STUDI PENGARUH KEDALAMAN LETAK SILINDER OSILASI TERHADAP KINERJA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA VORTEKS : PENDEKATAN UJI FISIK

DHIAN WAHYU PERMANA 4306100022

STUDI PENGARUH KEDALAMAN LETAK SILINDER OSILASI TERHADAP KINERJA PEMBANGKIT LISTRIK

TENAGA VORTEKS : PENDEKATAN UJI FISIK

Jurusan Teknik Kelautan

Fakultas Teknologi Kelautan

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Dosen Pembimbing 1 :

Prof. Ir. Mukhtasor, M. Eng. Ph. D NIP. 196904201994031003

Dosen Pembimbing 2 : Ir. Arief Suroso, M.Sc

NIP. 194611101981031002

LATAR BELAKANG

-Energi Alternatif telah banyak dikembangkan

- Salah satunya adalah energi arus laut , karena ramah

lingkungan, dapat selalu diperbarui dan dapat dikembangkan menjadi sebuah pengganti yang effektif untuk menggantikan energi fosil

- VIVACE (Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy) - Kenapa VIVACE?

- Salah satu aspek yang perlu dipertimbangkan selain Reynold Number , kecepatan arus dan damping Coefficient juga ada pengaruh kedalaman.

- Mengapa pengaruh kedalaman? (bernitsas,2007)

1. Energi vortices yang dekat dengan permukaan akan mengganggu ekosistem diatasnya

2. Jarak Oscilating part yang terlalu dekat dengan permukaan dapat menekan VIV

KLIK

LATAR BELAKANG

Pada penelitian terbaru diperoleh dimensi rasio baru 9,54

Dengan D = 12 cm dan L = 115 cm

Gambar Skema dari Jarak Permukaan Bebas ke oscillating part(Raghavan,2007)

SKEMA PENGARUH KEDALAMAN

PERUMUSAN MASALAH & TUJUAN

1. Bagaimana pengaruh kedalaman letak silinder osilasi terhadap ampitudo?

2. Berapa kedalaman yang menghasilkan amplitudo terbaik diukur dari permukaan bebas ke permukaan teratas silinder osilasi?

Tujuan

1. Mengetahui pengaruh kedalaman letak silinder osilasi terhadap amplitudo.

2. Mengetahui kedalaman yang menghasilkan amplitudo terbaik dari permukaan bebas ke permukaan teratas dari silinder osilasi.

MANFAAT

1. Menghasilkan kedalaman letak silinder osilasi yang dapat menghasilkan amplitudo terbaik

2. Dapat digunakan untuk design letak silinder osilasi

BATASAN MASALAH

1. Dimensi dari silinder osilasi yang akan digunakan memiliki aspek rasio (L/D) 9.54

Dengan L = panjang silinder osilasi D = diameter silinder osilasi

2. Variasi dimensi panjang dan diameter dari silinder osilasi adalah 115cm & 12cm.

3. Variasi rasio jarak permukaan bebas dari posisi

keseimbangan silinder osilasi adalah h/D = 5,5; 4,5; 3,5; 1,5;

0,5.

Dengan h = kedalaman dari permukaan bebas ke posisi keseimbangan silinder osilasi

4. Variasi kecepatan arus yang digunakan untuk setiap model konfigurasi adalah 0,16 m/s; 0,24 m/s; 0,32 m/s; 0,40 m/s;

0,48 m/s.

5. Konfigurasi silinder osilasi yang digunakan hanya satu silinder rigid.

BATASAN MASALAH

6. Sudut arus datang tegak lurus model.

7. Besar arus datang dianggap sama dari permukaan sampai dasar perairan (uniform)

8. Tidak memperhitungkan stabilitas stuktur.

9. Tidak menghitung energi listrik yang dihasilkan.

10. Tidak membahas tentang power take-off system.

11. Dasar perairan rata dan kedap.

Metodologi Penelitian

MULAI

Studi Literatur

Penentuan dimensi model silinder osilasi berdasarkan dimensi rasio dan variasi variabel

(h/D;panjang;kecepatan arus)

Survey Kapasitas Alat pendukung Experiment dengan Alat yang di uji

TIDAK

Kalibrasi alat laboratorium

Kalibrasi Strip Chart dengan Gerak Silinder

MATCH?

