digilibadmin.unismuh.ac.id · recervoir drainage to be used to drive a turbine generator. the...
Post on 29-Mar-2021
16 Views
Preview:
TRANSCRIPT
i
KATA PENGANTAR
Bismillahi rahmani rahim.
Puji syukur kehadirat Allah S.W.T., atas berkat Rahmat dan Hidayah-Nya
lah sehingga skripsi ini dapat kami susun dan selesaikan dengan sebaik mungkin.
Shalawat dan salam kepada junjungan kita Nabiullah Muhammad SAW.
Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan yang harus
ditempuh dalam rangka penyelesaian program studi padaJurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Makassar.Adapun judul dari tugas akhir kami adalah:
“Desain Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) Skala
Laboratorium”.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan skripsi ini masih
jauh dari kata sempurna, hal ini disebabkan penulis sebagai manusia biasa tidak
terlepas dari kesalahan dan kekurangan baik itu ditinjau dari segi teknis penulisan
maupun perhitungan.Oleh karena itu penulis menerima dengan ikhlas dan senang
hati segala koreksi serta perbaikan guna menyempurnakan tulisan ini agar kelak
dapat bermanfaat.
Skripsi ini dapat terwujud berkat adanya bantuan, arahan, dan bimbingan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala ketulusan dan kerendahan hati
, kami mengucapkan terima kasi dan penghargaan yang setinggi-tingginya
kepada:
ii
1. Bapak Hamzah Al Imran, ST., MT. Selaku dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Makassar.
2. Ibu Adriani, ST., MT. Selaku Ketua Prodi Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Makassar.
3. Bapak Dr. Ir. Zahir Zainuddin, M.Se Selaku Pembimbing I dan Ibu
Adriani, ST., MT. Selaku Pembimbing II, yang telah banyak
meluangkan waktunya dalam membimbing kami.
4. Bapak/Ibu Dosen serta Staf Fakultas Teknik atas segala waktunya telah
mendidik dan melayani kami selama mengikuti proses belajar
mengajar di Universitas Muhammadiyah Makassar.
5. Ayah dan Ibu tercinta, kami menguapkan banyak terima kasih yang
sebesar-besarnya atas segala limpahan kasih sayang, doa dan
pengorbana terutama dalam bentuk materi dalam penyelesaian kuliah.
6. Saudara-saudaraku serta rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik yang
dengan keakraban dan persaudaraan banyak membantu dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
Semoga semua pihak tersebut diatas mendapat pahala yang berlipat
ganda di sisi Allah S.W.T. dan skripsi yang sederhana ini bermanfaat bagi
kita semua, Amiin.
Makassar, 18 September 2019
Penulis
iii
Rifki Rivaat¹.Herwin²
¹Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unismuh Makassar
E_mail : rifkirivaat.02@gmail.com
²Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unismuh Makassar
E_mail : herwinciwing074@gmail.com
ABSTRAK
Abstrak; Rifki Rivaat dan Herwin (2019), Permintaan tenaga listrik dari tahun ketahun
terus mengalami peningkatan dengan pertumbuhan rata-rata sekitar 7% per tahun.
Sementara itu pengembangan sarana dan prasarana ketenaga listrikan khususnya
penambahan kapasitas pembangkit listrik dalam kurun waktu lima tahun(2004-2008)
hanya tumbuh rata-rata 4,4% per tahun. Kurangnya sarana pembangkit listrik untuk
memenuhi kebutuhan, serta pembangkit listrik yang masih menggunakan energi fosil
yang membuat para peneliti mencari sumber energi listrik yang baru yang dapat
memenuhi kebutuhan masyarakat dan ramah lingkungan. Pada penelitian tugas akhir ini,
akan dirancang sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-Hidro(PLTMH) yang
penerapannya dilakukan pada saluran pembuangan tandon air akan dimanfaatkan untuk
menggerakkan turbin generator. Generator listrik yang digunakan adalah jenis alternator.
Tegangan yang dihasilkan oleh alternator akan digunakan nantinya untuk beban. Tujuan
dari rancangan ini digunakan untuk penerangan rumah tangga agar mendapatkan
pembangkit listrik dengan sumber daya alternatif yang berasal dari hasil penampung air.
