JURNAL TEKNIK ENERGI
PERANCANGAN GENERATOR LOW RPM UNTUK PLT_ANGIN,POTENSI PLTMH PADA FASILITAS BPT MILIK PDAM KASUS DI PDAM KABUPATEN WONOGIRI
SIMULASI NUMERIK PENGARUH ALIRAN UDARA TERHADAP SEMPROTAN BIOETANOL DALAM INTAKE MANIFOLD
RANCANG BANGUN KONTROL PENYUSUNAN KEMBALI SUSUNAN MODUL POTOVOLTAIK (PV) UNTUK APLIKASI POMPA AIR VOLUMETRIK
EVALUASI KINERJA HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR
EVALUASI KINERJA BOILER UNIT 2 PLTU 2
METODA LANGSUNG DAN TIDAK LANGSUNG STUDI PEMAKAIAN SUPLAI DAYA
LABORATOIUM ENERGI SURYA
PENGARUH JUMLAH FASA TE
EFEK KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS KESELURUHAN TERHADAP EFEKTIVITAS SISTEM PENDINGIN BANTALAN GENERATOR, oleh SRI WURYANTI UJI PERFORMANSI DAN EMISI GAS BUANG MESIN DIESEL
KAPASITAS 75 KW
JURNAL TEKNIK ENERGI
PERANCANGAN GENERATOR LOW RPM UNTUK PLT_ANGIN,oleh SP MURSID POTENSI PLTMH PADA FASILITAS BPT MILIK PDAM - SUATU STUDI KASUS DI PDAM KABUPATEN WONOGIRI, oleh WAHYU BUDI MURSANTO SIMULASI NUMERIK PENGARUH ALIRAN UDARA TERHADAP KARAKTERISTIK
SEMPROTAN BIOETANOL DALAM INTAKE MANIFOLD, oleh BUDI SUHARTO RANCANG BANGUN KONTROL PENYUSUNAN KEMBALI SUSUNAN MODUL POTOVOLTAIK (PV) UNTUK APLIKASI POMPA AIR VOLUMETRIK, oleh
HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR DI PT INDONESIA POWER UBP PRIOK, oleh KARTONO, dkk VALUASI KINERJA BOILER UNIT 2 PLTU 2 BANTEN-LABUAN MENGGUNAKAN
METODA LANGSUNG DAN TIDAK LANGSUNG, oleh MARID PEMAKAIAN SUPLAI DAYA “SOLAR CELL-HYBRID OFF GRID”
LABORATOIUM ENERGI SURYA-JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLBAN oleh MARDIYANTO, dkk PENGARUH JUMLAH FASA TERHADAP FREKUENSI KELUARAN
PADA STEP DOWN CHOPPER, oleh AHMAD MUDAWARI EFEK KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS KESELURUHAN TERHADAP EFEKTIVITAS
SISTEM PENDINGIN BANTALAN GENERATOR, oleh SRI WURYANTI SI DAN EMISI GAS BUANG MESIN DIESEL PERKIN
KAPASITAS 75 KW BERBAHAN BAKAR ECOLU, oleh IKA YULIYANI, dkk
JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
JURNAL TEKNIK ENERGI
PERANCANGAN GENERATOR LOW RPM UNTUK PLT_ANGIN, oleh SP MURSID
SUATU STUDI leh WAHYU BUDI MURSANTO KARAKTERISTIK BUDI SUHARTO RANCANG BANGUN KONTROL PENYUSUNAN KEMBALI SUSUNAN MODUL , oleh ACENG DAUD DI PT INDONESIA ARTONO, dkk LABUAN MENGGUNAKAN MARIDJO, dkk HYBRID OFF GRID” GEDUNG JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLBAN, oleh MARDIYANTO, dkk RHADAP FREKUENSI KELUARAN PADA STEP DOWN CHOPPER, oleh AHMAD MUDAWARI EFEK KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS KESELURUHAN TERHADAP EFEKTIVITAS SISTEM PENDINGIN BANTALAN GENERATOR, oleh SRI WURYANTI, dkk PERKIN 4 SILINDER , oleh IKA YULIYANI, dkk.
JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2
JURNAL TEKNIK ENERGI
Penerbit: Jurusan Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung Penanggung Jawab: Ketua Jurusan Teknik Konversi Energi REDAKSI Pimpinan Redaksi: Ignatius Riyadi Mardiyanto, MT. Redaksi Pelaksana: Arya Wulung, MT Ika Yuliyani, MT. Purwinda Iriani, MT. Sri Utami, MT. Apipudin, MT. Siti Saodah, MT. Redaksi Ahli: Dr Ir. Hermagasantos Zein, MSc Ir Conny K W, PhD Sri Paryanto Mursid, MEng Tina Mulya Gantina, MT
Alamat Redaksi Jurusan Teknik Konversi Energi Politkenik Negeri Bandung Jl Geger Kalong Hilir Ds. Ciwaruga Telp (022) 2013789 ext 150, (022) 2011095
Jurnal Teknik Energi terbit dua kali setahun pada bulan April dan Oktober, memuat artikel ilmiah tentang energi dan keenergian.
J JuurrnnaallTTeekknniikkEEnneerrggii I ISSSSNN:: 22008899--22552277 VVooll11NNoo22TTaahhuunn22001111 3 Prakata
Terimakasih kami ucapkan kepada para pihak yang telah bersedia menyediakan sarana, dana, restu dan juga tulisannya sehingga Jurnal Teknik Energi terbitan kedua ini menjadi terwujud.
Jurnal ini dimaksudkan untuk menerbitkan secara berkala dari hasil penelitian dosen, dosen dengan mahasiswa khususnya pada tingkat akhir atau karya akhir sehingga karya tersebut dapat dibaca dan dinikmati oleh masyarakat. Tetapi tidak tertutup kemungkinan untuk diterbitkan pada yang berupa hasil karya dari masyarakat yang berminat untuk menyumbangkan tulisan pada jurnal ini.
Pada edisi kedua ini masih dituliskan karya dosen dari hasil penelitian, baik yang dibiayai oleh donor, pemerintah ataupun mandiri. Juga ditampilkan karya dosen dan mahasiswa tingkat akhir maupun alumni. Fokus terbitan kali ini adalah pada topik energi terbarukan, dengan menampilkan hasil penelitian tentang “Generator Low RPM oleh SP.Mursid, Studi Penelitian PLTMH oleh Wahyu BM., penelitian Sel Surya oleh Aceng Daud dan Mardiyanto, dkk., serta Bioethanol oleh Budi Suharto”. Selain itu, juga diterbitkan hasil penelitian tentang “Teknologi pendinginan mesin konversi oleh Sri Wuryanti, dkk., dan studi performansi dari mesin konversi energi oleh Kartono, dkk ,oleh Maridjo, dkk., dan oleh Ika Yuliyani, dkk.. Satu topik tentang DC Chopper oleh Achmad Mudawari, juga ditampilkan dalam edisi kali ini.
4
JURNAL TEKNIK ENERGI
DAFTAR ISI
JUDUL halaman
PERANCANGAN GENERATOR LOW RPM UNTUK PLT_ANGIN, oleh SP MURSID
POTENSI PLTMH PADA FASILITAS BPT MILIK PDAM - SUATU STUDI KASUS DI PDAM KABUPATEN WONOGIRI, oleh WAHYU BUDI MURSANTO
SIMULASI NUMERIK PENGARUH ALIRAN UDARA TERHADAP KARAKTERISTIK SEMPROTAN BIOETANOL DALAM INTAKE MANIFOLD, oleh BUDI SUHARTO
RANCANG BANGUN KONTROL PENYUSUNAN KEMBALI SUSUNAN MODUL POTOVOLTAIK (PV) UNTUK APLIKASI POMPA AIR
VOLUMETRIK, oleh ACENG DAUD
EVALUASI KINERJA HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR DI PT INDONESIA POWER UBP PRIOK, oleh KARTONO, dkk
EVALUASI KINERJA BOILER UNIT 2 PLTU 2 BANTEN-LABUAN MENGGUNAKAN METODA LANGSUNG DAN TIDAK LANGSUNG, oleh MARIDJO, dkk
ANALISIS PEMAKAIAN SUPLAI DAYA “SOLAR CELL-HYBRID OFF GRID” GEDUNG LABORATOIUM ENERGI SURYA-JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLBAN, oleh MARDIYANTO, dkk
PENGARUH JUMLAH FASA TERHADAP FREKUENSI KELUARAN PADA STEP DOWN CHOPPER, oleh AHMAD MUDAWARI
EFEK KOEFISIEN PERPINDAHAN PANAS KESELURUHAN TERHADAP EFEKTIVITAS SISTEM PENDINGIN BANTALAN GENERATOR, oleh SRI WURYANTI, dkk
UJI PERFORMANSI DAN EMISI GAS BUANG MESIN DIESEL PERKIN 4 SILINDER KAPASITAS 75 KW BERBAHAN BAKAR ECOLU, oleh IKA YULIYANI, dkk.
