BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
TINJAUAN PUSTAKA 2.1Pengertian PLTMH
1.3.7.1. Jenis-Jenis Turbin
Fourneyron, Jonval, Girard adalah beberapa jenis turbin pada zaman dahulu. Jenisjenis turbin yang dipergunakan di bidang teknik hidroslistrik pada saat ini, adalah
a. Turbin Francis b. Turbin Pelton
c. Turbin baling-baling dan Kaplan d. Turbin Turgo
e. Turbin Crossflow atau Bank.
a) Turbin Francis
Turbin-turbin Francis adalah jenis turbin yang paling banyak dipakai pada PLTA saat ini. Turbn Francis bekerja dengan aliran air yang bertekanan. Jadi
untuk turbin Francis itu selalu mengalir penuh pada penggerak yang sama dengan selubung penuh air.
Penggerak turbin terdiri dari sebuah pisau melengkung yang dilas pada dua shroud. Deretan pisau bervariasi dari 12 sampai 22 tergantung pada kecepatan spesifik (nomor rendah untuk kecepatan-kecepatan spesifik di atas 300 rpm). Cara kerja turbin Francis
Air dari pipa pesat masuk ke dalam selubung spiral di bawah tekanan dan mengalir melalui pintu-pintu kecil masuk ke dalam penggerak (runner). Setelah mengalir meninggalkan penggerak, air melalui sebuah tube sementara dan saluran buang. Tujuan dari tube sementara adalah untuk mengetahui kecepatan dari tinggi aliran air yang keluar dari penggerak, juga untuk mengusahakan penggerak
mempunyai tingkat aliran hilir tanpa mengurangi tinggi air yang bersangkutan. b. Turbin Pelton
Turbin ini terdiri dari sebuah piringan-piringan lingkaran pada pinggir-pinggirnya (periphery). Pada instalasi pembangkit listrik tenaga air ukuran besar, Turbin Pelton normalnya diperhitungkan memiliki head gross setinggi 150 meter. Namun, untuk instalasi mikro hidro Turbin Pelton dapat digunakan pada head yang lebih rendah. Diameter turbin Pelton berukuran kecil yang berputar dengan kecepatan tinggi dapat menghasilkan 1 kW listrik pada head tidak lebih dan 20 meter.
Prinsip kerja dan turbin Pelton adalah mengubah energi kinetik air yang masuk ke jet menjadi gaya rotasi angular dan menghantarkannya ke generator sehingga menghasilkan energi listrik. Turbin Pleton termasuk turbin yang memilki
efisiensi yang sangat baik, air yang terbuang setelah memberikan tekanan pada runner hanya menyisakan energi kinetik yang sangat sedikit
Dahulu, turbin Pleton pada mikro hidro selalu menggunakan pemancar air tunggal (single jet) karena kemudahannya dan biayanya lebih murah dibandingkan dengan jet ganda atau lebih dan dua (multi jet). Namun sebenarnya multi jet memiliki keuntungan yang lebih banyak dibandingkan dengan single jet, diantaranya :
- Dapat menghasilkan putaran yang lebih cepat - Penggerak (runner) menjadi lebih kecil
- Sebagian alirannya dapat dikendalikan tanpa katup berbentuk tombak (spear valve)
- Mengurangi kesempatan penghambat yang dapat mengurangi tekanan. c. Turbin Kaplan dan Baling-Baling
Pengaturan umum untuk baling-baling dan turbin Kaplan adalah kurang lebih sama dengan teurbin Francis. Jadi, selubung scroll, cincin stay dan tube sementara dalam keadaan similar seperti dalam selubung-selubung turbin Francis dan menjalankan fungsi yang sama. Perbedaan yang besar yaitu dimana turbin-turbin
Francis dicampurkan dengan turbin-turbin aliran. Balin-baling dan Kaplan merupakan turbin aliran aksial. Penggerak turbin ini menyurupai sebauh baling-baling yang terdiri dari pusat pada pinggirnya, dimana baling-baling-baling-baling berbentuk lengkung ditegakkan. Baling-baling bertindak seperti kantiliver-kantiliver didukung hanya pada pusat. Jumlah dayung untuk sebuah baling-baling turbin
Kaplan bervariasi dari 3 hingga 8 tergantung pada jangkauan kecepatan spesifik. Baling-baling berbentuk sebuah badan berongga semikonal permukaan luar diman menjadi batas dari pemasukan air. Di dalam poros terdapat corong turbin. d. Turbin Turgo
Turbin Turgo merupakan salah satu turbin penggerak yang mirip dengan turbin Pelton. Tetapi, pemancar air (jet) di disain untuk memberikan tekanan kepada penggerak (runner) yang memiliki sudut (biasanya 20°). Pada turbin ini, air masuk menuju runner melalui satu sisi dan keluar dari sisi yang berbeda. Sebagai akibatnya, aliran dari runner Turgo dapat masuk tanpa batas oleh cairan yang bercampur dengan jet yang baru masuk.Selanjutnya, turbin turgo dapat memilki diameter runner yang lebih kecil dari pada Pelton namun memilki daya yang sebanding.