Kata kunci: pembangkit listrik, mikrohidro, air hujan, alternator
Rifki Rivaat¹.Herwin²
¹Electrical Engineering Study Program Faculty of Engineering Unismuh Makassar
E_mail :rifkirivaat.02@gmail.com
²Electrical Engineering Study Program Faculty of Engineering Unismuh Makassar
E_mail : herwinciwing074@gmail.com
ABSTRAC
Abstrac; Rifki Rivaat dan Herwin (2019), Electricity demand continues to increase from
year to year with an average growth of 7% per year. Meanwhile, the development of
electricity facilities and infrastructur, especially the addition of electricity generating
capacity within five years (2004 – 2008) only grew by an average of 4,4 % per years.
Lack of electricity generation facilities to meet the needs and powerplants that still use
fosil energy that makesresearchers look for new sources of electrical energy that can meet
the needs of the community and environmentally friendly. In this final project, a micro
hidro power plant (PLTMH) will be designed whose application is carried out in a water
recervoir drainage to be used to drive a turbine generator. The generator used is a type of
alternator. The voltage generated by the alternator will be used later for the load.The
purpose of this design is used for household lighting in order to obtain power plants with
alternative resources derived from the reservoir.
Keywords: powerplant, micro-hydro, rainwater, alternator.
iv
DAFTAR ISI
Sampul........................................................................................................................ i
Halaman Pengesahan ................................................................................................. ii
Pengesahan ................................................................................................................. iii
Kata Pengantar ........................................................................................................... iv
Abstrak ....................................................................................................................... v
Daftar Isi..................................................................................................................... vi
Daftar Gambar ............................................................................................................ vii
Daftar Tabel ............................................................................................................... viii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ............................................................................................... 1
B. Rumusan Masalah .......................................................................................... 3
C. Tujuan Penelitian ........................................................................................... 3
D. Batasan Masalah............................................................................................. 4
E. Manfaat Penelitian ........................................................................................ 4
F. Sistemasi Penulisan ........................................................................................ 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Pembangkit Listrik Mikrohidro...................................................................... 6
B. Alternator ....................................................................................................... 7
v
C. Turbin Air....................................................................................................... 8
D. Inverter ........................................................................................................... 12
E. Kelebihan dan Kelemahan Teknologi PLTMH ............................................. 12
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................................ 14
B. Alat dan Bahan ............................................................................................... 14
C. Skema Penelitian ............................................................................................ 16
D. Lagkah Penelitian ........................................................................................... 16
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Perancangan ................................................................................................... 17
B. Proses Pengerjaan........................................................................................... 19
C. Pemilihan Turbin ............................................................................................ 19
D. Generator ........................................................................................................ 20
E. Hasil Perancangan .......................................................................................... 21
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan..................................................................................................... 27
B. Saran ............................................................................................................... 27
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 : Turbin Pelton ........................................................................................ 9
Gambar 2.2 : Turbin Cross Flow................................................................................ 10
Gambar 2.3 : Turbin Propeller ................................................................................... 10
Gambar 2.4 : Turbin Francis ...................................................................................... 11
Gambar 2.5 : Turbin Kinetik ..................................................................................... 11
Gambar 3.1 : Skema Penelitian .................................................................................. 16
Gambar 4.1 : Rancangan Arsitektur Model Sistem .................................................. 17
Gambar 4.2 : Sketsa Kasar Turbin Air ..................................................................... 20
Gambar 4.3 : Generator Jenis Alternator ................................................................... 20
Gambar 4.4 : Rangkaian Blok Kasar Rangka Alat Sistem Dilihat Dari Atas ............ 21
Gambar 4.5 : Kurva Data Pengujian Tegangan Rata – Rata ...................................... 23
Gambar4.6 : Kurva Data Pengujian Output Tegangan Rata – Rata Dengan
Intensitas Air Berubah – Ubah ........................................................... 24
Gambar 4.7 : Kurva data RPM Alternator Untuk Setiap Tegangan ......................... 26
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 : Hasil pengukuran Ketinggian dan Debit Air ......................................... 19
Tabel 4.2 : Hasil Pengujian Mekanik Puli Saat Sistem OFF .................................... 22
Tabel 4.3 : Hasil Pengujian Mekanik Puli Saat Sistem ON ...................................... 22
Tabel 4.4 : Hasil Pengujian Sistem Pada Saat ON ..................................................... 23
Tabel 4.5 : Hasil Data Pengujian Output Tegangan Rata – Rata Dengan Intensitas
Air Berubah – Ubah ................................................................................ 24
Tabel 4.6 : Data RPM Alternator Untuk Setiap Tegangan ........................................ 25
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. LatarBelakang
Permintaan tenaga listrik dari tahun ketahun terus mengalami peningkatan
dengan pertumbuhan rata-rata sekitar 7% per tahun. Sementara itu pengembangan
sarana dan prasarana ketenaga listrikan khususnya penambahan kapasitas
pembangkit listrik dalam kurun waktu lima tahun (2004-2008) hanya tumbuh rata-
rata 4,4% per tahun (Kementrian ESDM, 2009). Ketidakseimbangan antara
permintaan dan penyediaan tenaga listrik tersebut, mengakibatkan kekurangan
pasokan tenaga listrik di wilayah Indonesia.