J
JuurrnnaallTTeekknniikkEEnneerrggii I
ISSSSNN:: 22008899--22552277 VVooll11NNoo22TTaahhuunn22001111
5
PERANCANGAN GENERATOR LOW RPM UNTUK PLTAngin
SP MursidJurusan Teknik Konversi Energi - Politeknik Negeri Bandung E-mail: sp_mursid@yahoo.co.id
Abstrak
Pemanfaatan angin sebagai sumber energi terbarukan berpeluang untuk memberikan solusi murah dalam pengadaan energi listrik bagi masyarakat. Namun demikian, dikarenakan rata-rata kecepatan angin di Indonesia, khususnya di Bandung relatif rendah, maka perlu dibuat mesin pengkonversi putaran rendah ke energi listrik yang efesien. Generator Low RPM (Revolution Per Minute) dapat memberikan jawaban pada persoalan konversi ini. Saat ini masih sulit mendapatkan generator Low RPM di pasaran Indonesia. Jikapun ada, harganya sangat mahal. Oleh karenanya, merancang dan membangun sendiri generator Low RPM akan dapat menjadi alternatif pengadaanya.
Kata kunci: energi terbarukan, PLT Angin, generator, low RPM.
Absract
Utilization of wind power as a renewable energy source has an opportunity to provide low-cost solutions in the supply scheme of electric energy for the community. However, do to the low average wind speed in Indonesia, especially in Bandung, it needs to design low speed converting machines that can convert efficiently low rpm (revolution per minute) of shaft speed into electrical energy. Low rpm generator can provide answers to the issue of this conversion. But we knew this is still difficult to obtain low rpm generator in Indonesian market. Even if there are available in the market, the price is very expensive. Therefore, to design and build our own low rpm generators will be able to be an alternative solution.
Key words: renewable energy, wind power, generator, low rpm PENDAHULUAN
Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLT-Angin) dapat memberikan peluang untuk mendapatkan energi alternatif selain dari minyak bumi dengan mengkonversi-kan energi angin ke energi listrik. Energi yang dikonversikan ke listrik akan sesuai dengan potensi energi angin dikalikan dengan efesiensi PLT-Angin (Elistrik = Epot.angin x η). Energi yang dapat diperoleh dari angin merupakan perbandingan langsung dari fluks angin yakni : Eangin = ½ ρ V∞
3
A (Watt). Rho (ρ) merupakan masa jenis dari angin yang berubah berdasarkan ketinggian dari permukaan laut. Umumnya akan berharga ρ = 1,225 kg/m3. Dalam kalkulasi praktir, Rho (ρ) akan diambil pada harga ρ = 1,0 kg/m3. Sangat jelas dari persamaan energi angin, bahwa kecepatan angin V∞ sangat berpengaruh terhadap besarnya energi yang dihasilkan. Karena energi yang
dihasilkan akan sebanding dengan kecepatan dan torsi poros, maka kecepatan poros sendiri akan sangat sensitif terhadap perubahan kecepatan angin. Kecepatan poros turbin akan melonjak pangkat tiga terhadap kecepatan angin.
Di sisi lain, turbin angin sebagai konverter energi angin ke putaran poros tergolong mesin yang berputar pada rpm (revolution per minute) rendah. Ini artinya dibutuhkan generator listrik rpm rendah yang mampu mengkonversikan putaran rendah poros ke energi listrik dengan tegangan kerja normal.
Teknologi PLT-Angin berkembang pesat khususnya di negara maju seperti Denmark dan Swedia. Turbin angin dengan skala di atas 25 MW sudah lumrah dipasang untuk memproduksi listrik bagi masyarakat di sebagian negera Eropa. Sayangnya Indonesia tergolong tertinggal dalam bidang PLT-Angin. Diduga hal ini
6
dikarenakan energi konvensional masih mudah diperoleh dan murah, sehingga usaha untuk memanfaatkan energi alternatif khususnya angin masih belum optimal, bahkan belum diperhitungkan. Indonesia, dengan kontur pantai dan daerah pegunungan yang kaya, sesungguhnya memiliki potensi energi angin berlimpah. Jika memperhitungkan seluruh potensi maka ada 73 GW, dan dengan memperhitungkan teknologi yang ada saat ini diperoleh kapasitas terpasang optimum = 25 MW, namun kapasitas saat ini baru 0,6 MW. Pada skala kecil, di bawah 2000 watt, turbin pada PLT-Angin dapat dibuat dengan mudah bahkan oleh konstruktor amatir. Penelitian PLT-Angin skala kecil telah dilakukan untuk melihat peluang pembangkitan energi listrik di rumah-rumah penduduk yang dapat dikonstruksi secara mudah dan mandiri. Penelitian sebagaimana dimaksud di atas telah penulis lakukan pada tahun 2008 dengan didanai oleh Hibah Penelitian Politeknik Negeri Bandung (Polban). Penelitian dengan judul Pembuatan Prototipe
PLT-Angin Domestik juga merupakan rangkaian
dan kelanjutan dari penelitian kami sebelumnya yang berjudul Energi Listrik Alternatif Menggunakan PLT-Hibrida pada RUT VII.
Terakhir, penelitian yang dilakukan yang mengait pada topik bahasan ini berjudul Auto
Brake Generator PLT-Angin, yang didanai oleh
Hibah Kompetitif Penelitian Sesuai Prioritas Nasional.
Rangkaian penelitian yang telah dilakukan mengantarkan pada kesimpulan sementara bahwa bagian kritis dari PLT-Agin adalah pada generator dan sistem pengatur kecepatan poros. Generator harus mampu menghasilkan daya listrik pada kecepatan rendah untuk mendapatkan konversi energi paling efesien, sedangkan sistem pengatur kecepatan akan menjaga turbin dan poros berputar pada kecepatan aman. Jika tersedia perangkat yang dapat berfungsi sebagi generator rpm rendah sekaligus berfungsi sebagai speed regulator, maka PLT-Angin menjadi sangat mudah dibangun dan berpeluang menjadi sumber energi listrik altenatif yang dapat dimiliki oleh siapa saja sejauh di tempat tersebut tersedia potensi energi angin yang mencukupi.
MODEL GENERATOR
Generator sebagai pengkonversi energi mekanik putaran poros menjadi energi listrik memanfaatkan fenomena elektromagnetik yang menghubungkan torsi, medan magnet dan arus listrik. Generator dapat dibuat dengan menggunakan motor DC yang telah dilengkapi dengan magnet permanen. Persamaan sederhana pada konversi DC, F = ILB dimana F merepresentasikan daya, I arus listrik, L identik dengan luas konduktor pada generator yang terpapar medan magnet dan B merupakan kuat medan dapat memberikan gambaran akan relasi medan magnet dengan besarnya daya.
Keberhasilan dari rancangan generator yang akan dibuat menekankan pada kesederhanaan dan kekuatan konstruksi. Oleh karenanya dihindari untuk membuat generator yang membutuhkan arus eksitasi pembangkit medan magnet. Generator dengan menggunakan magnet permanen dipilih untuk alasan kesederhanaan konstuksi dan keandalan. Keuntungan menggunakan magnet permanen adalah tidak diperlukannya energi awal untuk mencatu arus eksitasi, hal ini cocok dengan karakteristik dari PLT-Angin yang umumnya diinstalasikan di daerah terpencil.
