Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran Bali

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan VIII - 2017 (47-50) ISSN 2338-414X

*Korespondensi: Tel./Fax.: 0816 4748 992 E-mail: [email protected]

Teknik Mesin Universitas Udayana 2017

1)Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran Bali

IIndonesia sebagai Negara yang sedang berkembang dengan jumlah penduduk yang semakin bertambah, memerlukan persediaan energi yang semakin meningkat. Dengan semakin berkurangnya material fosil sebagai sumber energi, saat ini dan dimasa mendatang pemanfaatan energi terbarukan terus ditingkatkan. Salah satu kekurangan dari sumber energi terbarukan adalah tergantung pada alam. Gravitasi bumi dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi yaitu sebagai salah satu alternatif pembangkit tenaga listrik yang memiliki kelebihan diantaranya : skema operasional yang sederhana, hanya mengandalkan gaya gravitasi bumi untuk memutar turbin, dapat dibangun di berbagai tempat dan ramah lingkungan. Metode yang dilakukan yaitu menggunakan aplikasi perangkat lunak Autodesk Inventor Profesional 2015 untuk perancangannya dan pembuatan prototype dari PLTGB. Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa dari rancangan yang dibuat dan pengujian prototype PLTGB ini layak untuk dikembangkan.

Kata Kunci: Pembangkit Listrik Tenaga Gravitasi Bumi

Indonesia as an emerging country, requires an increasing supply of energy. The declining fossil material as a source of energy, in future renewable energy utilization to be improved. One of the shortcomings of renewable energy sources is dependent on nature. Earth gravity can be utilized as an energy source of power plants, because it have some advantages such as: simple operational scheme, relying only on the gravity of the earth to rotate the turbine, can be built in various places and environmentally friendly. The method used is using Autodesk Inventor Professional 2015 software application for designing and making prototype of power plant. The results show that Earth Gravity Power Plant is feasible to be developed.

Keywords: Earth Gravity Power Plant

Masyarakat yang daerahnya mengalami defisit listrik dan masyarakat terpencil yang belum dapat menikmati fasilitas energi listrik dari Negara, listrik merupakan barang yang mewah. Berbagai faktor penghambat penyediaan energi listrik nasional diantaranya adalah: Indonesia sebagai negara kepulauan yang terdiri atas ribuan pulau, tersebar dan tidak meratanya pusat-pusat beban listrik, rendahnya tingkat permintaan listrik di beberapa wilayah, tingginya biaya marginal pembangunan sistem suplai energi listrik, serta terbatasnya kemampuan finansial.

Sebuah kenyataan yang tidak dapat dipungkiri bahwa Indonesia berada diambang krisis listrik, dimana terjadi kekurangan pasokan listrik disaat meningkatnya kebutuhan akan energi listrik. Sungguh disayangkan karena megaproyek 35.000 MW yang sedang direalisasi pemerintah Indonesia, didominasi oleh pembangkit listrik berbahan bakar fosil yang ketersediaannya semakin berkurang. Tingginya biaya produksi untuk pembangkit listrik berbahan bakar fosil juga mempengaruhi mahalnya tarif listrik di negeri ini.

Melihat kondisi dimana ketersediaan bahan fosil di masa mendatang akan semakin berkurang dan bahkan habis, maka pemanfaatan energi baru terbarukan (EBT) seperti energi air, surya, angin, panas bumi, biomass terus ditingkatkan. Salah satu keterbatasan dari penggunaan EBT adalah di pengaruhi oleh kondisi alam [1]. Dari keadaan tersebut timbul ide untuk merancang sebuah pembangkit yang tidak dipengaruhi oleh kondisi alam, dimana

pembangkit listrik yang dirancang hanya berdasarkan gaya gravitasi bumi.

Pembangkit Listrik Tenaga Gravitasi Bumi merupakan salah satu alternatif pembangkit tenaga listrik yang memiliki kelebihan diantaranya: 1. Skema operasional yang sederhana dengan biaya pembangunan dan biaya pemeliharaannya lebih murah. 2. Hanya mengandalkan gaya gravitasi bumi untuk memutar turbin dan dapat menghasilkan energi listrik dengan tarif dasar yang murah. 3. Dapat dibangun di daratan manapun karena hanya membutuhkan gaya gravitasi bumi untuk memutar turbin.. 4. Ramah lingkungan karena tidak menghasilkan gas emisi dan limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun).

Beberapa rancangan PLTGB yang telah dilakukan ditunjukkan dalam gambar berikut :

Gambar 1. Rancangan PLTGB [2]

(6)

I Made Astika et al. Prosiding KNEP VIII – 2017 ISSN 2338-414X

Dari beberapa rancangan yang sudah ada, dapat dilihat masih adanya kekurangan sehingga perlu dilakukan penyempurnaan. Dalam makalah ini ditampilkan model rancangan turbin gravitasi yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga gravitasi bumi.

Menggunakan aplikasi perangkat lunak Autodesk Inventor Profesional 2015. Rancangan PLTGB terdiri dari 2 bagian yaitu :

1. Turbin Gravitasi

Terdiri dari 5 komponen, yaitu :

Gambar 5. Komponen-Komponen Utama Turbin Gravitasi

2. Pendukung Turbin

Terdiri dari: Bearing duduk ( ), Sistem pengereman , Sistem pendinginan dan pelumasan, Sistem transmisi gear dan Generator.