Sebagian besar kebutuhan tenaga listrik di Indonesia masih dipasok dari
pembangkit listrik bahan bakar fosil. Bukan hanya energi saja yang dihasilkan
dari bahan bakar fosil tetapi juga unsur gas yang mengandung karbon (C) yang
menjadi salah satu penyebab menigkatnya suhu permukaan bumi (Kementrian
ESDM, 2009).
Kurangnya sarana pembangkit listrik untuk memenuhi kebutuhan, serta
pembangkit listrik yang masih menggunakan energi fosil yang membuat para
peneliti mencari sumber energi listrik yang baru yang dapat memenuhi kebutuhan
masyarakat dan ramah lingkungan. Salah satunya adalah pembangunan
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). (Kementrian ESDM,
2
Publikasi. (2009).( Master Plan Pembangunan Ketenagalistrikan 2010 s.d 2014.
Jakarta :Kementrian ESDM).
PLTMH adalah pembangkit listrik berskala kecil, PLTMH menggunakan
energi air sebagai penggeraknya, misalnya aliran sungai atau air terjun dan saluran
irigasi dengan cara memanfaatkan tinggi terjunya (head) dan jumlah debit
airnya(Holland, 1986). Kondisi air yang bisa dimanfaatkan harus memiliki
kapasitas aliran maupun ketinggianya maka semakin besar aliran air maka
semakin besar pula energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi
listrik (Holland, 1986). Pendapat Holland (1986), sesuai dengan rumus fisika yang
digunakan untuk menghitung daya lisrik yang dihasilkan pada PLTMH.
Yaitu P = Q (Debit Aliran) x ∆H (Beda Tinggi) x g (Gravitasi) x ƞ (
EfisiensiMesin)
Dalam pencarian lokasi yang potensial untuk pembangunan PLTMH, dibutuhkan
debit aliran yang cukup besar. Energi dari aliran debit air tersebut nantinya akan
menggerakkan turbin PLTMH. Samahalnya dengan beda tinggi dan lereng pun
menjadi pengaruh dalam penentuan lokasi yang potensial yang sesuai dengan
hukum potensial grafitasi, semakin besar beda tinggi dan nilai lereng dari titik
ukur, semakin besar energi potensial yang dapat dihasilkan. Energi potensial
tersebut nantinya juga akan diubah menjadi energi listrik PLTMH (Holland, R.
(1986). Micro-hydro Electric Power.I ntermediate Technology Development
Group.)
3
Pembangkit listrik mikrohidro merupakan salah satu alternatif yang sedang
dikembangkan. Jumlah pembangkit jenis ini masih sedikit di Indonesia, dan
dibuat jauh dari warga karena keterbatasan biaya untuk membuat bendungan air
terjun pada sungai, karena ditakutkan kincir air tidak berpurtar maksimal pada
arus air sungai karena sungai yang mengalami pasang surut. Berdasarkan hal
tersebut, muncul inovasi / ide untuk membangun pembangkit listrik MikroHidro
pada yang biasanya dimiliki oleh setiap rumah / bangunan, yaitu talang pipa air .