Generator dengan magnet permanen memudahkan untuk mendapatkan rancangan generator rpm rendah. Kecepatan putar generator (rpm) berkorelasi dengan jumlah pole magnet yang dipergunakan. Persamaan berikut menggambarkan hubungan yang dimaksudkan. rpm = /
Dari persamaan terlihat bahwa jumlah pole berbanding terbalik dengan rpm generator. Semakin banyak pole yang dipergunakan, akan diperoleh generator dengan rpm semakin rendah. KONSEP GENERATOR LOW RPM
Generator merupakan perangkat mesin listrik yang mengubah energi kinetik atau energi gerak menjadi energi listrik. Umumnya energi gerak merupakan gerakan berputar yang memiliki kecepatan angular tertentu. Konversi energi
J
JuurrnnaallTTeekknniikkEEnneerrggii I
ISSSSNN:: 22008899--22552277 VVooll11NNoo22TTaahhuunn22001111
7
gerak menjadi listrik dimungkinkan dengan menerapkan hukum Faraday yang menyatakan bahwa jika ada konduktor yang mendapatkan paparan medan magnet yang berubah, maka pada konduktor tersebut akan mengalir arus listrik. Dengan pemahaman ini maka gerakan berputar dipergunakan untuk menggerakkan magnet permanen pada kumparan konduktor sehingga pada konduktor akan selalu mendapatkan medan magnet yang berubah. Secara sederhana skema generator dengan medan magnet berputar diperlihatkan pada Gambar 1 Skema Generator.
Pada Gambar Skema Generator terdapat magnet permanen yang dapat berputar pada sumbu tengahnya. L1 dan L2 merupakan kumparan konduktor yang dihubungkan secara seri, sehingga dari terminal A sampai B merupakan satu jalur arus listrik. Jika magnet digerakkan berputar pada sumbunya, maka kutub S (selatan) dan U (utara) akan bergerak sesuai dengan arah gerakan magnet, hal ini mengakibatkan medan magnetnya ikut berputar sehingga kumparan yang ada didekatnya akan terpotong oleh medan magnet yang berubah. Maka sesuai dengan hukum Faraday, pada terminal AB akan mengalir arus jika dibebani, dan pada terminal tersebut akan terjadi beda tegangan Vab. Tegangan yang dihasilkan adalah tegangan AC (Alternating Current) dengan bentuk sinusoidal murni. Tegangan puncaknya akan terjadi pada saat pole magnet berada paling dekat dengan kumparan. Hal ini dapat disimpulkan bahwa semakin dekat kumparan terhadap medan magnet, maka akan dihasilkan tegangan lebih tinggi. Pengetahuan ini akan dipergunakan untuk membuat rancangan generator yang memungkinkan kumparan penghasil arus berada pada posisi terdekat dengan magnet.
Gambar 1. Skema Generator
Tegangan pada kumparan juga dipengaruhi oleh kecepatan perubahan medan magnet yang
memotongnya. Ini dapat diartikan semakin cepat magnet diputar pada porosnya, akan semakin cepat kutub utara dan kutub selatannya saling berganti, selanjutnya akan semakin besar tegangan yang dihasilkan pada kumparan. Aspek perubahan kutub magnet ini nantinya akan dipergunakan untuk merencanakan jumlah magnet yang dipergunkan dalam rancangan generator selanjutnya.
Secara umum generator akan memiliki komponen utama:
• Rotor yang merupakan komponen secara mekanis berputar untuk menggerakkan medan magnet;
• Stator tempat kumparan yang menerima perubahan medan magnet untuk dikonversi menjadi tegangan.
Jumlah kutub magnet pada rotor akan berpengaruh pada kecepatan putaran setiap menitnya (RPM = Revolution Per Minute) untuk menghasilkan tegangan AC dengan frekwensi tertentu. Pada skema generator yang ditampilkan di atas, untuk menghasilkan frekwensi 50 Hz dengan 2 kutub U dan S, diperlukan kecepatan 3000 rpm. Semakin banyak pole, akan semakin rendah putaran yang diperlukan. Secara umum persamaannya adalah sebagai berikut,
RPM =
dengan f = frekwensi dari tegangan sinusoidal N = jumlah kutub pada rotor
Sebagai misal, jika diharapkan frekwensi yang dihasilkan 50 Hz, dengan 2 kutub, maka:
RPM = = 3000 putaran setiap menitnya. Tegangan yang dibangkitkan oleh generator mengikuti persamaan Faraday, atau juga persamaan gaya gerak listrik memberikan nilai tegangan pada kumparan stator generator sehingga memungkinkan arus listrik mengalir ke beban. Persamaan ini diturunkan dari Hukum Faraday bahwa: “emf = total fluks magnet yang dipotong tiap satuan waktu.”
60 !" dengan:
V o = gaya gerak listrik
φ = fluks tiap kutub (Weber) p = jumlah kutub
n = kecepatan putar rotor (rpm) Z = jumlah konduktor jangkar
A
B
S
U
8
a = jumlah lintasan paralel
Daya yang dihasilkan oleh generator dipengaruhi oleh besarnya torsi yang diberikan pada rotor dan kemampuan kumparan stator (armatur) dalam menyalurkan arus listrik. Kemampuan menyaluran arus listrik pada kumparan berbanding lurus dengan besarnya diameter kawat yang dipergunakan.
PERHITUNGAN DAYA GENERATOR Daya listrik yang dibangkitkan oleh generator akan sangat tergantung pada tegangan dan arus listrik yang dapat dibangkitkan generator saat bekerja. Variabel tegangan dan arus berkorelasi langsung dengan jumlah belitan pada stator, besarnya medan magnet pada rotor, jarak antara rotor dan stator, dan yang terpenting adalah kecepatan putar rotor dalam setiap menitnya (RPM) yang akan merepresentasikan perubahan medan magnet yang memotong kumparan stator. Persamaan yang umum dipergunakan dalam mengestimasi perhitungan tegangan listrik terhadap medan magnet dan perubahan medan magnet dipergunakan persamaan Faraday. Persamaan umumnya adalah sebagai berikut,
V = -N (B.A/t), Dengan:
V = tegangan yang dibangkitkan oleh generator;
N = Jumlah kumparan pada stator B = Kuat medan magnet pada rotor A = luas dari kumparan yang terpapar
oleh medan magnet
t = waktu yang diperlukan terjadinya perubahan medan magnet.
Gambar 2. Model Generator dengan Persamaan Faraday
Dari Gambar di atas dicontohkan stator dengan lima (5) lilitan seluas A = 0,002 m2 yang didekatkan pada magnet dengan perubahan medan 0,4 T/s akan diperoleh tegangan generator sebesar – 0,004 volt. Contoh di atas merupakan miniatur dari generator, namun pada rancangan selanjutnya akan dihitung nilai daya listrik genertor yang lebih besar.
Perancangan generator akan memiliki properti yakni kecepatan angin dianggap relatif rendah karena dipilih yang mungkin diperoleh di sekitar kampus Polban yakni berkisar antara 3 sampai 5 m/detik. Dengan kecepatan ini rancangan turbin yang telah dibuat pada Riset PLT-Angin domestik dapat memberikan kecepatan putaran sekitar 300 RPM yang merupakan kecepatan optimum rancangan. Dalam konstruksi generator akan dipergunakan magnet NdFeb atau Nyobdinium Iron Boron atau juga dikenal dengan magnet rare earth berukuran 50,8 x 25,4 mm2 dengan kuat magnet 10.000 gauss. Konstruksi magnet yang menempel pada rotor terhadap kumparan yang dipasang pada stator kurang lebih 2 mm yang merupakan jarak yang relatif renggang karena untuk menjaga agar tidak terjadi gesekan. Jarak sejauh ini akan mengakibatkan kuat medan magnet yang sampai ke kumparan menurun sekitar 30% sehingga kuat medan menjadi 7.000 gauss di dalam kumparan.
