Analisis Pembangkit Listrik tanpa
Bahan Bakar Minyak (BBM)
Hamri(1) dan Zulkifli M.(2) (1)(2) Teknik Mesin, Universitas Muslim Indonesia
e-mail : [email protected]
Abstrak
Roda gaya umumnya digunakan pada mesin (engine), mampu menahan perubahan kecepatan rotasi. Energi mekanik inilah yang akan diubah oleh generator menjadi energi listrik. Pada pembangkit listrik berbasis roda gaya ( flywheell) . Penelitian ini bertujuan Mengidentifikasi karakteristik sumber energi tanpa bahan bakar untuk diggunakan sebagai pembangkit listrik, sebagai solusi tingginya harga listrik untuk, Metode yang dignakan adalah eksprimen, pada mesin (alat) kemudian melakukan pengujian pada beberapa beban roda gaya yang digunakan, input dari PLN menggunakan motor listrik 2 HP menghasilkan output dari generator listrik 2760 watt pada putaran roda gaya 1450 00 Rpm lama siklus kerjanya adalah 45 detik.
Kata Kunci : Listrik tanpa Bahan Bakar
A. PENDAHULUAN
Sejak ditemukannya energi yang modern, yaitu bahan bakar fosil, energi listrik dan nuklir peranan energi terbarukan sangat didambakan , terutama dinegara maju. Namun terjadinya krisis minyak pada
era 1970-an dilanjutkan dengan
meningkatnya kesadaran kelestarian
lingkungan global, potensi energi
terbarukan sebagai sumber energi alternatif kembali mendapat perhatian(Hamri, 2008) Dengan meningkatnya kebutuhan akan energi listrik, pada saat sekarang ini
komsumsi energi listrik sangat
berhubungan langsung dengan tingkat
kehidupan masyarakat serta derajat
industrialisasi suatu negara. Berbagai kegiatan penelitian yang telah dilakukan dalam rangka menghasilkan energi listrik untuk memenuhi kebutuhan, baik industri maupun rumah tangga.
Peningkatan penggunaan energi
listrik dapat dijadikan sebagai indikator meningkatnya kemakmuran suatu
masyarakat. Namun pada waktu yang sama timbul masalah dalam upaya
penyediaannya. Hal ini disebabkan
semakin menipisnya persediaan
minyak bumi di Indonesia.
Perkembangan teknologi dan
perindustrian serta pertumbuhan
penduduk yang pesat membuat kebutuhan akan listrik terus meningkat setiap tahunnya. Dua abad lalu manusia menjadi amat bergantung kepada bahan bakar fosil seperti minyak ,batu bara, dan gas alam untuk menghasilkan energi listrik. Ketika sumber BBM itu mulai menipis (terlihat dari harganya yang
semakin mahal), manusia berusaha
mencari energi alternatif.
Beberapa energi alternatif yang dapat digunakan diantaranya, energi angin, pembangkit microhydro, bahan bakar biodiesel, bioethanol, pembangkit listrik solar cell dan lain – lain. Untuk
mengembangkan salah satu energi
alternatif tersebut, maka dalam hal ini akan dirancang Peningkatan Energi Listrik
Alternatif dengan memanfaatkan putaran roda gaya.
Putaran roda gaya menyimpan
momen inersia. Saat berputar momen ini akan dikonversi menjadi bentuk energi kinetik. Ketika dibandingkan dengan alat penyimpan energi lainnya (seperti baterai elektromagnet), roda gaya memiliki daya yang tinggi, pengisian energinya lebih besar dan siklus kerjanya bertahan lama. Roda gaya rotor dilengkapi oleh bantalan magnetik non – contact yang menghasilkan kerugian gesek yang rendah. Untuk menyimpan energi kinetik, motor/generator mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, begitu sebaliknya
B. METODE PENELITIAN
Pembangkit Listrik Tanpa BBM yang Berbasis gaya flywheel) adalah pembangkit yang mengandalkan energi kinetik dari
roda gaya menghasilkan energi listrik.