Selain itu dibutuhkan rancangan konstruksi untuk penempatan kincir air yang
relatif murah, tidak seperti pembangkit mikrohidro sekarang yang sangat
bergantung pada bendungan untuk menghasilkan air terjun.Diharapkan satu buah
PLTMH buatan ini dapat menghasilkan energi listrik maksimal untuk setiap
tempat pengujianya (WenangIrmansyah. (2012).
B. RumusanMasalah
1. Berapa kapasitas energi listrik yang mampu dikeluarkan dengan potensi air
yang ada ?
2. Bagaimana bentuk rancang bangun intalasi dan konstruksi turbin air yang
menggunakan tandon air ?
3. Bagaimana cara agar intensitas air tidak berubah- ubah ?
C. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini yaitu:
1. Mengetahui kelayakan potensi air untuk PLTMH.
4
2. Berapa besar kapasitas energi listrik yang mampu dihasilkan dari
tandon air.
D. BatasanMasalah
Batasan masalah:
1. Mengukur komponen utama yang terdiri dari pengukuran rotor casing (
rumah turbin ) sudut pengarah, besar pipa ,material dan katup.
2. Analisis debit air untuk mengoptimalkan desain bendung.
E. ManfaatPenelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Memberikan informasi kepada masyarakat tentang Pembangkit Listrik
Tenaga Mikrohidro
2. Memberikan informasi kepada masyarakat yang berkaitan tentang ilmu
teknik elektro khususnya dalam bidang pembangkit listrik.
3. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan sebagai referensi dalam
pengoperasian Pembangkit Listrik Tenaga MikroHidro.
F. SistemasiPenulisan
Untuk mempermudah memahami isi dari tugasakhir ini, penulis
mengelompokkan materi yang ada menjadi beberapa bab, yaitu:
BAB I PENDAHULUAN
Berisi latar belakang, Rumusan Masalah, Tujuan Penulisan, Manfaat
Penelitian, Batasan Masalah, dan Sistematika Penulisan
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
Bab ini berisi tentang materi yang menyangkut pembahasan tugas akhir
yang nantinya bisa menjadi landasan dalam penghitungan dan pembahasan
masalah.
BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini membahas tentang metode penelitian, waktu dan tempat,alat dan
bahan, jalanya penelitian dan urutan pengujian.
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas tentang cara perancangan dan hasil dari desain
pembangkit listrik tenaga mikrohidro skala laboratorium.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil penelitian.
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Pembangkit Listrik Mikrohidro
Mikrohidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang
menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti,saluran irigasi,
sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan
jumlah debit air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya
penghasil listrik memiliki kapasitas aliran maupun ketinggianya maka semakin
besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik (Holland,
1986). Karena besar tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung
pada tinggi jatuh/lereng dan debit air, maka total energi yang tersedia dari suatu
reservoir air merupakan energi potensial air.
Listrik saat ini merupakan kebutuhan vital masyarakat yang tidak bisa
dipisahkan dari kehidupan sehari-hari. Dari mulai fungsinya yang paling
sederhana, yaitu penerangan sampai fungsi lainnya sebagai sarana memperoleh
hiburan dan informasi (televise,radio charger telpon genggam dan lainnya). Pada
ra modern ini, bahkan listrik juga difungsikan untuk menggantikan bahan bakar
minyak atau kayu untuk memasak melalui penggunaan alat masak tenaga listrik,
seperti pemasak air elektrik dan rice cooker. Lemari pendingin (kulkas), televise
dan rice cooker mulai masuk ke pedesaan di pelosok negeri yang sudah
terjangkau listrik. Demikian juga dengan telepon genggam, dalam era informasi
7
dan keterbukaan saat ini telepon genggam sudah merambah sampai desa-desa
disekitar dan di dalam hutan.
SumberBuku : PLTMH (pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro)
B. Alternator
Alternator adalah peralatan elektromekanis yang mengonversikan energi
mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Berikut ini adalah bagian dan
fungsi dari komponen Alternator antara lain:
1. Cover Alternator, berfungsi sebagai tempat dudukan bearing yang
memiliki lubang dan kisi kisi angin yang berfungsi untuk masuknya udara
agar komponen alternator tidak mudah rusak atau terbakar.
