BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kebutuhan akan energi hampir semua negara meningkat secara sinigfikan.
Tetapi jika dilihat dari energi yang dapat dihasilkan sangat terbatas dan juga
masih sangat mahal untuk mendapatkannya. Hal ini mengakibatkan krisis energi
yang melanda dunia dewasa ini telah menarik perhatian para ahli untuk
menemukan sumber-sumber energi baru yang lebih murah,yang tersedia dalam
jumlah yang besar. Hal ini berkaitan dengan semakin banyak dan meningkatnya
pemakaian penggunaan energi. Sumber energi yang sudah lazim dipergunakan
adalah sumber energi minyak bumi, gas alam dan batubara, sedangkan sumber
energi air, panas bumi, panas matahari dan nuklir maasih terus dikembangkan.
Sebagaimana yang telah kita ketahui bahwa persedian sumber energi minyak
bumi, gas alam dan batu bara sangat terbatas yang demikian apabila secara terus
menerus kita gunakan sumber energi tersebut, maka suatu saat sumber energi
tersebut akan habis, disamping kecenderungan melonjaknya harga sumber energi
yang dimaksud. Faktor inilah yang menjadi tantangan bagi para ilmuwan dan
teknisi untuk menjauhkan diri dari ketergantungan terhadap minyak bumi, gas
alam dan batubara.
Dapat dimengerti bahwa jika banyak kasus tersedianya energi dengan harga
murah telah mengakibatkan pemakaian yang tidak effisien dan dibeberapa tempat
menyebabkan terjadinya kerusakan lingkungan (ekologi). Dari penelitian-
penelitian yang telah dilakukan dapatlah disimpulkan bahwa salah satu sumber
energi yang dapat memenuhi harapan terhadap tantangan di atas adalah air,
dimana air dipergunakan dengan sistem- sistem dan peralatan-peralatan tertentu
akan menghasilkan energi dalam jumlah yang besar dengan biaya yang rendah
danmempunyai dampak lingkungan (ekologi) yang minimal. Dengan melihat latar
belakang di atas, penulis tertarik untuk pemanfaatan energi yang relative kecil,
seperti tinggi jatuh air yang rendah serta debit air yang kecil untuk
PLTMH adalah singkatan dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro,
yaitu pembangkit listrik skala kecil ( kurang dari 200 kW ), yang memanfaatkan
tenaga air sebagai sumber penghasil energi. PLTMH termasuk sumber energi
terbarukan dan layak disebut clean energy karena ramah lingkungan. Dari segi teknologi PLTMH dipilih karena konstruksinya sederhana, mudah dioperasikan,
serta mudah dalam perawatan dan penyediaan suku cadang. Secara ekonomi biaya
operasi dan dan perawatannya relative murah, sedangkan biaya investasinya
cukup bersaing dengan pembangkit listrik lainnya. Secara sosial, PLTMH mudah
diterima masyarakat luas (bandingkan dengan PLT Nuklir). PLTMH biasanya
dibuat dalam skala desa di daerah-daerah terpencil yang belum mendapatkan
listrik dari PLN. Tenaga air yang digunakan dapat berupa aliran air pada sistem
irigasi, sungai yang dibendung atau air terjun.
Keuntungan dari pengembangan PLTMH bagi masyarakat pedesaan dan
desa terpencil antara lain:
1. Lokasi sumber daya air untuk PLTMH pada umumnya berada di
wilayah pedesaan dan desa terpencil yang belum terjangkau jaringan
listrik.
2. Penggunaan energi konvensional, seperti batu bara untuk pembangkit
tenaga listrik di wilayah ini akan memerlukan biaya yang tinggi
karena adanya tambahan biaya transportasi bahan bakar.
3. Mengurangi ketergantungan pada penggunaan bahan bakar fosil.
4. Meningkatkan kegiatan perekonomian, sehingga diharapkan dapat
menambah penghasilan masyarakat.
Di Sumatera Utara contohnya, sudah dibangun dua buah PLTMH,
masing-masing berlokasi di Asahan dan Tapanuli Tengah, yang dibangun pada tahun
2005 dan 2006. Dua PLTMH akan dibangun lagi di wilayah Pakpak Barat dan
Humbang Hasundutan, Sumatera Utara. Pembangunan pembangkit listrik tenaga
air tersebut merupakan realisasi pemerintah untuk mengurangi jumlah rumah
tangga (RT) yang belum memperoleh sambungan listrik PLN, yang besarnya
sekitar 500.000 rumah tangga. Pembangkit listrik tenaga mikro hidro tersebut
akan menghasilkan listrik dengan kapasitas sebesar 30 hingga 40 kilowatt.
dibangun pembangkit listrik tenaga mikro hidro, tetapi terkendala oleh teknologi
dan biaya.
