahun berjalan yang kemudian digunakan sebagai acuan penentuan elevasi tengah bulan dengan ketentuan bahwa elevasi terendah digunakan untuk inflow maksimum agar waduk bisa menampung air sebanyak-banyaknya dan elevasi tertinggi digunkan untuk inflow terkecil untuk menjaga beda tinggi (head) PLTA tetap terpenuhi. Kemudian dilakukan penentuan elevasi harian dengan metode interpolasi sehingga didapat grafik pola operasi (target level) waduk sepuluh tahun terakhir (2011- 2020). Dari penyusunan sepuluh grafik pola operasi (target level) waduk, didapati tahun 2019 merupakan tahun kering dengan rata-rata inflow terkecil (62,72 m³/det) dan pengaruh kuat El-Nino. Pada tahun kering waduk cenderung memiliki potensi tidak maksimalnya pemenuhan kebutuhan waduk dibandingkan ketersediaan, sehingga dilakukan optimasi pola operasi waduk pada tahun 2019. Optimasi diawali dengan penentuan variabel-variabel keputusan yaitu inflow waduk, kebutuhan irigasi, kebutuhan PLTA, dan elevasi waduk. Fungsi tujuan dari optimasi ini adalah memaksimalkan tampungan pada akhir periode 2019 dengan menggunakan persamaan dasar waduk. Terdapat 5 batasan dalam optimasi sesuai dengan batas minimum dan maksimum setiap variabel. Kemudian fungsi model dan juga batasan dimasukan dalam list programming Matlab dengan parameter algoritma genetika yang telah ditentukan diperoleh bahwa volume tampungan waduk pada akhir tahun 2019 dapat mencapai optimum sebesar 22.526.011 m³ yang memberikan peningkatan kapasitas tampungan waduk sebesar 6,42% . Setelah didapat grafik elevasi waduk optimasi, dapat diketahui nilai reliabilitas waduk simulasi terhadap kebutuhan PLTA dan irigasi masingmasing 41,67% dan 100% sedangkan nilai reliabilitas waduk optimasi terhadap kebutuhan PLTA dan Irigasi masing-masing adalah 66,67% dan 75%. Optimasi pola operasi waduk menggunkan algoritma genetika dapat mengoptimasi potensi income waduk untuk PLTA sebesar 34,59%, untuk irigasi sebesar 10,56% dan untuk keduanya sebesar 35,41%. Sehingga pola operasi waduk menggunakan metode optimasi dengan algoritma genetika member hasil lebih optimal.