2. Pulley alternator, adalah sebuah roda yang terpasang pada shaft pada rotor
coil yang berfungsi menyambungkan putaran turbin ke arternator dmelalui
perantara V-belt. Jadi ketika turbin berputar, maka pulley pada alternator
akan ikut berputar.
3. Bearing, merupakan tempat dudukan atau bantalan dari poros rotor coil
bagian depan yang dibaut dan terkunci pada cover alternator.
4. Rotor coil, merupakan bagian alternator yang berputar mengikuti putaran
mesin didalam alternator yang terbuat dari gulungan kawat besi yang
tersusun sedemikian rupa agar menciptakan medan magnet ketika
mengalirkan arus listrik.
5. Stator Coil, merupakan elemen diam yang terdiri dari rangka stator,inti
stator, dan belitan-belitan stator (belitan jangkar) yang terbuat dari besi
tuang dan merupakan rumah dari semua bagian-bagian dari generator.
8
6. Regulator, berfungsi untuk mengatur tegangan pada alternator agar
teganya tetap stabil jika terjadi tegangan yang berlebihan.
7. Dioda, merupakan komponen dari alternator yang berfungsi untuk
menyearahkan arus listrik AC yang dihasilkan oleh gulungan stator coil
berputar. Dengan demikian arus yang keluar akan berubah menjadi arus
listrik bertipe DC..
C. Turbin
Turbin adalah sebuah mesin penggerak yang digunakan untuk
menggerakkan generator, pompa, kompresor, baling-baling dan lain sebagainya
yang memanfaatkan energi dari aliran fluida seperti air, uap, dan gas.
Macam – macam Turbin
1. Berdasarkan penyebab berputarnya rotor :
a. Turbin Impuls, adalah turbin yang putaran rotornya disebabkan
oleh tumbukan fluida bertekanan yang ditunjukan kepada rotor.
b. Turbin Reaksi, adalah turbin yang perputaran rotornya disebabkan
oleh tekanan fluida yang keluar dari ujung melalui baling-baling
nosel.
2. Berdasarkan jenis fluida yang digunakan :
a. Turbin Air, adalah jenis turbin yang media kerjanya menggunakan
energi potensial air untuk menghasilkan energi mekanik berupa
putaran poros.
9
b. Turbin Uap, adalah turbin yang memanfaatkan energi yang
mempunyai temperatur dan memiliki tekanan yang tinggi menjadi
energi mekanik atau putaran.
c. Turbin gas, adalah turbin yang memanfaatkan gas sebagai fluida
kerjanya yaitu energi kinetik diubah menjadi energi mekanik
berupa putaran yang berguna untuk menggerakkan roda turbin
hingga menghasilkan daya.
3. Berdasarkan Head dan Debit :
a. Turbin Pelton
Gambar 2.1 Turbin Pelton
Turbin pelton adalah jenis turbin yang digunakan pada head yang
tinggi yaitu diatas 300 meter dan memiliki debit sedang. Turbin ini
ditemukan pada tahun 1870an oleh Lester Allan Pelton.
b. Turbin Cross Flow
10
Gambar 2.2 Turbin Cross Flow
Turbin Cross Flow adalah jenis turbin yang digunakan pada head yang
sedang yaitu antara 30 sampai 200 meter dan debit yang relatif cukup.
Turbin ini ditemukan oleh ilmuwan asal Australia Anthony Michell, Donat
Banki, dan Fritz Ossberger.
C. Turbin Propeller
Gambar 2.3 Turbin Propeller
Turbin propeller adalah jenis turbin yang biasa digunakan pada
head yang rendah yaitu dibawah 40 meter.
Berikut ini adalah jenis dari turbin air :
1) Turbin Francis
11
Gambar 2.4 Turbin Francis
Turbin Francis, jenis konstruksi turbin ini pertama kali
dilaksanakan sekitar tahun 1950. Turbin ini dapat digunakan pada
head sampai 700 meter dengan kapasitas air dan kecepatan air dan
kecepatan putar yang sesuai.
