APLIKASI GENERATOR INDUKSI PADA PEMBANGKIT
LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT
Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut (Generator Induksi)
Mesin induksi dapat dioperasikan sebagai motor maupun sebagai generator. Namun, sedikit sekali masalah generator induksi ditulis sebagai subjek. Alasannya adalah karena generator induksi tidak mampu mengendalikan tegangan dan frekuensi pada kondisi berbeban dan kecepatan perputaran yang berubah. Sehingga dari salah satu penyebabnya tersebut, generator sinkron selalu digunakan dalam unit – unit pembangkit tenaga listrik.
Namun, akhir – akhir ini karena cadangan sumber energi yang tidak terbarukan seperti minyak, gas bumi, batubara dan lain – lain dirasakan semakin menipis,maka pengembangan generator induksi penguatan sendiri yang digerakkan oleh energi angin, pembangkit mikrohidro, biogas dan lain – lain mulai menjadi semakin mendapat perhatian yang nyata. keuntungan lain dari mesin ini adalah kontruksinya yang kokoh, biaya pemeliharaan yang rendah dan tidak membutuhkan penguatan DC. dalam hal ini penulis menjelaskan implementasi generator induksi pada Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut, PLTGL merupakan salah satu pembangkit Energi terbarukan, penulis melihat bahwa potensi gelombang laut di Indonesia sangat menjanjikan, dengan begitu jika pembangkit listrik tenaga gelombang laut di realisasikan secara tidak langsung Generator induksi juga akan di gunakan sebagai mesin konversi energi tersebut.
Prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut
Pertama-tama aliran gelombang laut yang mempunyai energi kinetik masuk kedalam mesin konversi energi gelombang. Kemudian dari mesin konversi aliran gelombang yang mempunyai energi kinetik ini dialirkan menuju turbin. Di dalam turbin ini, energi kinetik yang dihasilkan gelombang digunakan untuk memutar rotor. Kemudian dari perputaran rotor inilah energi mekanik yang kemudian disalurkan menuju generator. Di dalam generator, energi mekanik ini dirubah menjadi energi listrik (daya listrik). Dari generator ini, daya listrik yang dihasilkan dialirkan lagi menuju sistem tranmisi (beban).
PLTGL-OWC (Oscilatting Water Column)
OWC merupakan salah satu sistem dan peralatan yang dapat mengubah energi gelombang laut menjadi energi listrik dengan menggunakan kolom osilasi. Alat OWC ini akan menangkap energi gelombang yang mengenai lubang pintu OWC, sehingga terjadi fluktuasi atau osilasi gerakan air dalam ruang OWC, kemudian tekanan udara ini akan menggerakkan baling-baling turbin yang dihubungkan dengan generator listrik sehingga menghasilkan listrik.
Pada teknologi OWC ini, digunakan tekanan udara dari ruangan kedap air untuk menggerakkan whells turbine yang nantinya pergerakan turbin ini digunakan untuk menghasilkan energi listrik. Ruangan kedap air ini dipasang tetap dengan struktur bawah terbuka ke laut. Tekanan udara pada ruangan kedap air ini disebabkan oleh pergerakan naik-turun dari permukaan gelombang air laut.
Gambar 1. Proses terbentuknya aliran udara yang dihasilkan oleh gelombang laut
Gerakan gelombang di dalam ruangan ini merupakan gerakan compresses dan gerakan decompresses yang ada di atas tingkat air di dalam ruangan. Gerakan ini mengakibatkan, dihasilkannya sebuah alternating streaming kecepatan tinggi dari udara. Aliran udara ini didorong melalui pipa ke turbin generator yang digunakan untuk menghasilkan listrik. Sistem OWC ini dapat ditempatkan permanen di pinggir pantai atau bisa juga ditempatkan di tengah laut. Pada sistem yang ditempatkan di tengah laut, tenaga listrik yang dihasilkan dialirkan menuju transmisi yang ada di daratan menggunakan kabel.
Gambar 2 . Turbin dan generator Gambar 3. Tampak keseluruhan PLTG-OWC
Generator pada Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut (PLTGL)
Jenis generator yang digunakan pada PLTGL ialah jenis Generator Asinkron (generator tak-serempak) yang merupakan motor induksi yang dirubah menjadi generator, generator ini dipilih karena PLTGL sebagai energi alternatif tidak banyak membutuhkan perawatan seperti halnya generator sinkron, lebih kuat, handal, harga lebih murah dan tidak membutuhkan bahan bakar pada saat diaplikasikan di lapangan, tapi cukup bergantung pada sumber energi terbarukan seperti air, angin, dan lain – lain sebagai prime over (penggerak mula). Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC (Alternating Current).