Rancangan generator diharapkan mampu menghasilkan tegangan listrik yang cukup untuk men-charge baterai 12 volt, sehingga diharapkan akan menghasilkan tegangan kerja 14 volt pada RPM nominal (300 RPM). Yang diperlukan selanjutnya adalah menghitung banyaknya belitan pada stator untuk menghasilkan tegangan yang dimaksud. Arus listrik yang dibangkitkan selanjutnya ditentukan oleh besarnya diameter dari kawat yang dipergunakan. Perhitungan dalam perancangan dimulai dengan menghitung kuat medan yang disesuaikan dengan persamaan Faraday yang dipergunakan.
Telah diketahui bahwa 10.000 Gauss = 1 Tesla. Persamaan untuk mendapatkan jumlah belitan akan menjadi: N = -1 x –V (BxA/t)
N = V x (B x A/t)
J JuurrnnaallTTeekknniikkEEnneerrggii I ISSSSNN:: 22008899--22552277 VVooll11NNoo22TTaahhuunn22001111
9
A = 50,8 x 25,4 mm2 = 0,001290,32 m2 Dengan kecepatan putar 300 RPM atau setiap putaran adalah 0,2 detik. Dengan demikian N = 14/(0,7 x 0,00129/0,2) = 3100 belitan Jika dalam rancangan generator dibuat 18 pole tiga fasa, maka setiap fasa akan terdiri dari 6 pole. Jadi setiap pole akan memerlukan belitan sebanyak Npole = 3100/6 = 516,67 belitan. Masing masing belitan pada pole dibubungkan secara serial.Jika dipilih kawat dengan diameter 0.8 mm, maka generator mampu menangani arus sampai 25 ampere. Sehingga daya yang dapat dihasilkan pada kecepatan angin 5 m/detik kurang lebih adalah 25 x 14 x 3 = 1050 watt.
PEMILIHAN JUMLAH POLE STATOR Pemilihan jumlah pole atau kutub pada generator mempertimbangkan aspek berikut: mendapatkan RPM serendah mungkin; mengusahakan dimensi dari generator
seringkas mungkin;
mempertimbangkan aspek kelancaran putaran khususnya pada saat start tidak terjadi kemacetan.
Dengan pertimbangan sebagaimana di sampaikan di atas, maka pemilihan jumlah kutub antar stator dan rotor tidak sama jumlahnya. Hal ini akan diterangkan pada akhir bahasan.
Pada stator dipilih jumlah pole sebanyak 22, artinya terdapat 11 pasangan magnet dengan kutub berlawanan (N dan S). Jika kecepatan nominal yang diinginkan adalah 300 RPM, maka
• Terdapat 300 RPM/60 = 5 Putaran Perdetik
• Maka satu kutub pada pada stator yang dililiti kumparan akan mendapatkan perubahan medan magnet N ke S atau sebaliknya dalam satu detik adalah perubahan Medan Magnet Pole Stator = 5 x 11 = 55 kali. Ini artinya akan menghasilkan frekwensi listrik 55 Hertz.
Frekwensi ini dapat dipandang sebagai frekwensi nominal yang mendekati frekwensi grid PLN. Walaupun demikian, ketepatan frekwensi bukan tujuan utama karena tegangan yang dihasilkan oleh generator nantinya akan disearahkan menjadi tegangan DC yang dapat disimpan dalam baterai.
Pole pada stator dipilih hanya 18 kutub dengan mempertimbangkan bahwa generator dapat disusun secara 3 fasa. Susunan tiga fasa memiliki keuntungan:
mudah disearahkan menjadi tegangan DC yang rata;
meningkatkan kemampuan handling arus listrik, sehingga dihasilkan daya listik generator yang lebih besar;
Gambar 3. Rancangan Rumah Generator
Rumah generator tebal 5 mm Dudukan Stator Tebal 10 mm
Stator Dudukan Stator Rumah generator Bearing Bearing Kaki generaror GAMBAR TIDAK SESUAI SKALA !! 10 mm Bearing Ventilasi
10
memiliki kemampuan menangani beban lebih baik karena terdapat pembagian arus pada setiap fasanya;
mudah direparasi jika terdapat kerusakan. Akan tetapi alasan utama pemilihan jumlah pole sebanyak 18 adalah untuk membuat selisih jumlah pole dengan rotor yang jumlahnya 22. Ini dimaksudkan agar tidak pernah terjadi kondisi dimana pole pada rotor berpasangan satu satu dengan pole pada stator, khususnya pada kondisi diam. Keadaan dimana masing-masing pole saling berpasangan satu-satu akan menjadikan magnet pada rotor mengunci ke rotor dengan sangat kuat sehingga sulit diputar (distarter). PEMILIHAN KUMPARAN PADA STATOR Dengan memasang kumparan pada stator, menjadikan konstruksi dari genarator sangat kuat. Hal terpenting yang diperoleh dari konstruksi ini adalah tidak diperlukannya sikat (brushless) sehingga mengurangi bagian yang paling sering aus. Tegangan listrik yang demikian dapat disadap langsung ke kumparan sehingga konstruksi menjadi sederhana.
KONSTRUKSI GENERATOR
Secara keseluruhan generator dibangun dengan menggunakan bahan metal khususnya baja ST 37 pada rotor, rumah generator dan sistem bearingnya. Sedangkan pada stator yang menjadi inti kumparan menggunakan plat besi lunak yang ditumpuk. Hal ini dimaksudkan agar inti besi tidak termagnetisasi secara permanen seperti jika menggunakan baja, sedangkan tumpukan plat dipergunakan untuk mengurangi arus Edy atau arus pusar pada inti yang
disebabkan induksi dan menyebabkan inti menjadi sangat panas.
Rumah generator berfungsi untuk menjaga sistem bearing tetap berada pada tempatnya sekaligus memberikan dudukan pada generator agar dapat dipasang stabil pada landasan.
Dudukan rumah generator sekaligus menjadi rangka yang menjepit tumpukan inti kumparan pada stator. Garis tengah dari generator dengan jumlah pole 18 pada stator dan 22 pada rotor adalah 270 mm. ukuran ini masih dianggap moderat dan mudah diinstalasikan pada turbin angin ukuran sedang (blade 1,5 m).
ROTOR
Rotor merupakan bagian berputar sekaligus tempat magnet diletakkan. Dengan demikian konstruksinya harus sangat kuat, dan utamanya harus imbang (balans) sehingga mudah diputar, konstruksinya diperlihatkan pada Gambar 4 dan 5.
Diameter terluar dari rotor adalah 192 mm, dengan demikian dapat menampung 11 pasang magnet selebar 25,4 mm sebanyak 22 magnet. Pemasangan magnet dilakukan dengan menempelkan pada permukaan rotor dengan permukaan magnet berselang-seling arah kutub-nya. Jika magnet 1 permukaan luar berkutub Utara (N) maka magnet 2 permukaannya harus berkutub Selatan (S).
Rotor kemudian diberi poros yang akan menjaga posisi rotor selalu stabil dan tidak bergesekan dengan stator. Jarak antara rotor dan stator adalah 2 mm.
Gambar 4. Dimensi Rotor 50,8 mm 4 mm 4 mm 6,35 mm 80 mm 12 mm 12 mm 20 mm 192 mm 250 mm
J
JuurrnnaallTTeekknniikkEEnneerrggii I
ISSSSNN:: 22008899--22552277 VVooll11NNoo22TTaahhuunn22001111
11
Gambar 5. Pemasangan Magnet pada Rotor
KONSTRUKSI STATOR
Stator merupakan inti magnetik dari kumparan utama generator penghasil listrik. Karena merupakan inti magnetik maka harus dibuat dari bahan feromagnetik yang yang secara fisik kurang kuat dibanding dengan bahan baja. Oleh karenanya harus diperkuat dengan dudukan. Konstruksi dari Stator diperlihatkan pada Gambar 6.
Pada stator terdapat kutub yang menonjol yang berfungsi sebagai inti dari kumparan utama sebanyak 18 buah. Masing-masing kutub dirancang mampu menampung sampai 525 belitan kawat email dengan diameter 0,5 mm. Tumpukan dari plat inti pada rotor disusun sehingga setebal panjang magnet 50,8 mm.