2) Turbin Kinetik
Gambar 2.5 Turbin Kinetik
12
Turbin Kinetik atau biasa disebut dengan turbin aliran bebas,
adalah jenis turbin yang menghasilkan energi listrik dari energi kinetik
di dalam air yang mengalir.
D. Inverter
Inverter merupakan rangkaian elektronika daya yang biasanya berfungsi
untuk melakukan konversi atau mengubah tegangan DC (searah) menjadi
tegangan AC (bolak-balik). Inverter sebenarnya adalah kebalikan dari converter
atau yang lebih dikenal dengan adaptor yang memiliki sungsi mengubah tegangan
AC menjadi tegangan DC.
Ada beberapa cara teknik kendali yang digunakan agar inverter mampu
menghasilkan sinyal sinusoidal, yang paling sederhana adalah adalah dengan
mengatur keterlambatan sudut penyalaan inverter ditiap lenganya. Cara yang
paling umum digunakan adalah dengan memodulasi lebar pulsa (PWM).
E. Kelebihan dan Kelemahan Teknologi PLTMH
Dalam buku yang dituliskan oleh Wibowo (2005), mengenai langkah
Pembangunan PLTMH, dituliskan beberapa kelebihan dan kekurangan
PLTMH bagi masyarakat.
Kelebihan :
1. Potensi energi air yang melimpah,
2. Cara pembuatan dan pemeliharaanya lebih rendah dibandingkan
pembangkit pada,
13
3. Cocok digunakan diwilayah yang susah untuk dibangun instalasi listrik
seperti pegunungan yang memiliki wilayah dengan lereng yang terjal.
4. Teknologi PLTMH merupakan teknologi ramah lingkungan dan
terbarukan,
5. Efesiensinya tinggi (70 – 85 persen)
Kekurangan :
1. Jika pelanggan yang menggunakan listrik berlebih, maka kualitas listrik
menurun dan membahayakan peralatan.
2. Intensitas air berubah-ubah sehingga menyebabkan energi potensial airnya
tidak maksimal.
14
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Waktu : Juli s/d Oktober 2019
Tempat : Leb Sipil Universitas Muhammadiyah Makassar
B. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini :
Alat :
1. Tachometer
2. Voltmeter
3. Amperemeter
4. Obeng
5. Tang
6. Kunci-Kunci
Bahan :
1. Generator
2. Turbin Air
3. Kabel
4. Kabel Jumper
5. Aki Kering
15
6. Terminal
7. Mcb
8. Lampu
9. Fitting Lampu
10. Pompa Air
11. Selang
12. Bering
13. Pipa Besi Baja
14. Baut
15. Dudukan Bering
16. Pulley Puli Besar/Kecil
17. Pipa
18. Sambungan Pipa
19. Kerang Air
20. Fan Belt
21. Inverter
16
C. Skema Penelitian
3,7 m
40°
5,5 m 5,47 m
Gambar 3.1 Skema Penelitian
D. Langkah Penelitian
Tahap I :Mengkontruksi komponen utama dan komponen
pendukung menjadi instalasi pembangkit listrik
Tahap II :Uji kinerja pembangkit listri turbin mikrohidro untuk
mendapatkan spesifikasi, power turbin, torsi, pembebanan
minimal, menengah dan maksimal, besarnya kwh dan
effisiensi mekanis, dan hidrolis.
17
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Perancangan
Gambar 4.1 Rancangan arsitektur model system
Dalam proses pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro langkah awal
yang dilakukan adalah merancang komponen – komponen yang akan digunakan :
1. Langkah pertama, adalah menyiapkan tandon air dengan ketinggian
(head) 5,5 meter kemudian memasang penstock atau pipa dengan sisi
miring 5,47 meter dan sisi samping 3,7 meter.
2. Langkah kedua, mengisi tandon air hingga penuh kemudian mengukur
debit air menggunakan current meter.
Sumber
Air
PipaPesat
(Penstock)
Turbin Air Generator Panel
Kontrol
18
3. Langkah ketiga, memasang turbin dan generator dengan
menggunakan sistem transmisi, yaitu system puli dan fanbelt untuk
menambah kecepatan putaran alternator.
4. Langkah keempat, yaitu memasang aki dengan inverter dan indikator
-indikator yang diperlukan dan juga rangkaian elektronika pendukung
untuk kerja alternator.