Berdasarkan keseluruhan uraian di atas menunjukkan bahwa pembangkit
listrik tenaga mikro hidro sangat sesuai digunakan di Indonesia. Potensi ini sangat
banyak dan tidak digunakan dengan maksimal. Oleh karena itu, untuk
mendapatkan manfaat dari sumber energi yang terbuang ini sangat dibutuhkan
pengembangan teknologi PLTMH. Karena melihat potensi yang ada
pengembangan teknologi ini bisa menjadi salah satu terobosan dalam memenuhi
kebutuhan listrik di pedesaan dan desa terpencil sehingga ini melatarbelakangi
skripsi ini.
1.2 MAKSUD DAN TUJUAN PENELITIAN Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1) Tujuan Khusus
Mengetahui dan membandingkan teori dan hasil yang didapatkan
karakteristik grafik turbin pelton. Adapun karektistik grafik turbin pelton
diantaranya:
1. Debit vs Efisiensi Turbin
2. Daya vs Efisiensi Turbin
3. Kecepatan Turbin vs Daya Turbin
4. Kecepatan Turbin vs Efisiensi Turbin
2) Tujuan Umum
Adapun tujuan khusus dari pengujian turbin pada head 5,21 meter,
menggunakan satu buah nosel, jumlah sudu 24 buah, bentuk mangkuk dan
setengah silinder adalah :
1. Merancang bangun instalasi dan pengujian yang dapat digunakan
untuk menguji turbin pelton saat beroperasi. Sistem pengujian ini
direncanakan pada head 5,21 meter, menggunakan satu buah nosel,
jumlah sudu 24 buah, bentuk sudu (mangkuk dan setengah silinder)
dengan variasi bukaan katub 60°, 75°, dan 90°.
2. Sistem ini akan digunakan untuk menguji performansi dan
pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH). Dengan pengujian ini
didapatkan data – data dalam kondisi di lapangan dimana kondisi
pengujian turbin pelton pada head 5,21 meter, menggunakan satu buah
nosel, jumlah sudu 24 buah, bentuk sudu (mangkuk dan setengah
silinder) dengan variasi bukaan katub 60°, 75°, dan 90°.
1.3 BATASAN MASALAH
Karena luasnya permasalahan ini, maka pengujian ini dibatasi pada:
1. Pengujian turbin pelton terhadap penggunaan jumlah sudu 24 buah,
bentuk sudu mangkuk dan setengah silinder dan variasi bukaan katub
60°, 75°, dan 90° dengan spesifikasi head (H) 5,21 meter dengan
menggunakan satu buah nosel.
2. Pengujian perilaku turbin pelton dengan parameter putaran turbin
(rpm), debit air (L/s) torsi poros turbin (Nm), terhadap pembebanan
tanpa beban, 1 Newton sampai dengan poros turbin berhenti (0 rpm).
1.4 METODOLOGI PENELITIAN
1. Studi Literatur
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.
2. 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.
3. Rancang Bangun Instalasi Dan Alat Penelitian
Meninjau (survey) lapangan tempat pengujian (dilakukan tempat pengujian di Laboratorium Mesin Fluida Departemen Teknik Mesin,
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara) kemudian merancang
bangun sistem instalasi; berupa instalasi dudukan tempat penampung atas
perpipaan dan instalasi transmisi poros penghubung antara poros turbin
dengan poros dynamo meter.
4. Pengujian dan Pengambilan Data
Pengujian dilakukan beberapa kali (tiga kali pengujian dan pengambilan
data) yang meliputi putaran poros turbin (rpm), debit air (L/s), dan torsi
poros turbin sehingga data yang diperoleh lebih akurat.
5. Evaluasi
Melakukan evaluasi akhir dalam bentuk kesimpulan dan saran serta revisi
dari hasil proses penelitian rancang bangun instalasi pembangkit listrik
mikro hidro menggunakan turbin pelton yang telah dilakukan.
1.5 KELUARAN SKRIPSI
Keluaran skripsi ini diharapkan akan menghasilkan:
1. Alat pengujian Turbin Pelton yang dapat dioperasikan dengan
penggunaan satu buah nosel, penggunaan 24 buah sudu dengan bentuk
( mangkuk dan setengah silinder ) pada bukaan katub 60°, 75°, 90°, dan
penggunaan pada head 5,21 meter.
2. Buku skripsi akan digunakan sebagai salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar Sarjana Teknik dari Departemen Teknik Mesin,
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN
Laporan ini adalah buku skripsi yang terdiri atas beberapa bab, yaitu:
1. BAB I : Pendahuluan yang meliputi latar belakang penulisan,
maksud dan tujuan penulisan, batasan masalah,
metodologi penelitian, keluaran skripsi serta sistematika
penulisan.
2. BAB II : Tinjauan pustaka yang berisi teori dasar turbin air, turbin
pelton dan dinamo meter.
3. BAB III : Metodologi dan alat penelitian berisi sistematika atau alur
(flow) proses pengujian dilakukan
5. BAB V : Kesimpulan dan saran.
6. DAFTAR PUSTAKA