Gambar 6. Rancangan Stator PEKERJAAN METAL GENERATOR
Pembuatan generator menggunaan bahan baja dan besi oleh karenanya diperlukan penanganan khusus yakni dilakukan dengan pembubutan sesuai dengan gambar rencana. Proses pembubutan rotor dilakukan dengan menggunakan bahan dari baja yang terdiri dari tiga komponen. Pada bagian tengah dibuat dari
silinder prefab yang ukuran diameternya 20 cm dan dibubut menjadi 190 mm. bagian tengah ini dipergunakan untuk menempelkan magnet permanen. Selanjutnya dibuat tepian kiri dan kanan dari plat baja. Untuk menghubungkan ketiganya dipergunakan baut. Hal ini akan memudahkan bila pada suatu saat diperlukan modifikasi terhadap konstruiksi rotor.
192 mm 20 mm MODEL ROTOR Skala tidak proporsional dengan ukuran. Magnet 50,8 mm 25,4 mm Tebal 6,35 mm magnet Magnet Magnet Magnet Magnet TERDAPAT 22 MAGNET 270 mm 20 mm MODEL STATOR Skala tidak proporsional dengan ukuran. ROTO Pole 2 Pole 1 Pole 18
Terdapat 18 Pole Jumlah Pole
pada stator lebih sedikit dari rotor Rotor = 22 pole, Stator 18 pole
2 mm 20 mm 27 mm 2 mm 15 mm 50 mm Pole Stator Tampak Atas 27 mm 2 mm jarak antara pole stator dan rotor
12
Selanjutnya pada rotor akan diberikan poros dengan besi pejal sepanjang 350 mm. bagian poros depan memanjang untuk dudukan spindle turbin angin yang nantinya dipasang (dikopel) langsung ke Generator.
Rotor dikerjakan dengan membuat dudukan rotor dari plat setebal 1 cm dan dibuat bentuk lingkaran dengan diameter luar 270 mm. Berikut adalah proses pembubutan utuk komponen generator.
Gambar 7. Proses Pembubutan Rotor
Gambar 8. Komponen Generator dalam Proses
Gambar 9. Konstruksi Rotor dengan 18 Pole
Gambar 10. Konstruksi Rotor dengan Bearing Kerucut
Gambar 11. Konstruksi Rotor dengan Magnet Terpasang
Gambar 12. Kumparan Armatur Pada Gambar 9. diperlihatkan susunan rotor
yang belum diberi kumparan arus. Nampak bahwa jumlah pole untuk kumparan berjumlah 18 buah. Gambar 10. memperlihatkan konstruksi rotor yang sebagai dudukan magnet dengan bearing kerucut. Pemilihan jenis bearing kerucut memberikan kekuatan pada poros rotor pada saat nantinya dikopel dengan hub turbin angin. Poros kerucut juga memberikan penahan pada poros agar tidak terdorong ke belakang maupun ke depan pada saat dibebani. Selanjutnya pada Gambar 11. memperihatkan
rotor yang telah di beri magnet. Susunan magnet berjumlah 20 dengan permukaan kutubnya dibuat bergantian antara kutub utara dan selatan. Pada Gambar 12, memperlihatkan armature atau bagian stator yang telah diberi belitan kumparan kawat email dengan garis tengah 0,5 mm. Penggunaan kawat berdiameter lebih kecil dimaksudkan untuk mendapatkan jumlah belitan sampai 500 kumparan setiap pole (kutub). Terdapat 18 kutub yang terdiri dari 3 fasa kumparan sehingga masing masing terdapat 6 kutub untuk setiap fasanya. Dengan jumlah
J
JuurrnnaallTTeekknniikkEEnneerrggii I
ISSSSNN:: 22008899--22552277 VVooll11NNoo22TTaahhuunn22001111
13
belitan 500 x 6 = 3000 belitan untuk setiap fasa diperoleh resistasi dalam sebesar 40 Ohm.
PENGUKURAN DAN ANALISIS DATA Generator yang telah selesai konstruksinya dilakukan pengujian dan pengukuran variabel kelistrikannya untuk mengetahui karakteristik dan kinerja teknisnya. Pengukuran pertama dilakukan untuk mendapatkan nilai resistansi dalam setiap kumparan pada ketiga fasa armature generator. Dengan menggunakan ohmmeter, terukur masing masing fasa memiliki resistansi dalam sebesar 40 Ohm.
Pengujian selanjutnya dilakukan untuk generator dalam kondisi dinamis dengan rangkaian sebagai berikut.
Gambar 13. Pengukuran Tegangan Generator Tanpa Beban
Generator dikopel secara mekanis ke motor dengan kecepatan putarannyayang dapat diatur. Dalam kondisi tanpa beban elektris pada generator, pada setiap fasa dilakukan pengukuran tegangan terbuka. Diambil data untuk 7 putaran dari kecepatan minimal sampai kecepatan nominal yakni 300 rpm.
Tabel 1. Hasil uji tegangan generator tanpa beban No RPM Volt ac 1 25 5,2 2 50 10,3 3 100 15,8 4 150 25,3 5 200 35,4 6 250 41,2 7 300 58,7
Data dari hasil pengukuran tegangan terbuka memperlihatkan bahwa semakin besar rpm generator akan menghasilkan tegangan terbuka yang semakin besar. Karena pengukuran menggunakan voltmeter ac, maka pembacaan yang diperoleh adalah tegangan rms (root means
square) sehingga dapat dipergunakan dalam
perhitungan tegangan dc nantinya.
Selanjutnya dilakukan pengukuran dengan beban resistif murni sebesar 10 ohm. Pengukuran dilakukan untuk satu fasa, hal ini dimaksudkan agar tidak diperlukan penyearah terlebih dahulu. Susunan rangkaiannya adalah sebagai berikut:
Gambar 14. Pengukuran Berbeban Tabel 2. Hasil uji tegangan generator dengan
beban
No RPM Volt ac (V) Amp (I)
1 25 3,4 1,61 2 50 8,6 1,2 3 100 13,4 4,57 4 150 20,2 6,8 5 200 28,1 7,49 6 250 34,5 9,92 7 300 48,3 8,02
Dari data di atas dapat dilakukan analisis tegangan output dibandingkan dengan data pengukuran tanpa beban. Tegangan pada pengukuran berbeban menjadi lebih rendah dibanding tanpa beban, hal ini dikarenakan pada generator terdapat resistansi dalam yang mempengaruhi resistansi tertutup total dari rangkaian. Resistansi beban dan resistansi dari kumparan generator membentuk rangkaian seri sehingga terjadi pembagian tegangan. Hal ini Motor dengan pengatur kecepatan Generator Dikopel ke motor V Motor dengan pengatur kecepatan Generator Dikopel ke motor 10 V A
14
yang menyebabkan pengukuran tegangan pada kondisi berbeban menjadi menurun. Pengukuran juga memperlihatkan bahwa arus yang mengalir pada beban meningkat sesuai dengan peningkatan rpm generator.
Dengan menggunakan persamaan daya (P = V.I watt), dapat dihitung daya output generator dalam kondisi berbeban. Maka pada rpm 25 diperoleh hasil, P = 3,4 x 1,61 = 5,5 watt Dengan menggunakan perhitungan seperti di atas, maka disusun tabel daya output generator sebagai berikut
Tabel 3. Daya Output Generator No RPM V (Volt ac) I (Amp) P (watt) 1 25 3,4 1,61 5,5 2 50 8,6 1,2 10,4 3 100 13,4 4,57 61,2 4 150 20,2 6,8 138,8 5 200 28,1 7,49 210,5 6 250 34,5 9,92 342,3 7 300 48,3 8,02 387,4
Dari tabel di atas diperlihatkan bahwa daya output meningkat semakin pesat pada rpm semakin tinggi. Hal ini memberikan indikasi bahwa generator akan bekerja semakin efesien pada putaran semakin tinggi.