19
B. Proses Pengerjaan
Dalam proses pengerjaan pembangkit listrik tenaga mikrohidro ini
diawali dengan studi literature yaitu mempelajari apa itu pembangkit
listrik tenaga mikrohidro dari situlah kami mendapatkan data – data seperti
debit air dan tinggi air jatuh.
Tabel 4.1 Hasil pengukuran ketinggian dan debit air
No
Ukuran Pipa Ketinggian Debit Air
1 ½
0.5 meter 0,8 (m³/dt)
3,3 meter 1,6 (m³/dt)
5,5 meter 2,1 (m³/dt)
2 ¾
0,5 meter 1,2 (m³/dt)
3,3 meter 1,8 (m³/dt)
5,5 meter 2,9 (m³/dt)
3 1¼
0,5 meter 2,1 (m³/dt)
3.3 meter 3,2 (m³/dt)
5,5 meter 4,8 (m³/dt)
C. Pemilihan turbin
Turbin air yang digunakan pada perancangan ini adalah turbin jenis
pelton, karena turbin pelton merupakan salah satu dari jenis turbin air yang
efisien digunakan untuk head tinggi dan debit aliran yang kecil.(Lester
20
Allan Pelton1970). Keuntungan lainya yaitu efesiensi turbin yang relatif
stabil pada berbagai perubahan debit aliran.
Berikut ini sketsa turbin yang digunakan pada perancangan PLTMH
ini.
Gambar 4.2 Sketsa kasar turbin air (sumber :Fajar Apriansyah, Angga
Rusdinar, Denny Darlis. (2016).
D. Generator
Generator yang kami gunakan pada pembangkit listrik ini yaitu
generator jenis alternator mobil 12 V 35 A. Kami memilih jenis generator
tersebut karena mudah dicari dan komponen pendukunya yang mudah
didapat..
Gambar 4.3 Generator jenis Alternator (Sumber : Fajar Apriansyah, Angga
Rusdinar, Denny Darlis. (2016).
21
Untuk perancangan panel kontrol, terdapat rangkaian elektronika
pendukung seperti Aki, Inverter, switch, MCB, kabel dan indikator-
indikator yang diperlukan seperti amperemeter, dan lain-lain.
Rangka alat untuk dudukan seluruh komponen mikrohidro ini
dibuat agar tidak menghabiskan banyak ruangdengan memanfaatkan
sumber daya yang ada.
Berikut ini rancangan kasar housing sistem yang dibuat:
Gambar 4.4 rangkaian blok kasar rangka alat sistem dilihat dari atas
E. Hasil perancangan
Dalam mendesain mikrohidro skala lab ini dilakukan sedimikian rupa
sehingga langkah pengambilan data yang dilakukan dengan ketinggian
yang berbeda – beda. Langkah yang dilakukan yaitu pengambilan data
mekanik penggerak alternator dan pengambilan data mekanik sistem
alternator.
1. Data meknik penggerak alternator dan mekanik sistem alternator
Blok Turbin
Alt
ern
ato
r AKI
Inverter
22
Hasil pengujian untuk mekanik turbin dan puli saat sistem ON :
Tabel 4.3 Hasil pengujian mekanik puli saat sistem ON
Berdasarkan hasil pengujian, dapat diambil kesimpulan bahwa
mekanik sistem baru dapat bekerja pada ketinggian 5,5meter. Perbedaan
putaran puli Alternator pada setiap variabelnya tidak begitu besar karena
adanya medan magnet.
2. Hasil pengujian gabungan penggerak alternator dan mekanik sistem
alternator:
Tabel 4.4 Hasil pengujian sistem pada saat ON
Pengujian Beda
Ketinggian
Diameter Puli (inch) RPM
3” 5” 3” 5”
1 0,5 meter 0 v 0 v 0 0
2 3,3 meter 3,4 v 5,5 v 550 918
3 5,5 meter 3,6 v 6,3 v 590 1038
Pengujian Beda
ketinggian
Diameter Puli
2” 3” 5”
1 0.5 meter Berputar Berputar Berputar
2 3.3 meter cukup cepat cukup cepat cukup Cepat
3 5.5 meter cukup cepat cukup cepat cukup cepat
23
Gambar 4.5 Kurva data pengujian tegangan rata-rata
Dari gambar tabel 4.4 dapat disimpulkan bahwa sistem sudah dapat
menghasilkan tegangan dengan ketinggian pipa 3.3 meter. Semakin besar nilai
ketinggian air dan diameter puli akan mempengaruhi nilai tegangan.
