Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh) dengan Desain Turbin Air Crossflow

(1)

Snnptah

j\"dsiohat

ktpt

_X

fT

UtlS

2At t

PERANCANGAN PEMBANGKI

DENGAN

DEaAilfflEif li$tEAS[I3#rDRo

(plrMh)

Umar'}lasvim

A\J.ari

_._Ati

I.ri \\ahludi

r)..2 r. 1) _JL,,r.in't

ekrik I

_teLrro

Fakrrtra, rer-r

ir

r

ni"cr,ir*

i,r],r,,r,,.l-,ti\ r,,

_su,.rk

,rra

Jt.Ahmad yani..tromot pos r pabet.n

X*,. *r.

ir,^r".,

1r",

.,

E_mait : umarhacarrabdatl-rut,oo."o.;a

-,.-,,.,,.,,

pemoargkir

tis*rk

l.n"a,

,,k

oh,o

{b"t"k'

o'urdns dar i 200 i\w),

yan",,.ln""r-,,""-tl]-1'l',

"ddrah pembinskrrJr,ni[ be,skala kecil

rLt

ni

'.*"',r,

',.iL'.;;r"'i:frI:l^:"jc''i'

ra') air rbasdi sumber penshd';r _energi. hngtunian PITVH drpil,n

1""'r"i",'YI ""

hvak disebu! cledn energv (-arena ramah

da,an

_1"-rawaun

d;; ;;,;;j#"J;'il':lil"';"".1i11

Y,l._:p"rai',an

,enam,aan

ffi'J

1fllli:ill!IH*ifi:.*:l.ii:,,

r:'"'iT;;

:;,.;;::lli-

::iJ",TJ1l:,Jfl

o"-p"a;"i.,i.p"ai1i,'.;';;;:r"il;fl:li

d-u-c,l:'"rlow renasJ _{air )ans}_digunrkan

dapar untukmengeEhui

,p,r."r,

*,,i,i,i,,*.'li"e.:"""T"119:'i,1',l"jyn.Pereri;nbenrjuan

;:T"il.JJ1,,'::lt^

*::f;."ilfs

i:-:i:,,,*,^'il".:.ift

"

5,!l*11"-i:fl

nobi,

,ebdadi

*",r".,,

_-,i1,

"lll-lrer

ruorm

dds-n

mengh:bu,isran

"rremaror oon _lo.,rne.nrr

i.:(ari,;,; s;;i'p -',"":

uc

sa.l p,pd

perlton

_berd,ne:er

i,u,p","nr,,o,"n,l,*i,.r,*i,#;:';,":;":::::::.-::'j

e,h

r o

<..nn,

.r,.rl,n*

;-tl,,

tri,if

ri;il*;,'u*'.".x;i*r*,*ri*:*lt,l-*#;

IGta Kunci : c.ossflow, pLTMh, _altemalor

PENDAIIULUAN

tssN

1112-9612

Pemrnfaatan potensi sumber dava

.ebuah energi rerbarukan berupa

**;,'

i]'.1,.0I'*

''"angrr

poren'ial unruk membangkirkan

amue.moangt<;rL;srriiTe;";il|,f,;;).:

rr5rrrk'ljengan pe' nas rn ganpen rbang( ir listrikrena-ga _eir

\nusu.nJadidaerahrerpenci,masihoerluditemh,,ola-_-rjL^,r--,

,.

fPLfMHl

banlak.ekatigunungda,r

air

_reriun

r"np

6-T.bjlg,

ju'1"1;1"'a"""t 6;

Indone:'

dae,ai,erpcncil

ai

rnao,..L

elrmdinidllaatJ'drr'ccdra

*t,,"",

a"ii'r""iii'oi',r*

'oTi

.sebagaiirernarilpemba"er.;,r;""ii;.r*r"r-

- ""9

belLrmterian"ikiuoiel,alirdnli'rrilrPI _N,

;rn*:t**[lllfi,ffi

[:]:?#itr'ii,!',",,i;'"':,1

",,,,

i,?tJ,.?t,*o*,#,rE

e*

;,iki"t,i"*l(.";*r',::;;il;il:''**'*"

pemasanganpembangkitri"t _{ikt".ugurikro;l'f,rX".f;unvadiadakanpenelitiandanpengembargantentang}

oenganmen8gunal.,ansislemcerak

mirins

ai_"", ;:."