Gambar 1. Diagram Pembangkit
Prinsip kerja dari pembangkit listrik seperti pada Gambar 1 adalah bahwa pada saat mau dijalankan saklar Sb yang di off kan dan saklar sa di on kan, . Jadi motor listrik memutar roda gaya(flywheel) dan
roda gayamemutar generator hingga
generator membangkitkan tegangan.
Ketika saklar Sb dibuka dan Sa ditutup maka diharapkan bahwa energi sisa yang tersimpan di roda gaya akan cukup memutar generator sehingga generator
mempunyai tegangan yang cukup untuk mensuplai motor listrik . Motor akan kembali mensuplai roda gaya dengan torsi
yang cukup. Demikian sampai
berlangsung proses pembangkitan listrik yang cukup di generator secara terus menerus dan proses pembangkitan energi mekanik yang cukup di motor inilah yang dinamakan pembangkit listrik tanpa BBM berbasis roda gaya atau flywheel.
1. Energi Kinetik Roda Gaya
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena adanya pergerakan dari suaru benda . Makin besar kecepatan benda bergerak makin besar energi kinetiknya dan semakin besar massa benda yang bergerak makin besar pula energi kinetik yang dihasilkan. Untuk menghitung energi kinetik sebuah benda maka digunakan persamaan :
Ek = ½ I 2 ...1)
Dimana
Ek = Energi Kinetik (J)
I = Momen inersia roda gaya (kg.m2),
ω = kecepatan sudut roda gaya (rad/s)
Roda gaya merupakan benda yang
memiliki massa dan dapat berputar maka dari itu roda gaya memiliki energi kinetik rotasi, selain itu flywheel memiliki kemampuan untuk masih menyimpan energi ketika suplai diputuskan, maka dari itu energi kinetik yang tersimpan tersebut bisa dikonversi menjadi energi listrik. 2. Energi Listrik
Energi listrik adalah energi yang digunakan untuk menghidupkan peralatan-peralatan listrik. Sedangkan daya listrik adalah energi listrik per satuan waktu. Untuk
mengetahui besaran daya listrik maka Roda gaya /flaywhee l Generator Motor Listrik Beban Sumber Listrik PLN Sa Sb
P= V.I ... (2)
Dimana
P = Daya (W), V = Tegangan (V), I = Arus (A)
Dalam satuan SI satu watt
didefinisikan sebagai satuan yang sama dengan kerja yang dilakukan pada satu joule setiap sekon. Untuk mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik dibutuhkan sebuah peralatan yang disebut dengan generator listrik.
Untuk menghitung moment inertia gaya
Dimana :
M = Massa roda gaya dan R = Jari-jari roda gaya Menghitung torsi roda gaya :
T = I α ………..……..( 4 ) Dimana
I = Momen inertia roda gaya α = Percepatan sudut
3. Komponen Pembangkit Listrik Berbasis
Roda gaya.
Pembangkit listrik Tanpa BBM
berbasis roda gaya terdiri dari : motor listrik , roda gaya, dan generator yang
terkopel satu sama lain dengan
menggunakan transmisi mekanik.