KESIMPULAN
Merujuk pada hasil penelitian ini, dapat diambil kesimpulan penting yang relevan diantaranya: a. Generator Low RPM dapat dibuat dengan
menggunakan rotor multipole yang terdiri dari 20 magnet untuk menghasilkan daya listrik 387,4 watt pada beban 10 ohm pada putaran 300 rpm.
b. Tegangan yang dihasilkan adalah 48,3 volt dengan arus listrik 8,3 ampere dengan membuat armature dimana setiap polenya dibuat dari 500 belitan atau keseluruhan fasa adalah 6 x 500 belitan kawat 0,5 mm dengan resistansi dalam sebesar 40 ohm dan berputar pada kecepatan 300 rpm.
c. Pada kecepatan putar semakin tinggi, generator memperlihatkan perilaku semakin efesien. Namun memiliki batas maksimal dikarenakan arus Eddy maupun kemampuan dari kawat kumparan untuk menghantarkan arus.
d. Untuk mendapatkan rpm yang semakin rendah, diperlukan jumlah pasangan kutub magnet yang semakin banyak.
PUSTAKA
Burton, Toni, 2001, Wind Energy Handbook, John Wiley & Son Ltd, England.
Monteanu, Iulian, 2008, Optimal Control Of
Wind Energy System, Springer, London.
Nayef, Na’al, ___, Friction Drive, Variable
Speed, Multiple Generator, Utility-Scale Wind Turbin, CWind Inc.
Sagrillo, Mick, 2002, Choosing Home Size Wind
Generator, Home Power.
Noel, John M, ____, Frech Wind Generator
System, Aerowatt Corp., Paris, France.
Caterpillar_2005, Generator Systems, Application and Installation Guide
Unnewehr, L.E., and S.A. Nasar. Electric
Vehicle Technology.New York: John
Willey & Sons, 1982.
Rashid, Muhammad H. Power Electronics:
Circuits, Devices,and Applications 2nd edition. New Jersey: Prentice Hall, 1993.
J
JuurrnnaallTTeekknniikkEEnneerrggii I
ISSSSNN:: 22008899--22552277 VVooll11NNoo22TTaahhuunn22001111
15
POTENSI PLTMH PADA FASILITAS BPT MILIK PDAM - SUATU
STUDI KASUS DI PDAM KABUPATEN WONOGIRI
Wahyu Budi Mursanto
Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung email : wahyupoli@yahoo.com
Abstrak
Sumber air minum untuk suatu kota atau daerah, banyak yang berasal dari sumber air yang berada di pegunungan. Dikarenakan letaknya yang cukup tinggi, untuk mengalirkan air tersebut pihak PDAM menggunakan pipa-pipa tertutup secara gravitasi. Jika jarak pengalirannya cukup jauh, maka pipa-pipa tersebut dilengkapi dengan Bak Pelepas Tekanan (BPT). Fungsi dari BPT adalah melepaskan energi air yang ada di pipa bertekanan agar tidak merusak/memecahkan pipa. Pada penelitian ini akan dihitung potensi energi air yang ada pada suatu BPT untuk dimanfaatkan sebagai PLTMH. Sebagai studi kasus dipilih salah satu BPT milik PDAM Kabupaten Wonogiri Jawa Tengah yang mempunyai fasilitas pompa sumur dalam yang digerakkan dengan motor listrik (14,92 kW) yang energi listriknya berasal dari genset Diesel (23,87 kW). Air dari sumur dalam tersebut digunakan untuk menambah pasokan air minum pada saat musim kemarau. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa ditemukan solusi untuk menggantikan mesin genset Diesel dengan PLTMH yang menggunakan turbin Pelton maupun crossflow . Pemilihan penggunaan turbin crossflow untuk penelitian ini, karena turbin ini mampu memenuhi spesifikasi yang dinginkan, harganya lebih murah serta diproduksi secara lokal di Indonesia.
Kata kunci : Bak Pelepas Tekan, PLTMH, turbin pelton, turbin crossflow PENDAHULUAN
Bila ditinjau dari sudut pandang keenergian, setiap saat, energi potensial yang ada pada segmen antar jaringan perpipaan di satu BPT (Bak Pelepas Tekanan) dengan BPT berikutnya terbuang secara percuma. Sebenarnya energi potensial air ini dapat dimanfaatkan untuk memutar turbin air untuk kemudian dikonversikan menjadi bentuk energi lain, khususnya energi listrik. Besarnya energi listrik yang dihasilkan tentunya akan bergantung pada debit air dan head efektif yang mengalir di pipa transmisi tersebut. Artinya, ada suatu potensi untuk membangkitkan listrik tenaga air skala kecil (PLTMH) pada tiap bangunan BPT ini. Jika PLTMH tersebut dapat direalisasikan, maka energi listrik yang dihasilkan akan dapat digunakan untuk berbagai keperluan bagi kepentingan PDAM sendiri. Sebagai contoh: di Kabupaten Wonogiri ketika musim kemarau mereka kekurangan air; sumber dari mata air yang ada tidak memenuhi kebutuhan, sehingga pihak PDAM membuat sumur dalam di dekat BPT
untuk menambah pasokan air. Seandainya ada potensi PLTMH pada BPT tersebut, maka dapat dibuat instalasi PLTMH yang dapat menghasilkan listrik. Energi listrik yang dihasilkan dapat digunakan untuk memompa air dari sumur dalam yang berada di lokasi BPT tersebut. Dengan demikian pihak PDAM tidak perlu membayar listrik atau solar untuk genset dalam rangka memenuhi kebutuhan listrik untuk pompanya.
KONDISI UMUM BPT DI KABUPATEN WONOGIRI
PDAM Wonogiri mengelola sumber air dari berbagai daerah untuk mencukupi kebutuhan masyarakat. Khusus untuk Kecamatan Kota Wonogiri, air untuk kebutuhan masyarakat dipenuhi dari lereng pegunungan Lawu di
Kecamatan Jatinom Kabupaten
Karanganyar. Instalasi pembawa air tersebut adalah pipa yang berdiameter 250 mm yang disambung sampai puluhan kilometer. Perbedaan tinggi elevasi dataran dari sumber air di Desa Kurya Kecamatan Jatinom sampai Kecamatan Wonogiri mencapai
16
ratusan meter. Kondisi ini membuat PDAM membuat BPT di setiap interval antara 70 sampai 100 meter perbedaan elevasi. Dengan demikian, adanya potensi debit dan
head merupakan sumber energi yang dapat
dimanfaatkan untuk keperluan PDAM sendiri.
PDAM Wonogiri mengelola mata air, yang tersebar di seluruh wilayah Kabupaten Wonogiri. Mata air yang diambil terdiri dari sumber mata air murni yang muncul ke permukaan bumi, maupun mata air yang berasal dari sumur dalam. Mata air dan sumur dalam, serta instalasi penjernihan air dapat disebutkan sebagai berikut:
1. Mata air desa Kurya Kecamatan Jatiyoso Kabupaten Karanganyar
2. Mata air Tempel Wuryantoro 3. Mata air Banyu Anjog
4. Sumur Dalam Mongsari Girimarto, yang hanya beroperasi pada waktu musim kemarau saja.
5. Sumur Dalam Ngadirojo
6. Mata Air Genukharjo Wuryantoro 7. Mata Air Bakalan Purwantoro 8. Mata Air Supit Urang Jatisrono 9. Mata Air Silamuk Slogohimo 10. Mata Air Nangsri Pracimantoro 11. Mata Air Umbul Nogo Manyaran 12. Mata Air Semawur Baturetno 13. Mata Air Luweng Sapi Giritontro 14. Mata Air Sumur Gedhe Batiwarno 15. Mata Air Bendung Malang Girimarto
Sidoharjo
16. Mata Air Kakao Giriwoyo 17. Mata Air Sumber Eromoko 18. Mata Air Waru Paranggupito
Dalam pengoparasiannya, sumber air di atas kebanyakan menggunakan gaya gravitasi untuk menyalurkan ke rumah penduduk. Hanya beberapa tempat seperti di Giritontro, Pracimantoro dan Giriwoyo yang menggunakan mesin pendorong untuk menaikkan air menuju bak penampungan untuk didistribuskan ke rumah-rumah.