Turbin Turgo memilki beberapa kerugian. Pertama, turbin Turgo lebih sulit pembuatannya dibandingkan dengan turbin Pelton karena bentuk baling-baling lebih kompleks. Kedua, tampilan turbin Turgo merupakan muatan aksial yang kokohpada runner dimana hares menyediakan kecocokan poros pada ujung lobangnya.
e. Turbin Crossflow
Turbin Crossflow sering juga disebut dengan turbin Banki, Mitchell atau turbin Ossberger. Turbin Crossflow terdiri dari sebuah tong berbentuk penggerak (runner)terbuat dari dua bush piringan yang terhubung dengan lingkaran terdekat oleh beberapa gerigi yang melengkung. Turbin Crossflow memiliki penggerak horizontal pada bawah kotaknya (tidak seperti Pelton atau Turgo yang dapat
memiliki runner horizontal atau vertikal). Pada operasiannya, pipa berbentuk kotak secara langsung memancarkan air sepanjang runner. Air mendorong gerigi dan memberikan banyak energi kinetik.
1.3.8. Saluran Pembuang Akhir (Tail Race)
Saluran pembuang berfungsi untuk mengalirkan air keluar setelah
memutar turbin, dan mengalir kembali ke sungai dan Saluran pembuang akhir (tail race) direncanakan berbentuk persegi empat dari pasangan batu.
A = b x h Pers.II. 5
V = Q / A Pers.II. 6
P = b + 2h Pers.II. 7
R = A / P Pers.II. 8
Rumus Manning : V = 1� x S1/2 x R2/3 Pers.II. 9
S = [ (n x V) / R2/3 ]2 Pers.II. 10
1.3.9. Daya Energi Listrik
Pada prinsipnya pembangkit tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik dengan menggunakan turbin air dan generator. Daya (power) teoritis yang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan persamaan empiris berikut (Arismunandar dan Kuwahara, 1991) :
Dimana :P = Tenaga yang dihasilkan secara teoritis (kW), Q = Debit pembangkit (m³/det) Heff= Tinggi jatuh efektif (m), 9,8 = Percepatan gravitasi (m/s2).
Seperti telah dijelaskan bahwa daya yang keluar merupakan hasil perkalian dari tinggi jatuh dan debit, sehingga berhasilnya suatu usaha pembangkitan tergantung dari usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang besar secara efektif dan ekonomis. Selain itu pembangkitan tenaga air juga tergantung pada kondisi geografis, keadaan curah hujan dan area pengaliran (catchment area) (Arismunandar dan Kuwahara, 1991).
Penentuan tinggi jatuh efektif dapat diperoleh dengan mengurangi tinggi jatuh total (dari permukaan air sampai permukaan air saluran bawah) dengan kehilangan tinggi pada saluran air. Tinggi jatuh penuh adalah tinggi air yang kerja efektif saat turbin air berjalan (Arismunandar dan Kuwahara, 1991).
Adapun debit yang digunakan dalam pembangkit adalah debit andalan yang terletak tepat setinggi mercu yaitu debit minimum. Karena pembangkit ini direncanakan beroperasi selama 24 jam sehari semalam (Arismunandar dan Kuwahara, 1991).