YA

A

Metodologi Penelitian

Model Test dengan variasi (h/D),kecepatan arus(m/s) Hasil konfigurasi terbaik dari

h(m) dan v(m/s) Analisa dan pembahasan

Finish Kesimpulan

A

Percobaan

MOdel Ratio D(m) L(m) K (N/m) h/D U(m/s) Variasi 9,54 0,12 1,15 20 5,5 0,16

4,5 0,24 3,5 0,32 2,5 0,40 1,5 0,48 0,5

Total Running 30x

Percobaan

Percobaan

Percobaan

Percobaan

Analisa dan Hasil

Contoh Hasil Running Data Fisik

Analisa dan Hasil

Kecepatan 0.24 m/s ; h/D = 4,5

Waktu (s)

0 1 2 3 4 5 6

Amplitudo (cm)

-6 -4 -2 0 2 4 6 8

Grafik Hasil Running pada kecepatan 0,24 m/s dan h/D =4,5

Analisa dan Hasil

Grafik Hasil Running pada depth rasio (h/D) = 4,5

Depth Rasio 4,5

Analisa dan Hasil

dengan A_rms = Amplitudo rata-rata (cm) A₁…… A_n = Amplitudo (cm)

n = Banyaknya data amplitudo 1. Amplitudo Maximum

2. Amplitudo RMS 3. Amplitudo Minimum

Analisa dan Hasil

Tabel Nilai Amplitudo Yang Terjadi Dari Seluruh Kondisi

V 0,16 m/s 0,24 m/s 0,32 m/s 0,40 m/s 0,48 m/s

Depth h/D

Rasio A_MAX A_RMS A_MIN A_MAX A_RMS A_MIN A_MAX A_RMS A_MIN A_MAX A_RMS A_MIN A_MAX A_RMS A_MIN 0,5 4,25 2,51 0,76 4,52 3,15 2,24 5,47 3,19 1,93 2,47 1,65 0,41 1,96 1,30 0,73 1,5 6,93 3,67 2,80 6,60 4,11 3,71 5,97 3,04 1,05 4,61 2,54 0,30 2,75 1,83 0,12 2,5 5,64 3,47 2,34 6,13 3,62 2,82 5,45 3,13 1,32 2,96 1,74 0,92 2,93 1,68 0,14 3,5 7,42 3,47 3,26 7,42 3,69 2,75 5,91 3,77 1,91 3,64 1,74 0,55 2,93 1,32 1,78 4,5 6,63 4,41 2,83 4,81 3,69 2,12 5,12 3,16 2,90 3,98 1,82 1,50 2,40 1,03 0,07 5,5 7,46 5,06 2,52 7,36 4,89 3,95 7,29 4,33 2,07 4,64 2,67 2,67 4,63 2,95 1,16

Analisa dan Hasil

Grafik Regresi dari Amplitudo RMS terhadap Depth Rasio (h/D) untuk berbagai Variasi Kecepatan

Depth Rasio (h/D)

0 1 2 3 4 5 6

Amplitudo RMS (cm)

0 2 4 6 8 10

Kecepatan 0,16 m/s Kecepatan 0,24 m/s Kecepatan 0,32 m/s Kecepatan 0,40 m/s Kecepatan 0,48 m/s

Analisa dan Hasil

Freud Number

0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50

Amplitudo RMS / Diameter

0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40

0.45 h/D = 0,5

h/D = 1,5 h/D = 2,5 h/D = 3,5 h/D = 4,5 h/D = 5,5

Grafik Perbandingan A _RMS/D terhadap Freud Number untuk OP dengan L = 115 cm dan D = 12 cm dari berbagai Depth Rasio (h/D)

Kesimpulan

Dari penelitian yang dilakukan, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

1. Pada silinder osilasi yang telah di uji dengan rentang rasio kedalaman antara h/D=0,5 hingga 5,5 ,nilai h/D berbanding lurus dengan amplitudo. Hal ini memiliki arti bahwa semakin dalam letak silinder osilasi maka semakin besar nilai A

_RMS

yang dihasilkan. Tetapi berbanding terbalik dengan

kecepatan arus. A

_MAX

tertinggi terjadi pada h/D=5,5 dengan arus 0,16 m/s sebesar 7,46 cm. Sedangkang A

_MIN

terendah terjadi pada h/D=4,5 dengan arus 0,48 m/s sebesar 0,07 cm.