Pada instalasi PDAM di Desa Kurya Kecamatan Jatiyoso Kab Karanganyar yang merupakan salah satu sumber mata air yang menyuplai air minum di Kecamatan Kota Wonogiri, air mengalir secara gravitasi dari desa Kurya yang mempunyai ketinggian 1100 dpl dan dialirkan ke Kota Kecamatan Giritirto Wonogiri dengan ketinggian 156 dpl. Jika dilihat selisih ketinggiannya, maka terdapat selisih ketinggian sebesar 1100 – 156 = 944 meter. Jika pipa yang digunakan tidak dilakukan pemutusan dalam bentuk BPT-BPT, maka tekanan air terhadap pipa menjadi sangat besar dan tidak mungkin pipa PDAM akan bertahan.
Instalasi PDAM dari desa Kurya menuju ke Kecamatan Kota Giritirto Wonogiri terdapat 6 BPT, 1 Reservoir dan 1 Bak Filtrasi yang berfungsi sebagai tempat untuk membuang tekanan air sehingga menjadi sama dengan tekanan udara luar.
POTENSI UMUM
Telah dilakukan penelitian untuk potensi pembangkitan energi listrik untuk jaringan pipa yang berasal dari mata air di desa Kurya Kecamatan Jatiyoso Kab. Karanganyar.
Potensi daya listrik terutama dihitung untuk data debit minimum pada musim kemarau, namun tidak menutup kemungkinan memanfaatkan debit pada musim penghujan sehingga diperoleh daya yang cukup besar. Persoalannya adalah pada jenis turbin yang akan digunakan karena akan berpengaruh pada efisiensi dan jumlah debit minimum yang masih bisa digunakan agar turbin tetap aman beroperasi. Sementara itu, untuk memilih turbin yang akan digunakan bergantung pada jumlah debit rencana dan
head efektif. Dengan demikian pemilihan
turbin yang akan digunakan tergantung pada
basic design dari keinginan pemakai.
Sebagai basic design pada penelitian ini adalah memanfaatkan PLTMH untuk memompa air sumur pada musim kemarau
J
JuurrnnaallTTeekknniikkEEnneerrggii I
ISSSSNN:: 22008899--22552277 VVooll11NNoo22TTaahhuunn22001111
17
dan kelebihan daya (terutama pada musim penghujan) dapat digunakan untuk kepentingan lain.
Di lokasi dimana BPT-1 berada, sudah ada sumur dalam dan instalasi pompa yang digunakan sebagai tambahan pasokan air pada saat musim kemarau. Instalasi ini berada di BPT-1 di dusun Mongsari. Kekuatan motor listrik pompa sebesar 20 hp dengan penggerak berupa generator set dengan kekuatan 32 hp. Genset menggunakan bahan bakar solar. Pada musim kemarau mesin ini dijalankan selama 5 jam setiap harinya.
Berdasarkan kondisi tersebut, maka perlu dihitung potensi PLTMH apakah bisa memenuhi kebutuhan yang diinginkan atau tidak. Perlu dihitung potensi pada musim kemarau, dimana air berada pada kondisi minimum dan dihitung potensi pada musim penghujan, dimana air berlebih. Dengan demikian akan diperoleh gambaran mengenai potensi PLTMH di BPT yang ada. Selanjutnya potensi PLTMH dapat digunakan untuk menggantikan genset yang telah terpasang, maupun jika ada kelebihan pasokan dapat digunakan untuk keperluan lainnya. Berikut pada Tabel-1 adalah data potensi untuk tiap BPT yang diteliti.
Tabel-1 Data Potensi BPT
Skema 1 2 3 4 5 6 7
Nama instalasi di hulu BPT 6 BPT 1
Bak
Filtrasi BPT 2 BPT 3 BPT 4 BPT 5 Nama daerah di hulu Selobentar Selobentar Mongsari Koripan Jagir Jatirejo Bulu
Elevasi di hulu (m) 873 799 674 583 513 436 364
Nama instalasi di hilir BPT 1
Bak
Filtrasi BPT 2 BPT 3 BPT 4 BPT 5 Reservoir Nama daerah di hilir Selobentar Mongsari Koripan Jagir Jatirejo Bulu Bakalan
Elevasi di hilir (m) 799 674 583 513 436 364 290
Head (m) 74 125 91 70 77 72 74
Panjang lintasan pipa (m) 1350 2141.5 2443 1666 1858.5 2287.5 2708
Diameter pipa (m) 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
Debit minimum rata-rata (m3/s) 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 Debit maximum rata-rata (m3/s) 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12
PERHITUNGAN POTENSI PLTMH Perhitungan head efektif dapat dicari dengan menghitung selisih head bruto dikurangi dengan head losses pada pipa. Head losses dapat disebabkan oleh adanya major losses dan minor losses. Major losses diakibatkan adanya gesekan pada pipa, sedangkan minor
losses adalah rugi-rugi energi yang
diakibatkan adanya belokan pipa, entrance,
reducer, expansion, dll. Pada perhitungan head efektif yang dilakukan, hanya
memperhitungkan head loss akibat major
losses saja. Kehilangan head akibat minor losses akan diperhitungkan sesuai dengan
kondisi skema yang ada.
Pertama dihitung kecepatan aliran air. Kecepatan air dapat dihitung dari data debit dan diameter pipa. Sebagai contoh pada perhitungan ini digunakan data debit pada musim kemarau.
A
v
Q
=
……… (1) Atau: 2 4 1 D Q A Q v π = =Data yang diperoleh adalah
Q = 30 liter/detik = 0,030 m3/s, dan D = 250 mm = 0,25 m, sehingga didapat:
18
m/s 61 , 0 ) 25 , 0 ( 4 1 030 , 0 2 = = π vKooefisien gesek f dapat dihitung dengan menggunakan bantuan grafik Moody
(Moody chart) maupun dengan iterasi berdasarkan formula Blasius dan Colebrook. Pada perhitungan yang dibuat ini, dipilih cara yang kedua, yaitu dengan menggunakan iterasi [1].
Pertama dihitung relative roughness
(kekasaran relatif), ε/D. Nilai ini langsung dicari melalui tabel kekasaran relatif jika diketahui diameter pipa dan jenis pipa yang digunakan. Pada kasus ini, jenis pipa yang digunakan adalah pipa jenis Ci, yaitu jenis pipa baja komersial. Dari tabel kekasaran diperoleh dengan nilai ε/D =0,000184. Kemudian dihitung nilai bilangan Reynold, Re; dimana, D Q πυ 4 Re= (2) Dengan
υ
adalah viskositas kinematik yang nilainya juga bergantung pada temperatur. Pada kondisi ini temperatur air dianggap sebesar 20oC, sehingga dari tabel sifat-sifat air diperoleh nilai viskositas kinematik sebesar 1 x 10-6 m2/s.Dengan demikian nilai Re adalah
(
)
662139.74 25 , 0 ) 10 0 . 1 ( ) 16 , 1 ( 4 Re 6 = = − x π (turbulen)Karena aliran adalah turbulen maka rumus Blasius digunakan untuk menebak nilai koefisien gesek f sesuai dengan persamaan 3: 25 , 0 Re 3164 , 0 = f ……….. (3)
Nilai f pertama adalah : = 0,0157
Kemudian digunakan rumus Colebrook untuk menghitung fnew (persamaan 4):
2 Re 51 , 2 7 , 3 log 25 , 0 + = old new f D f ε … (4) 2 0157 , 0 61 , 290298 51 , 2 7 , 3 00018 , 0 log 25 , 0 + = new f 3 0.01360226 = new f ,
Nilai ini kemudian dimasukkan sebagai nilai fold pada rumus Colebrook, untuk memperoleh nilai f yang baru. Iterasi dilakukan sampai diperoleh nilai f yang konvergen.