.,,-,

-

PLTMH

radisrsrem(era(

-i.i.i;di"'o

air

tidal'renahanp,idd.ebu"hbendungan.

;"J"';'llti*U|;:I:1np"o'"'r"'Ji'l";,'u,n,".*,,'n,.,*"li''"

*,,..1]

'.t,'"gerr,"ri,,,id,Ib,,i;i],.,,*,n,,,r,,,i,,'''

di(embal:].Jnlasir'er'i,.,,,sen,.,ti. akand ia rrrr,cnl,err.rramr u,

rirrlilr,,ii,il,.,irlt

"n8"J,"nrrmend-r.,,

g; rir i.i;,..

cir

i'rrarrnirrir:rrl.rrs^a(anm.,",,"*",g.,,.^,;,,;i,;::*,,liit-.,,.,Ianmernu,d,ra,roro.,Lrbin.

,

, ,

;:;i'

'[]i::

i::l

,:'i

i,:li,';rro'1

L'"d'

r''nL'r

et

r,

,'it

'.'',s,,

,,,:r'"r ,.r,"-

,o

,

.

',,,,,J,s

reu,ssur,,

,,;i,

.'.;,..

r";

*,riji:r)

.\

'e'

r'.(r

I.rl\r-'r'(l-r

\,,k-r.,,

,.,

r,,...r,r.-orburr.Jrn

diopera'i(an;;;;,;

,.i,"ij"li

''rJ rgr JrL'dnd.r's rer'e"r

ieni'L,D,)!,

K".e,ud.,pJl

(2)

Sinpasium Ndsional RAPI X F'l

UMS

20t

t

_ISSN_:_l1l2-96t2

Kotrdisiiir

Air

merupakansumberenergi

yang

_{murahdanrelatifmudahdidapat, karenapada air}

tersimpanenergipotensial (pada airjaruh) danenergikinetik (pada air mengali;).

Besarnyatenaga air yang tersediadarisuatusumber air bergantungpadabesamya head dan debit air.

Dalamhubungandengan

reservoir

air

maka head

adalahbedaketinggianantaramuka

air

pada reservoir dengaomuka

ah

keluardarikincir air/turbin

air.

Total

energi

yang

tersediadarisuatu

reservoir air adalahmerupatanenergipotensial air yaitu :

E = n9h... -...(t) dengan

h^dalahhedd (rn)

3aaaf af rpercenatane,avitast

({)

/

r\

Dayamerupakanenergil ia psaruann a ku _|

:

| . sehinggapersam aandapatd inyalalGn sebaga i :

\r./

Em

I,E\

Denganmensubsirusikan P terhadapl

'(r/

-'

_{ldanmensubsirurikan}

pp

_rerhadapl

?

_lmaka_:

'lr./ --'

P =

Nsh...

...(2)

dengan

P adalahdaya (watt)

/ r\

Q

adalabkapasiasat;ratl

L

I

\sl

P

oaAona"n

it^

^i,

(

E\

\m)

Selainmemanfaatkan

air jatuh

hydropower dapatdiperolehdarialiran

yang _{tersediamerupakalenergikinetik}

_l

u=,

...(r)

denganv adal ahlecepatan"l

irr,

"i,

f4)

\r./

Daya air yaDg tersediadin ?takansebagaiberikut :

t_

,=;tu'----*- ....

(4)

ataudenganmenggunakanpersamaaniontinuibs O

=,4rmaka

l_

p=

,oAv'

_

-

...(5)

dengan

ladalahluaspenampang atitan air (m'?)

air

datar.Dalamhalinienergi

.Pemilihanjenisturbindapatditenrukanb€ asarkankelebihandankekurangandarijenis_

jenisturbin,

khususnyalrntuksuatudesain

yang

_{sangatspeisifik.padatahupawal,}

pemilihanjenisturbildapatdiperhitungkandenganmempertimbangkan _{parameter_parameter}_khusus

yang _{mempelgaruhisistemoperasituftin, yaitu}_:,,kecepatanspesifik. _{Ns',, yang dldefinisikandengan}

formula:

(3)

S)np\tun

lrsian,tl RtPl X

Fr

LMS

20tl

Dengan:

