BAB I
PENDAHULUAN
1.1LATAR BELAKANG
Di zaman modern seperti saat sekarang ini masyarakat sangat bergantung
pada kesediaan sumber daya energi. Tenaga listrik sebagai salah satu bentuk
sumber daya energi memiliki berbagai kelebihan kualitatif dibandingkan dengan
sumber daya energi primer lainnya. Dengan adanya tenaga listrik, segala aktivitas
kegiatan sehari-hari dapat dilakukan dengan mudah dan cepat.
Tenaga listrik juga merupakan salah satu faktor yang menentukan
pencapaian sasaran pembangunan nasional dan pengerak roda perekonomian
negara. Tingginya pertumbuhan permintaan akan tenaga listrik tidak dapat
diimbangi oleh pertumbuhan penyediaan tenaga listrik telah menyebabkan
timbulnya kondisi krisis penyediaan tenaga listrik di beberapa daerah, yang hal ini
menyebabkan terhambatnya perkembangan ekonomi daerah tersebut dan nasional.
Indonesia adalah Negara kepulauan dengan jumlah pulau yang mencapai
ribuan. Dari sekian banyak pulau tersebut belum semua pulau yang dihuni
manusia dapat menikmati listrik. Akibat sulitnya lokasi yang tidak dapat
dijangkau oleh jaringan listrik PLN, secara social lingkungan timbul kesenjangan
perekonomian, pendidikan dan kesehatan.
Kemajuan teknologi sekarang banyak dibuat peralatan-peralatan yang
inovatif dan tepat guna. Salah satu contoh dalam bidang teknik mesin terutama
dalam bidang konversi energi dan pemanfaatan alam sebagai sumber energi.
Diantaranya adalah pemanfaatan air yang bisa digunakan untuk menghasilkan
listrik.
Sebagai upaya untuk memenuhi kebutuhan akan tenaga listrik sekaligus
Indonesia dengan wilayahnya yang beriklim tropis dengan curah hujan yang
tinggi dan kondisi topografi yang bergunung-gunung dengan aliran sungai yang
berpotensi untuk dikembangkan sebagai pembangkit tenaga listrik. Potensi ini
sebagian besar tersebar didaerah pedesaan, sementara diperkirakan masih banyak
penduduk desa yang belum menikmati energi listrik sehingga sangat tepat untuk
mengembangkan pembangkit tenaga listrik.
Tenaga air adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Energi
yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis
maupun energi listrik. Pemanfaatan energi air banyak digunakan dengan
menggunakan kincir air dan turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun
atau aliran air disungai.
Salah satu opsi dalam pengembangan sektor energi adalah pemanfaatan
Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro (PLTM) dan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikro Hidro (PLTMH) untuk daerah terpencil yang tidak terjangkau oleh jaringan
listrik PLN. Pembangunan PLTM dan PLTMH tidak memerlukan relokasi tempat
tinggal masyarakat setempat akibat pembuatan bendungan atau waduk. Lebih
jauh, pemanfaatan PLTM dan PLTMH diharapkan dapat menyediakan tenaga
listrik yang murah dan ramah lingkungan serta dapat berdampak pada kesadaran
masyarakat untuk melestarikan hutan sebagai penjaga kelestarian sumber daya air.
Mikrohidro merupakan pembangkit listrik skala kecil, sehingga mudah
untuk diterapkan pada masyarakat, peralatan yang digunakan sederhana, serta
kecilnya areal tanah yang digunakan untuk pengoperasian mikrohidro. Hal ini
merupakan salah satu keunggulan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro, yaitu
tidak menimbulkan kerusakan lingkungan. Mengingat masih besarnya potensi
tenaga air yang belum termanfaatkan, maka saat ini rekayasa mikrohidro masih
sangat dibutuhkan khususnya dalam pemanfaatan potensi pembangkit tenaga
listrik.
Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit
listrik yang menggunakan energi air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai
ketinggian tertentu dari instalasi. Semakin besar kapasitas aliran maupun
ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan
untuk menghasilkan energi listrik.
Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air
yang mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang
memadai.Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan
waktu (flowcapacity) sedangkan beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi
dikenal dengan istilah head. Mikrohidro juga dikenal sebagai white resources
denganterjemahan bebas bisa dikatakan "energi putih". Dikatakan demikian
karena instalasi pembangkit listrik seperti ini mengunakan sumber daya yang telah
disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam
memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan
teknologi sekarang maka energi aliran air beserta energi perbedaan ketinggiannya
dengan daerah tertentu (tempat instalasi akan dibangun) dapat diubah menjadi
energi listrik.