2.1 Pemilihan Bahan

Karakteristik bahan untuk setiap komponen pembangkit listrik tenaga gravitasi bumi adalah :

a. POTG (Poros Turbin Gravitasi). Bahan untuk komponen ini memerlukan bahan yang ringan, sebab akan berpengaruh terhadap putaran.

Semakin ringan bahan yang digunakan maka semakin mudah poros untuk diputar. Disamping itu bahan juga harus memiliki karakteristik yang kuat terhadap pengaruh gaya tekan dan gaya puntir.

b. RETG (Rel Turbin Gravitasi), untuk komponen ini menggunakan rel dengan ball bearing.

c. LETG (Lengan Turbin Gravitasi), komponen ini memerlukan bahan yang berat dan kuat terhadap pengaruh gaya lengkung dan gaya tarik.

d. Peluncur Turbin, untuk komponen ini memerlukan bahan yang kuat dan memiliki permukaan yang licin.

e. Dudukan Turbin, menggunakan bahan yang kuat terhadap goncangan.

f. Sistem Transmisi Gear, untuk roda gigi memerlukan bahan yang kuat dan ringan agar tidak membebani putaran turbin, dan agar hasil

(7)

I Made Astika et al. Prosiding KNEP VIII – 2017 ISSN 2338-414X konversi putaran dari turbin ke generator dapat

maksimal.

g. Generator, akan sangat baik apabila generator yang diguakan adalah Generator Magnet Permanen.

a. POTG (Poros Turbin Gravitasi)

Komponen POTG dirancang memiliki 18 lorong lengan, setiap lorong terpisahkan oleh jarak yang bersudut 10⁰, namun dalam prototipe hanya menggunakan 3 lengan dan terpisah oleh jarak yang bersudut 60⁰. Titik tengah lorong harus simetris dengan titik tengah poros. Sesuai rancangan prototipe, digunakan bahan besi poros as Ø 63,1 mm x 330 mm.

Untuk memperoleh dimensi yang telah dirancang, besi as di bentuk menjadi komponen POTG melalui proses pemesinan.

Gambar 6. Komponen POTG(Poros Turbin Gravitasi) b. LETG (Lengan Turbin Gravitasi)

Pada pembuatan prototipe ini, digunakan besi plat strip untuk komponen LETG. Perlu proses pemesinan untuk mendapatkan dimensi sesuai dengan rancangan. Proses pemesinan menggunakan mesin Frais/miling dan mesin bor.

Gambar 7. Komponen LETG (Lengan Turbin Gravitasi) c. Dudukan dan Peluncur Turbin

Perhitungan peluncur turbin baru dapat dilakukan setelah mengetahui panjang total lengan saat berada di titik 180 dan titik 270. Bahan peluncur yang digunakan adalah besi plat eser tebal 2 mm. Proses pemesinan untuk membuat lengkungan peluncur adalah dengan menggunakan mesin roll. Sedangkan untuk dudukannya mengalami proses pengelasan.

Gambar 8. Perhitungan kelengkungan peluncur turbin

Hasil rancangan lengkap Pembangkit Listrik Tenaga Gravitasi Bumi ditampilkan pada gambar

berikut :

(8)

I Made Astika et al. Prosiding KNEP VIII – 2017 ISSN 2338-414X

a.

b.

Gambar 9. Rancangan PLTGB

a. Gambar Isometri, b. Gambar Pandangan Samping Kiri, c. Gambar Pandangan Samping Kanan.

Gambar 10. Prototype turbin PLTGB

Dari rancangan dan pengujian prototype pembangkit listrik tenaga gravitasi bumi dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. PLTGB layak untuk dikembangkan karena memiliki berbagai keuntungan

2. Perbandingan panjang lengan antara yang terjatuh dan terangkat agar turbin dapat terus berputar adalah 1: 0,75

3. Dengan menggunakan 4 lengan dan sudut antara lengan sebesar 45⁰ akan dapat menghasilkan putaran turbin yang berkesinambungan tanpa berhenti.

[1] Ahmad Rosidin Talib, I. Nyoman Wahyu S, Abdul Natsir, (2016)

11

[2] http:// 3.bp.blogspot.com/ _XcfEwANLss4/

S9h7VUIrbjI/AAAAAAAAAJo/ hiPi1xvgt3k/

s1600/image+kincir+ gravitasi+ bumi.jpg diakses tanggal 16 Mei 2017

[3] https:// 1.bp.blogspot.com/-bvLM5JHBmgE / VhFcamEsKgI/AAAAAAAAEYU/ K4LTvTDUOcE/

s1600/inovasi.jpg diakses tanggal 16 Mei 2017 [4] https:// energinonfosil. files.wordpress.com/

2014/01/free-energy1.png?w=500 diakses tanggal 16 Mei 2017

[5] Ayu Lusiyana dan Moh Toifur (2015),

Proseding Seminar Nasional Fisika Dan Aplikasinya Sabtu, 21 November 2015 Bale Sawala Kampus Universitas Padjadjaran, Jatinangor

[6] Halliday et al. “Fundamental of Physiscs”, 7^th Edition.111 River Street, NJ, 2005, John Wiley &

sons, Inc.

[7] J.L. Meriam and L.G. Kraige.“Engineering Mechanics – Statics”, 5^thEdition.111 River Street, NJ, 2005, John Wiley & sons, Inc.

menyelesaikan pendidikan S1 Teknik Mesin di Universitas Udayana pada tahun 1994. Pendidikan magister Teknik Mesin diselesaikan di ITS pada tahun 2007 dengan area riset di bidang komposit.