3. pengujian data output :
Tabel 4.5 Hasil data pengujian output tegangan rata-rata dengan intensitas air
berubah-ubah.
Pengujian Tegangan rata-rata
1 1.2 v
2 0.3 v
3 0.7 v
4 4.0 v
0
2
4
6
8
0.5 meter 3.3 meter 5.5 meter
n
h
3 inci
5 inci
24
Gambar 4.6 Kurva data pengujian output tegangan rata-rata dengan
intensitas air berubah-ubah.
Dari gambar tabel 4.5, terlihat bahwa tegangan yang terbaca setelah
beberapa kali pengambilan data nilainya berubah-ubah (tidak stabil). Hal ini
disebabkan karena volume air yang jatuh melalui saluran pipa diagonal tidak
sebanding dengan volume air yang terisi ke talang air, sehingga menyebabkan
energi potensial airnya tidak maksimal. Diperlukan kondisi aliran air yang sangat
deras untuk menutupi nilai intensitas air pada talang air hujan sehingga tegangan
dapat dihasilkan.
4. Pengambilan data RPM Alternator :
25
Tabel 4.6 Data RPM alternator untuk setiap tegangan
Tegangan RPM
1 v 260
2 v 360
3 v 470
4 v 670
5 v 830
5,5 v 918
6 v 1010
6,3 v 1038
7 v 1070
8 v 1190
9 v 1380
10 v 1542
11 v 1685
12 v 1825
12,4 v 1880
13 v 1967
RPM
26
Gambar 4.7 Kurva data RPM alternator untuk setiap tegangan
Pengambilan data RPM alternator pada tabel 4.6 bertujuan untuk
mengetahui nilai putaran per menit(RPM) untuk setiap tegangan yang dihasilkan,
sebagai referensi untuk penyempurnaan mekanik sistem.
27
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Tegangan yang terbaca setelah beberapa kali pengambilan data nilainya
berubah-ubah(tidak stabil). Hal ini dikarenakan volume air yang jatuh
melalui saluran pipa diagonal menuju turbin tidak sebanding dengan
volume air yang terisi kedalam tandon air sehingga menyebabkan energi
potensial airnya tidak maksimal.
2. Dari hasil pengujian, besar kapasitas energi listrik yang dapat dihasilkan
yaitu 4.0 volt dengan ketinggian 5,5 meter dan debit air sebesar 4,8
(m³/dt).
B. Saran
Dikarenakan ukuran tandon air yang digunakan ukuranya tidak
terlalu besar sehingga air didalam tandon cepat habis dan kecepatan air
yang masuk kedalam tandon tidak sama dengan air yang keluar dari
tandon menuju turbin, sebaiknya dibutuhkan tandon yang ukuranya lebih
besar agar dapat menampung air yang lebih banyak.
29
DAFTAR PUSTAKA
1. Holland, R. (1986).Micro-hydro Electric Power.Intermediate
Technology DevelopmentGroup.
2. Kementrian ESDM, Publikasi. (2009). Master Plan Pembangunan
Ketenagalistrikan 2010 s.d 2014. Jakarta : Kementrian ESDM.
3. Wenang Irmansyah. (2012). Lokasi Potensial Pembangkit Tenaga
Mikrohidro di Kabupaten Sukabumi.
4. Fajar Apriansyah, Angga Rusdinar, Denny Darlis. (2016). Rancang
Bangun Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro(PLTMH) Pada
Pipa Saluran Pembuangan Air Hujan Vertikal, (2019)
5. Low, E.J. 1962. “Optimum Penstock Diameter in Hydro-electric Plants”.
ASCE, J.Power Div.
6. El-Wakil, M.M. 1984. “Powerplant Technology”. New York: McGraw-
Hill.
LAMPIRAN
DOKUMENTASI
top related