Gambar 4. Turbin dan Generator Asinkron
Blok Diagram Generator Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut
Data fakta Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut dunia dan di Indonesia
Pemerintah Jerman merancang pilot project pembangkit listrik tenaga gelombang. Pembangkit listrik tenaga gelombang laut (PLTGL) yang telah berjalan adalah PLTGL Limpet dikelola oleh Wavegen, anak perusahaan Vorth Siemen yang berbasis di Inggris. PLTGL Limpet mampu memproduksi listrik 500 kwh. Pembangkit tersebut menggunakan teknologi Oscillating Water Column (OWC) yang mengubah energi gelombang menjadi udara pendorong untuk menggerakan turbin. Sementara itu, PLTGL yang di Jerman akan memiliki kapasitas 250 kWh. Dengan kapasitas tersebut, PLTGL tersebut dapat mengaliri listrik ke 120 rumah. Pemerintah Jerman berharap pembangunan PLTG tersebut tidak mengganggu lingkungan sekitar pantai. Oleh karena itu, EnBW menjalin kerja sama dengan proyek konservasi pantai agar
pembanguan PLTGL tidak merusak keindahan alam daerah sepanjang pantai. Pembangkit listrik gelombang laut komersial juga dikembangkan di ‘Negeri Kanguru’. Pusat PLTGL itu terletak di lepas pantai Australia. Pembangkit dengan terobosan teknologi yang masih langka itu telah memasok kebutuhan listrik sekitar 500 rumah yang berada di daerah Selatan Sydney, Australia. Listrik baru bisa dihasilkan PLTGL jika gelombang laut datang menerpa corong yang menghadap ke lautan. Gerakan tersebut mengalirkan udara melalui dan masuk menggerakan turbin. Dari putaran turbin tersebut, sebanyak 500 kWh daya listrik dihasilkan setiap hari dan langsung disalurkan ke rumah-rumah . Pusat PLTGL yang di Australia merupakan proyek percontohan. Pemerintah Australia berencana membangun PLTGL yang lebih besar dan menghasilkan listrik lebih kuat di pantai selatan Australia. Dengan pembangunan PLTGL, para ahli teknologi PLGL Australia pun mendapat kebanjiran order untuk membangunan PLTGL di beberapa negara. Hawai, Spanyol, Afrika Selatan, Cile, Meksiko, dan Amerika Serikat juga tertarik.
Gambar 5. Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang-OWC di Skotlandia
Indonesia memiliki garis pantai terpanjang kedua setelah Norwegia. Sehingga Energi gelombang laut di pantai tersebut digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik, seperti saat ini telah didirikan sebuah Pembangkit Listrik Bertenaga Ombak (PLTO) di Yogyakarta, yaitu model Oscillating Water Column. Tujuan didirikannya PLTO ini adalah untuk memberikan model sumber energi alternatif yang ketersediaan sumbernya cukup melimpah di wilayah perairan pantai Indonesia. Yogyakarta
merupakan daerah di Indonesia yang memiliki potensi gelombang laut terbesar dibanding daerah lainnya. Pantai Selatan di daerah Yogyakarta memiliki potensi gelombang 19 kw/panjang gelombang. Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut di daerah Yogyakarta dikembangkan oleh BPPT khususnya BPDP (Balai Pengkajian Dinamika Pantai). Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut ini menggunakan metode OWC (Ocillating Water Column). BPDP – BPPT pada tahun 2004 telah berhasil membangun prototype OWC pertama di Indonesia. Prototype itu dibangun di pantai Parang Racuk, Baron, Gunung Kidul. Prototype OWC yang dibangun adalah OWC dengan dinding tegak. Luas bersih chamber 3m x 3m. Tinggi sampai pangkal dinding miring 4 meter, tinggi dinding miring 2 meter sampai ke ducting, tinggi ducting 2 meter. Prototype OWC 2004 ini setelah di uji coba operasional memiliki efisiensi 11%. Pada tahun 2006 ini pihak BPDP – BPPT kembali membangun OWC dengan sistem Limpet di pantai Parang Racuk, Baron, Gunung Kidul . OWC Limpet dibangun berdampingan dengan OWC 2004 tetapi dengan model yang berbeda. Dengan harapan besar energi gelombang yang bisa dimanfaatkan dan efisiensi dari OWC Limpet ini akan lebih besar dari pada OWC sebelumnya.