Seperti dikatakan di atas, Mikrohidro hanyalah sebuah istilah. Mikro
artinya kecil sedangkan hidro artinya air. Dalam, prakteknya istilah ini tidak
merupakan sesuatu yang baku namun bisa dibayangkan bahwa Mikrohidro, pasti
mengunakan air sebagai sumber energinya. Yang membedakan antara istilah
Mikrohidro dengan Mini hidro adalah output daya yang dihasilkan. Mikro hidro
menghasilkan daya lebih rendah dari 1 MW, sedangkan untuk minihidro daya
keluarannya berkisar antara 1 sampai 5 MW. Secara teknis, Mikrohidro memiliki
tiga komponen utama yaitu air (sumber energi), turbin dan generator. Air yang
mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dari ketinggian tertentu menuju
rumah instalasi (rumah turbin / power house). Di rumah instalasi air tersebut akan
menumbuk turbin dimana turbin sendiri, dipastikan akan menerima energi air
tersebut dan mengubahnya menjadi energi mekanik berupa berputarnya poros
turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian ditransmisikan ke generator dengan
mengunakan kopling. Dari generator akan dihasilkan energi listrik yang akan
masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum dialirkan ke rumah-rumah atau
Kebanyakan PLTMH dibangun dengan sistim run off river, tidak dengan
kolam tando (reservoir) dimana air sungai dialihkan dengan menggunakan dam
yang dibangun memotong aliran sungai, sehingga daya yang dibangkitkan
tergantung dari debit air sungai. Akan tetapi biaya pembangunan run off river
lebih ekonomis dibandingkan dengan sistim reservoir yang memerlukan
bendungan yang besar dan area genangan yang luas.
1.2TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitian ini dibagi menjadi atas tujuan umum dan tujuan khusus :
1.2.1 Tujuan Umum
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk lebih mengetahui dan memahami
aplikasi ilmu yang diperoleh dari bangku kuliah terutama dari mata kuliah
energi air.
1.2.2 Tujuan Khusus
Secara khusus tujuan penelitian ini adalah :
1. Untuk menghitung daya air.
2. Untuk menghitung putaran turbin.
3. Untuk menghitung torsi pada poros turbin.
4. Untuk mengetahui kapasitas daya listrik yang dihasilkan.
5. Untuk menghitung daya turbin dengan variasi jarak vertikal runner
terhadap sudut guide vane.
6. Untuk menghitung efisiensi turbin dengan variasi jarak vertikal runner
terhadap sudut guide vane.
1.3BATASAN MASALAH
Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai masalah yang
dikaji dalam penulisan skripsi, maka perlu kiranya diberikan batasan masalah
sebagai berikut:
2. Jumlah runner blade = 5 dengan kapasitas aliran 8,8 liter/detik dari
pompa.
3. Jarak vertikal runner terhadap guide vane yang akan diuji adalah sebesar 1
cm, 3 cm dan 5 cm.
4. Aliran fluida dalam steady flow dengan memanfaatkan kinerja pompa.
5. Transmisi menggunakan sabuk dan puli dengan gerakan sabuk terbuka.
6. Pengujian tidak termasuk interkoneksi jaringan listrik.
1.4METODOLOGI PENELITIAN
1. Tinjauan Pustaka
Berupa studi kepustakaan dengan mempelajari buku-buku, jurnal-jurnal,
artikel maupun karya-karya ilmiah yang terkait, baik yang bersumber dari
media cetak, elektronik maupun dari internet.
1) Diskusi Interaktif
Melakukan diskusi dalam bentuk tanya-jawab antara mahasiswa dan dosen
pembimbing menyangkut hal-hal yang berkaitan dengan rancang bangun
instalasi ini serta memecahkan permasalahan yang dihadapi secara
bersama.
2) Rancang Bangun Instalasi Dan Alat Penelitian
Perancangan serta pembuatan turbin Kaplan dimana turbin ini akan di uji
untuk di analisa data hasil dari pengujian tersebut.
1.5MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Bagi peneliti, untuk mengetahui efisiensi dari turbin kaplan dengan variasi
jarak vertikal runner terhadap guide vane.
2. Bagi akademik, penelitian ini dapat menambah variasi mesin fluida di
Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. Serta memberikan
informasi berupa referensi tambahan bagi penelitian selanjutnya pada
1.6KELUARAN SKRIPSI
Keluaran skripsi ini diharapkan akan menghasilkan:
1. Alat pengujian Turbin Kaplan yang dapat dioperasikan dengan pengunaan
kinerja satu unit pompa, pengunaan tiga buah variasi jarak vertikal runner
tehadap guide vane ( 1 cm, 3 cm dan 5 cm ), dan pengunaan pada beberapa
variabel jumlah runner.
2. Buku skripsi akan digunakan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan
gelar Sarjana Teknik dari Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
1.7SISTEMATIKA PENULISAN
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan
mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka skripsi ini dibagi dalam
beberapa bagian yaitu:
BAB I : PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang dari judul skripsi yang
telah ditetapkan, tujuan, manfaat, batasan masalah, sistematika penulisan dan
metodologi penulisan skripsi.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori yang berhubungan dengan
penulisan skripsi. Dasar teori didapatkan dari berbagai sumber, diantaranya
berasal dari : buku - buku pedoman, jurnal, paper, tugas akhir, e-mail, e-book dan
e-news.
BAB III : METODOLOGI DAN ALAT PENELITIAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai metode dan alat penelitian yang akan
mengenai langkah-langkah perancangan, instalasi dan analisa data yang akan
digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dari topik yang diangkat.
BAB IV : ANALISA DATA DAN HASIL PENGUJIAN
Pada bab ini akan dianalisa dan dibahas mengenai data-data yang telah
diperoleh dari pengujian yang telah dilakukan.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