Daya yang masuk atau total daya yang diserap oleh suatu mikrohidro merupakan daya kotor ( bruto ),P gross. Daya yang biasanya disampaikan adalah daya bersih ( P net ). Keseluruhan efesiensi yang mempengaruhi daya ini
P gross didapat dari head gross ( h gross ) dikalikan dengan debit aliran ( Q ) dan dikalikan dengan percepatan gravitasi; yang diambil 9,81. Sehingga, didapat persamaan dasar kekuatan air pada mikrohidro yaitu :
Gambar 2. 3 Efiesiensi pada skema PLTMH
Energi yang dilepaskan didapat dari berat air yang jatuh dikalikan dengan tinggi jatuh vertikalnya. Berat jatuh didapat dari massa ( m ) dikalikan dengan percepatan gravitasi. Sementara tinggi jatuh vertikal merupakan harga h gross.
Energi yang dilepas = m x g x h gross Joule Pers.II. 12 Karena berat air merupakan perkalian antara berat jenis (p) dengan volume air ( V), sehingga didapat :
Saat air masuk ke turbin dengan debit tertentu, energi yang dilepas dapat dinyatakan dalam kondisi daya ( power ), dimana Power merupakan energi yang dilepas persatuan waktu.
P gross = p x Q x g x hgross Joule/detik atau Watt Pers.II. 14
Dengan memasuki harga massa jenis air ( p air ) = 1.000 kg/m3, dan percepatan gravitasi ( g ) = 9,8 m/detik2. Daya yang dihasilkan pada turbin akan banyak berkurang dari daya kotornya ( P gross ), karena kehilangan akibat gesekan pada pipa pesat (penstock) dan pada turbin. Daya yang keluar pada generator berkurang lagi akibat kurang efisiennya sistem kerja dan generator. Selanjutnya, pada transmisi power hilang, dengan daya akhir yang mampu dihasilkan dan didistribusikan kepada penggunaan listrik mikrohidro ini hanya mencapai setgengah dari kapasitas daya kotornya (Pgross). Nilai efisiensi keseluruhan (e0) cenderung berkisar antara 0,4 hingga 0,6.
1.4. Penerapan Teknologi Mikro Hidro
Sekarang ini masih menghadapi berbagai kendala, sehingga baru sebagian kecil dari potensi tenaga air yang ada di daerah irigasi dan sungai-sungai kecil diseluruh Indonesia yang sudah dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga mikro hidro. Kendala utama yang perlu diatasi dengan sebaik-baiknya adalah bahwa sampai sekarang teknologi mikro hidro belum dapat mencapai nilai komersial
yang baik. Mikro hidro masih disebut secara pesanan, sehingga mikro hidro dengan kehandalan tinggi yang disebut dengan teknologi maju membutuhkan biaya investasi awal yang besar. Sebaliknya, mikro hidro yang dibuat dengan menggunakan teknologi sederhana, walaupun tidak membutuhkan biaya investasi awal yang besar, pada umumnya mempunyai kehandalan rendah dan masih memerlukan biaya pemeliharaan yang tinggi untuk menjamin kelangsungan operasinya. Selain itu, mikro hidro yang kehandalannya rendah sering mengalami gangguan pengopersaian yang dapat merugikan konsumen (Endardjo, et all, 1998).
Pengembangan rancang bangun mikro hidro standar PU dimaksudkan sebagai upaya standarisasi untuk mengembangkan mikro hidro standar yang mempunyai kehandalan tinggi dengan biaya investasi awal yang layak (Endardjo, et all, 1998).
1.5. Identifikasi Potensi dan Pengukuran Debit Air Informasi yang harus didapatkan antara lain adalah:
• Debit air sepanjang tahun termasuk debit minimum dan maksimumnya
• Layout PLTMH yang optimal yang terdiri dari dam/bending pengalih (intake), saluran pembawa (headrace), bak pengendap (setteling basin), bak penenang (headtank), pipa pesat (penstock), rumah pembangkit (power house), dan saluran buang (tailrace).
• Ukuran dan panjang jaringan transmisi dan distribusi listrik dari rumah pembangkit ke konsumen
• Perkiraan kebutuhan listrik dari sektor domestik, industri kecil dan fasilitas sosial yang akan tersambung di kemudian hari.
1.6. Kualitas Air
Saat dilakukan survey tidak tampak adanya tanda-tanda kehawatiran tentang kualitas air. Hal ini juga ditunjukkan oleh adanya ternak masyarakat yang memakai air sungai ini sebagai saluran irigasi.
BAB III