Transmisi mekanik yang digunakan pada pembangkit listrik adalah roda gaya terdiri atas beberapa komponen antara lain : poros, bantalan, sabuk V dan puli. Rangkaian pembangkit listrik ini dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Skema Pembangkit
C. HASIL DAN PEMBAHASAN
Energi Input motor listrik bersumber dari PLN di besarkan oleh roda gaya sehingga mampu menggerakkan sistim output generator. Nilai output lebih besar dari pada input bergantung pada Rpm dan torque roda gaya. Di samping itu energi input juga memiliki T (second) batasan untuk menggerakkan sistem roda gaya mengalami kerugian pada saat pembebanan (Generator) P 1600 watt turun dan
mengalami ke untungan pada saat
pembebanan (Generator) P naik 1600 watt sampai 2700 watt Dari grafik di atas penggunaan P Out sangat berpengaruh pada waktu kerja kemampuan alat tersebut sehingga dapat di simpulkan penggunaan P Out yang besar akan memperpendek kemampuan alat tersebut dalam melakukan siklus kerjanya
Gambar 3. Grafik Hasil pembangkitan
Listrik Sumbe r Beban Flay wheel Motor Listrik Bantala n Sabuk / belt 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1 2 3 4 5 D aya ( W at t)
Grafik Hasil pembangkitan
D. KESIMPULAN DAN SARAN D.1. Kesimpulan
Dari pengujian, analisis, dan pembahasan
yang telah dilakukan, maka dapat
disimpulkan sebagai Desain sistem alat yang paling bagus dapat di simpulkan dari
pengambilan data hasil analisis
mengunakan input dari PLN menggunakan motor listrik 2 HP menghasilkan output dari generator listrik 2700 watt pada putaran roda gaya 1450 00 Rpm lama siklus kerjanya adalah 45 detik
D.2. Saran
Diperlukan penelitian lanjutan tentang waktu hidup dan mati kinerja alat dalam melakukan siklus kerjanya sesuai dengan rancangan agar bisa stabil sehingga alat tersebut bisa stabil. Untuk pengujian lebih lanjut perlu dilakukan penelitian mengenai analisa dan ujicoba berat roda
gaya, karakteristik kekuatan rangka,
efisiensi sistim penghubung ( pulley dan v
belt)
DAFTAR PUSTAKA
Anggi D. A. (2015). Pemanfaatan WRF-ARW Untuk Simulasi Potensi Angin Sebagai Sumber Energi di Teluk Bone , . Jurnal Material dan Energi
Indonesia , 17-23.
Arif Febriansyah Juwito 1, T. H. (2013). Optimisasi Energi Terbarukan dalam Pembangkitan. JNTETI, Vol. 2, No. 3,
Agustus 2013 , -.
Azly,Rahmad. 2017. Menghitung
ratio,Putaran dan kapasitas.
(http://kumpulan-ilmu-pengetahuan umum.blogspot.co.id/2017/06/menghit
ung-ratio-
putaran-gearbox-dan-kapasitas.html,Diakses pada tanggal 1 November 2017)
Conteh A.Michael, et al. 2016. “Composite
Flywheel Material Design For High-Speed Energy Storage”. Applied
Research and Technology. 14 : 184 –
190
Generator 2017.
(https://id.wikipedia.org/wiki/Generato r_listrik., Diakses pada tanggal 17 Agustus 2017).
Han Yongjie, et al. 2012. “General Design
Method of
Flywheel Rotor for Energy
Conteh A.Michael, et al. 2016. “Composite
Flywheel Material Design For High-Speed Energy Storage”. Applied
Research and Technology. 14 : 184 – 190
Edwaren Liun, S. (2014). Perbandingan Harga Energi Dari Energi Sumber Energi Baru , Jurnal Pengembangan
Energi Nuklir Volume 16, Nomor 2,
119-130.
Generator 2017.
(https://id.wikipedia.org/wiki/Generato r_listrik., Diakses pada tanggal 17 Agustus 2017).
Hamri, dkk, 2018, “Pemanfaatan Minyak jelantah Sebagai Alternatif Bahan Bakar Mesin Diesel” , Makassar Han Yongjie, et al. 2012. “General Design
Method of Flywheel Rotor for EnergyStorage System”.
Energy Procedia. 16 : 359 -364
Kholiq, I. (2015). Pemanfaatan Energi Alternatif Sebagai Energi Terbarukan Untuk Mengdukung Subtitusi BBM BBM. Jurnal IPTEK , 75-91.
Kim. J.Seong, et al. 2014. “Design And
Fabrication Of Hybrid Composite Hubs For A Multi-Rim Flywheel Energy Storage System”. Composite
Structures. 107 : 19 – 29
Muhammad Agus Sahbana1, A. S. (2018).
Pemanfaatan Pembangkit Listrik
Tenaga . Conference on Innovation and
Application of Science and Technology (CIASTECH 2018) , 693-702.
Energy Generator. International Journal of Scientific and Research Publications, Volume 4, Issue 12, December 2014 1 , 1-4.
Prarit Rajput1, H. U. (2017). Free Energy
Generator. nternational Research
Journal of Engineering and Technology (IRJET) , 1832-1834
Textbook of Machine Design”.
Eurasia Publishing House (PVT) LTD, Rah.
Sarojo, Ganijanti Aby. 2011. “Mekanika