Gambar 6. Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang-OWC di Pantai Parang Racuk, Gunung Kidul-Yogyakarta
JADWAL KEGIATAN TUGAS AKHIR DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
TAHUN AJARAN 2015/2016
NO 1 2 3
Hari/Tanggal 23 Maret 2016 01 April 2016 14 Mei 2016
Kegiatan Pengumpulan Proposal Tugas Akhir (batas
akhir)
Seminar Proposal Tugas Akhir Pengambilan data di Lab. Konversi Energi Listrik
Keterangan
Pengumpulan di Departemen Teknik Elektro sesuai dengan format Proposal tugas Akhir yang telah ditentukan
Setelah diumumkan jadwal seminar, dilaksanakan seminar dengan dosen pembimbing dan penguji yang telah ditunjuk oleh departemen
Dilakukan setelah proposal disetujui
NO 4 5 6
Hari/Tanggal April 2015- Juni 2016 Juni 2015 Juni 2015
Kegiatan Masa Bimbingan Tugas Akhir Pengambilan dan Pengembalian
Form Seminar Tugas Akhir
Pengumpulan draft akhir Laporan TA
Keterangan
Bimbingan Tugas Akhir dimulai diskusi dengan Dosen Pembimbing dan mencari referensi lain dari sumber yang lainnya.
Pengambilan dan pengembalian form seminar hasil di
Departemen
1. Laporan siap untuk diseminarkan
JADWAL KEGIATAN TUGAS AKHIR DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
TAHUN AJARAN 2015/2016
NO 7 8 9
Hari/Tanggal Juli 2016 Juli 2016 – Agustus 2016 Agustus
Kegiatan Masa Seminar Hasil TA Revisi Tugas Akhir Sidang Tugas Akhir
Keterangan
Tugas Akhir akan diseminarkan sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan
Koreksi dan perbaikan Tugas Akhir setelah dilakukannya seminar hasil untuk kemudian dilanjutkan ke Sidang Tugas Akhir
NO 10 11 12
Hari/Tanggal Agustus 2016- September 2016 September 2016 November 2016
Kegiatan Revisi Tugas Akhir (selesai sidang) Jurnal Ilmiah Wisuda
Keterangan
Membuat jurnal ilmiah yang kemudian akan dibimbing oleh dosen pembimbing khusus yang telah ditunjuk oleh departemen
DATA PERCOBAAN
Tabel tegangan antar phasa dan tegangan per phasa kapasitor 20 mF
Kecepatan Putaran (rpm) Vout (Volt) R-S R-T S-T R-N S-N T-N 0 - - - - 200 0,075 0,076 0,076 0,077 0,077 0,075 400 0,079 0,08 0,08 0,078 0,078 0,078 600 0,084 0,083 0,084 0,08 0,08 0,081 800 0,085 0,085 0,085 0,083 0,082 0,082 1000 0,086 0,087 0,086 0,083 0,083 0,084 1200 0,088 0,089 0,089 0,084 0,085 0,084 1400 0,09 0,09 0,089 0,086 0,086 0,087
Tabel tegangan antar phasa dan tegangan per phasa kapasitor 20 mF eksitasi satu phasa terbuka Kecepatan Putaran (rpm) Vout (Volt) R-S R-T S-T R-N S-N T-N 0 - - - - 200 0,07 0,071 0,07 0,071 0,07 0,07
400 0,072 0,073 0,073 0,072 0,073 0,073 600 0,074 0,074 0,075 0,073 0,074 0,074 800 0,075 0,075 0,076 0,075 0,075 0,076 1000 0,076 0,077 0,077 0,077 0,077 0,076 1200 0,078 0,079 0,079 0,078 0,078 0,078 1400 0,079 0,08 0,08 0,079 0,079 0,08
Tabel tegangan antar phasa dan tegangan per phasa kapasitor 40 mF
Kecepatan Putaran (rpm) Vout (Volt) R-S R-T S-T R-N S-N T-N 0 - - - - 200 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 400 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,11 600 0,14 0,13 0,13 0,14 0,14 0,13 800 0,15 0,15 0,15 0,16 0,17 0,16 1000 0,19 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 1200 0,20 0,21 0,21 0,21 0,20 0,21 1400 0,23 0,23 0,23 0,22 0,23 0,23
Tabel tegangan antar phasa dan tegangan per phasa kapasitor 40 mF eksitasi satu phasa terbuka Kecepatan Putaran (rpm) Vout (Volt) R-S R-T S-T R-N S-N T-N 0 - - - - 200 0,09 0,091 0,09 0,09 0,09 0,089 400 0,093 0,093 0,093 0,092 0,093 0,092 600 0,096 0,095 0,096 0,097 0,096 0,095 800 0,098 0,099 0,098 0,099 0,098 0,098 1000 0,12 0,11 0,11 0,11 0,1 0,1 1200 0,12 0,12 0,12 0,13 0,13 0,12 1400 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13