Untuk rasio amplitudo, A

_RMS

/D, maksimum terjadi pada

h/D=5,5 dengan arus 0,16 m/s sebesar 0,422. Sedangkan,

A

_RMS

/D minimum terjadi pada h/D=0,5 dengan arus 0,48 m/s

sebesar 0,108. Sehingga dapat diperjelas bahwa kedalaman

letak OP berbengaruh terhadap amplitudo yang terjadi.

Kesimpulan

2. Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, maka bisa didapatkan hasil konfigurasi terbaik dalam installasi pembangkit listrik tenaga vorteks dalam kawasan laut dangkal berdasarkan letak

kedalamannya dengan skala laboratorium, yaitu menggunakan silinder osilasi berukuran Diameter 12 cm dan Panjang 115 cm

pada depth rasio h/D 5,5 atau sama dengan kedalaman 66 cm saat kecepatan sebesar 0,16 m/s, yang besar amplitude rata-ratanya adalah 5,06 cm

Saran

Saran yang diajukan untuk penelitian selanjutnya agar lebih baik antara lain:

1. Melakukan pengujian dengan variasi yang lebih banyak agar tingkat ketelitian penelitian lebih baik.

2. Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk sistem penegar dan elastis support supaya kestabilan struktur dapat terjaga.

3. Penelitian dilanjutkan hingga mengetahui frekuensi yang terjadi pada setiap kondisi atau variasi yang sudah ditentukan agar diketahui banyaknya kejadian dalam satu kondisi uji dan penyesuaian untuk pemilihan generator.

4. Penelitian dilanjutkan hingga system power take off, yang nantinya akan didapatkan jumlah tenaga listrik yang akan dihasilkan silinder yang diuji.

5. Perlu diperhatikan kesesuain laboratorium sedetail-detailnya,

sehingga kendala-kendala dan kesalahan baik teknis maupun non- teknis dapat dicegah

Bussines New.http//Bataviase.co.id/node/248417. Accessed at August 26^th 2010.

Bathacarya,R.(1978).Dynamic Of MarineVehicles. Maryland. John Wiley & Sons Incorporation.

Bernitsas, M. M., Y. Ben-Simon, K. Raghavan, and E. M. H. Garcia (2006, Jun). The VIVACE converter: model tests at high damping and Reynolds number around 105. In Proceedings of OMAE2006, Number OMAE06-92652.

25th International OMAE Conference.

Bernitsas, M. M., Raghavan, K., and Maroulis, D. (2007). Effect of Free Surface on VIV for Energy Harnessing at 8×10^3<Re< 1.5×10^5 .Proceedings of the International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering - OMAE San Diego.

Carberry, J. (2002). Wake States of a Submerged Oscillating Cylinder and of a Cylinder beneath a Free-Surface. Ph.D. thesis, Monash University. Australia, Clayton.

Engineeringtoolbox. www.engineeringtoolbox.com/strouhal-number-d_582.html. Accessed at August 24^th 2010.

Laksono, Bagus P. (2010). Analisis Perubahan Dimensi Pada Oscilating Part untuk Pembangkit Listrik Tenaga Vorteks. Tugas Akhir Jurusan Teknik Kelautan Surabaya.

Indiyono, Paul, 2004, Hidrodinamika Bangunan Lepas Pantai, SIC, Surabaya

Raghavan, K. (2007). Energy Extraction from a Steady Flow Using Vortex Induced Vibration. A dissertation submitted in partial fulfillmentof the requirements for the degree of Doctor of Philosophy

Reichl, P. (2001). Flow Past a Cylinder Close to a Free Surface. Ph. D. thesis, Monash University.

Vortex Hydro Energy. http://www.vortexhydroenergy.com/. Accessed at August 26^th 2010.

Daftar Pustaka

b = 10 mm

C = jarak ke dinding tank = ≥ 6D

LATAR BELAKANG

Gambar 1.1 Perbandingan Energy Cost (Bernitsas,2007)

BACK