N = kecepataDputaranturbir, rpm P = maksimumturbin output, kW

H

-

ieadefektif,

rn

Output turbindihitungdengan formula: p :9.81.Q.H.ih...(7)

Dengan :

Q

= debit air, m 3 / detik

H

= efektifredd, m

ilt

= efisiensiturbin = 0.7 - 0.8 turbincrossfio*,

Turbin

Crossflo\v

Salah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal _{dengan nama}_{Turbin Michell-Banki}yang merupakan penemunyaTurbifl crossflow dapat dioperasikan pada debit

20

litres/sec hingga

l0

mr/sec dan head antara 1 s/d 200 m.

Turbincrossfl owmenggunatannozlepersegipanjarg

yang

lebarnyasesuaidenganlebar

runner.Pancaran

air

masukturbindanmengenaisudusehinggaterjadikonversienergikinetikmeniadieoergimekanis.Air

mengalirkeluarmembentursududanmemberikanenerginya (lebihrendahdibandingsaatmasuk) kemudianmeninggalkanturbin.Rutuier

dipasangpadasepasangpiringanparalel. METODE PENELTTIAN

turbindibuatdaribeberapasudu

yatg

vang

Studilkerature

Observasi / Pengumpulan data meliputi Perancanganalat

Allaiisa data

Pengambilankesimpulan

HASIL

PENELITLA.N DAN

ANAIISA

Data penelitian berdasrkan pada hasil pengujian pembangkir

listrik

tenaga mikohidro dengan menggunakar turbin crossflow.

Data

yang dipergunakandalampengujianinimerupakan data

diperolehlangsungdaripengukurandanpembacaanpadaalatukurdenganmenggunakarperaiatanpenduk

ungpenelidan :multitester,tachometer, pjpapesat (penstock),puli(pulley), altemator,

turbin

air crossfl orv, satruk (V-belt), baterai/aki moior

Metodologipenelitian yang dilakukandalampenelitaninimeliputi:

a. b. a.

d.

abel Turbin

A

Hari Jam Debit

trn1..i

PutaranTurbin

(Rpm)

(A)

Tegangan

(v)

Tinggi

(-)

Rabu

09 00

0,095

1654 3.12 I1,3 0,865

0,091 ₁₅₂₃

3.4 10.5 0,865

0,093 ₁₆₂₈

2.26 t0 0,865

r 5.00

0,095 _954.7

10.6 0,865

0.096 ₉₅₆₄ _4,t2 _l0.r) 0,865

0,092 _910.6 _1.01

10,4 0,865

Kamis 09.00

0,091 _l5_tg _3,19

10.:l 0,865

0,091

1661

i.79

10.5 0.865

0.093

(4)

S!rtf)siuD] Nosiohal

klPl

X

Ff UMS

20t

t

Kanis t5 00

0,091

16.19 4.03 10.6 0,865

0,093

1626 1,97 10,5 0.865

0,094

1638 3 9't 10.i 0,865

Jurrat

09.00

0,093

1654 3,98 10.5 0,865

0,09,1

1628 3.96 10,.1 0,865

0,093

1629 3,99 10.5 0,865

15.00

0,093 ₁₇₅₂

3-90 10,4 0,86s

0,096

t'762 1,89 10.4 0,865

0,096 ₁₇₆₅

3.91 10,4 0,865

Sabtu

09.00

0,098 _r683

196

l0.l

0,865

0,09'7

1655 3,95 10.3 0,865

0,097 ₁₆₅₃

3-93 10,3 0,865

I5.00

0,098

1646 3.99 10.2 0,865

0,098 _r680

3,98 10.3 0,86s

0,09'7 _t689

1.96

l0,l

0,865

Nlinggu 09.00

0,098

1716 3.90

t0.l

0,865

0,098

1755 3.91 _t0.1 0,865

0,099 _I708

3.87 10,2 0,865

i5.00

0,098

1682 t-93 10.1 0.865

0,099

1736 3.87

Ir

0,865

0,098

1654 3,89 10.2 0,865

?:rler:::r::(:::rert!!::!.,r:..

l

.

Camba. lGrafikhubunganantaraputaranaitematordengankecepatanair

.

Aialisa perclehar daya pada tegangan anrara l0 Volt sampaadeflgar 11,3 Volt. Rata _ raia

da) a alternator meDurut pengukuran selama penelitian adalah:39.85 Waat

-

Dalam penelitian ini didapatkan pe.garuh besar kecilnya debit air terhadap daya altemator.

PengarLth besar kecilnya debit air terhadap daya altemator, Da].a Alternatol menurut perhitungan.

P

s Q.h.

lt

Dengxn:

P : Daya _{Aliernator, Wan}

e;

Gaya Cravitasi. m/s']

Pi

Debir air, m]/s

1r: Tinggi, m

i,

:efisiensiturbit]= 0.7 - 0

I

l

I

(5)

stntDstuht L'r\tondt RApt

x

Fr

L VS

-:a1

t

tssN

_11t2-9612

Besar kecilnya debit

air

dalam kurun rvaktu tertentu berdampak besar terhadap daya yang _{dihasilkan oleh altenrator.}

Putaran

turbin

air

_{mempengaruhi daya yang dihasilkan alte.nator. Semakin}_cepa!

putaran

turbin

maka daya yang dihasilkan

oleh

_{alterraror semakir besar. Selain iru}

j;ga

dipengaruhi oleh kondisi accu, karena semakin lama pengujiafl maka menyebabkan semakin

besar drop energi accu. Hal ini dapat dilihat pada Cambar 2

:i

M.M

Dandekardan

K.N.

Shalha.tggt.

jaka

a:Penerbituniversitasindonesia

Makalah " P e n gguildant ur b in c r o:s -fl :N padape m b an gki

t

Gambar 2. Diagram Batang pengaruh putaran _turbin_dan_{Da)a Alternator}

menurut peDgukuran.

_.

Daya altemator menurur pengukuran

jikr

_{dihcrrdingkan dengan}

dala

_ahemator_menurui pe.hitungan terdapat adanya perbedaan. _Berdasark.n_perhiaLingan

e;rgi

_{kinctik daprt}_dilakukan dengan lner.gacu pada debii

air-P =

!

o,4v'

2

.

Penelitian menggunakan pipa

per.$o.i

dengan tras 0,0127 m, dan debir air yang bekerja pdd" turbin air anrdra U.09

t sampridenSan00oo,senadensira.air,ebesrrt000kpmi

Besar Lecilnya debit airjuga mempengaruhi keceparan purar lurbin

rir.

PENUTIJP

Pembahasan di atasdapatdiambilsuatukesimpu,an, _antara_lain:

Pengaplikasianturbin

air

crossflowsebagaipembangk;tlist iktenuga air, dapatdiketahui ouiput yarg

dihasilkan.Tegangan, arusdandaya ya,rg dihasitkandari alternatoir mobildarihasitpenetitiantertinggi

ll.3

Volt,,4.i9

Ampere, dengankecepatantenrnggi

I76j

_Rpm,_{kemudirnhasil lang terendah}

10 Volt,

2.26

d'npere dengankecepatanterendah oJ0.6 _Rpm,_{benganbesarbebanlamp'uterpasang 45}

Wan. Sehinggasemat incepalpuldran atrernaror ma(alem;kinbesa;output _Iane ditrajjjkan DAFT-{R

PUSTAI'{

Jonn] Ha\ianroDeputiManajerE\a,UasiDiklaLdan _{A..e.sment pLN pusdillaD00g}

B kuPenlbangkitlistrihenaga

Ab.

teltaganlikrohirha" PuguhAdiSakiyo; ST, PuslitbanglprekhanBal itbangDephan. _Artikel

pe tn b d ng ki t I is n. i kt en d gan ikro h idr ol.nh! k.taeraht erp e nc i l.

HASIL DISKUSI

Ianva

:

Bagairnana perrgondisian _{aliran air}_?

Jc\nb:

Pada sungai,/lerjunan

rir

enggunakan pipa pVC

'I'anya

i

tsagaimana pengguoaan Hukum Bernou i?

Jawab

:

Lebih

_{penting pada head}

dan

_debir

air.

penbahasan

rlari

_{rnasalah tersebut}

belum dilakukan karera menang penelitian turbih masih sederhana

Tanya

:

Aliran air sungai parnmetcfllva bagairnana? [image:5.595.76.540.52.317.2]