Nilai fnew berikutnya adalah
4 0.01359528
=
new f
Nilai fnew tersebut kemudian diiterasi lagi dan menghasilkan nilai,
0.01359526
=
new
f
Diiterasi lagi , dan diperoleh 9
0.01359525
=
new
f
Sampai di sini nilai fnew sudah konvergen. Jadi diperoleh nilai koefisien gesek, f = 0.013595259
Nilai ini diperoleh untuk pipa baja yang baru, karena pipa yang ada sudah lama digunakan maka koefisien gesek menjadi bertambah besar. Dalam hal ini diasumsikan bahwa nilai gesek yang digunakan dalam perhitungan sebesar 0,02.
Dengan menggunakan rumus Darcy-Weisbach head loss akibat gesekan dapat diperoleh persamaan 5 sebagai berikut :
J JuurrnnaallTTeekknniikkEEnneerrggii I ISSSSNN:: 22008899--22552277 VVooll11NNoo22TTaahhuunn22001111
19
= g v D L f hL 2 2 ……….. (5) = ) 81 , 9 ( 2 61 , 0 25 , 0 5 . 2141 02 , 0 2 L h 26 , 3 = L h meterRumus untuk kehilangan tinggi tekan akibat
minor losses ditunjukkan pada persamaan 6
sebagai berikut : g V K hb 2 2 = ... (6)
Gambar 1 Koefisen belokan pipa Dengan K adalah konstanta yang bergantung pada jenis halangan (obstacle) seperti belokan, penyempitan, katup, dll.
Sebagai gambaran berapa nilai K untuk belokan dapat dilihat pada gambar 1 berikut ini. Tampak bahwa nilai koefisien K untuk belokan 20o berkisar pada harga 0.04. Makin besar sudut belok nilai K semakin besar. Pada kenyataannya, walaupun jalur distribusi air yang melalui pipa bisa mencapai 1 – 2 km, namun sambungan pipa yang ada didominasi sambungan dengan sudut di bawah 20o. Sebagai contoh dilakukan perhitungan untuk belokan dengan sudut 22o untuk jalur pipa PDAM. Kecepatan aliran di dalam pipa untuk debit 30 liter/s dengan diameter pipa 250 mm, diperoleh nilai V = 0,6 m/s. Sehingga untuk pipa dengan sudut belokan sebesar 22o akan menghasilkan nilai kehilangan energi tekan sebesar: 00073 , 0 81 , 9 2 6 , 0 04 . 0 2 2 2 = = = x g V K hb m
Artinya secara total kontribusi kehilangan energi tekan akibat belokan menjadi relatif kecil. Selain belokan, minor losses juga diakibatkan karena bentuk masukan (entrance), katup (gate valve), expansion dan reduction pipa. Tabel 2 memperlihatkan hasil perhitungan head losses untuk kondisi debit minimum dan maksimum.
Tabel-2 Perhitungan head efektif
Skema 1 2 3 4 5 6 7
V Disain pada Q minimum (m/s) 0,61 0,61 0,61 0,61 0,61 0,61 0,61 V Disain pada Q maximum (m/s) 2,44 2,44 2,44 2,44 2,44 2,44 2,44 Minimum ---> f gesek 0,0200 0,0200 0,0200 0,0200 0,0200 0,0200 0,0200
Head loss mayor/gesek (m) 2,06 3,26 3,72 2,54 2,83 3,48 4,12
Head loss minor (m) 0,08 0,09 0,09 0,08 0,08 0,09 0,09 Head efektif (m) 69,86 119,65 85,19 65,38 72,09 66,43 67,79
Maximum ---> f gesek 0,0200 0,0200 0,0200 0,0200 0,0200 0,0200 0,0200 Head loss mayor/gesek (m) 32,90 52,18 59,53 40,60 45,29 55,74 65,99
Head loss minor (m) 1,29 0,72 0,75 0,67 0,69 0,73 0,78 Head efektif (m) 37,82 70,10 28,72 26,73 29,02 13,52 5,23
20
Tampak bahwa pada kondisi debit minimum, kecepatan air juga menjadi kecil; sehingga berakibat pada head losses total yang kecil. Dengan demikian, head efektif tidak banyak berkurang. Sebagai contoh untuk BPT-1 (skema 2) pada Tabel 2, diperoleh nilai head gross 125 m yang menghasilkan nilai head efektif sebesar 119,65 m untuk debit minimum 30 l/s. Pada debit yang maksimum, yaitu sebesar 120 l/s, head efektifnya menjadi hanya 70,10 m. Jelas bahwa pada kondisi debit maksimum, kecepatan air menjadi lebih besar, sehingga kehilangan tinggi tekan akibat gesekan menjadi lebih besar. Kondisi ini terjadi karena gesekan sebanding dengan kuadrat kecepatan, hal ini berarti semakin tinggi kecepatan maka akan semakin besar gesekan yang terjadi.
ANALISIS PERHITUNGAN POTENSI
DAYA PLTMH
Analisis perhitungan daya PLTMH pada penelitian ini hanya difokuskan pada skema 2 saja. Hal ini dikarenakan pada skema 2 (BPT-1) sudah ada genset berbahan bakar solar yang digunakan sebagai sumber penggerak motor pompa submersible, yang merupakan pompa yang hanya diaktifkan pada musim kemarau dimana pasokan PDAM yang berasal dari mata air mulai berkurang. Daya genset eksisting sebesar 32 Hp (23,87 kW) dan daya motor pompa sebesar 20 Hp (14,92 kW).
Dalam penelitian ini, daya elektrik yang dihasilkan oleh PLTMH harus sama atau lebih besar dari daya genset eksisting agar dapat menggerakkan motor pompa submersible.
Diasumsikan bahwa daya sebesar 23,87 kW merupakan daya minimal yang diperlukan untuk menggerakkan motor listrik pompa submersible. Walaupun daya motor pompa lebih kecil, namun karena ada persoalan starting motor, pada saat awal dubutuhkan daya yang lebih besar. Hal ini dilakukan, karena peranan PLTMH nantinya adalah untuk menggantikan genset Diesel yang ada. Namun dalam analisis ini tidak menutup kemungkinan daya yang dihasilkan bisa dimanfaatkan untuk hal yang lain jika memungkinkan.
Pemikiran ini didasari bahwa kalau debit disain dirancang hanya untuk debit minimum, maka pada waktu musim penghujan dimana air berlebih, maka kelebihan air tersebut tidak dapat dimanfaatkan.
Berdasarkan pada Tabel-2, untuk skema 2 saja, maka tampak bahwa variasi debit antara 30 sampai 120 l/s dengan variasi head efektif antara 70,10 sampai 119,65 m. Dengan menggunakan bantuan gambar 2, turbin yang memenuhi spesifikasi tersebut adalah turbin Pelton dan
crossflow (Banki). Keduanya merupakan jenis
turbin impuls.
Persoalan yang ada bergantung pada debit berapa turbin akan dirancang. Kalau hanya menggunakan debit tertentu (kurang dari maksimum), maka pada waktu musim penghujan dimana air berlebih, harus ada saluran dengan bukaan katup tertentu yang akan membuang kelebihan debit. Kesulitannya dengan cara ini adalah perlu pengaturan katup, manakala debit total berubah. Tentu saja hal ini akan menyulitkan operator
Gambar 2 Grafik pemilihan turbin [2]
Jika turbin didisain dengan debit maksimum, persoalannya adalah apakah pada waktu musim kemarau dengan debit minimum; turbin masih bisa beroperasi dengan menghasilkan daya yang mencukupi untuk menggerakkan pompa listrik? Untuk itu harus dianalisis lebih jauh
I
ISSSSNN:: 22008899--22552277
kemungkinan yang ada sehingga kriteria tersebut dapat dicapai.
Gambar 3 Efisiensi turbin versus debit Pertama-tama adalah dengan menentukan jenis turbin yang akan dipakai. Berdasarkan
3, tampak bahwa turbin Pelton dan
mempunyai efisiensi yang lebih stabil (hampir rata) dibandingkan dengan jenis turbin yang lainnya. Efisiensi turbin Pelton secara keseluruhan lebih bagus daripada turbin
crossflow.
Secara umum kedua turbin tersebut masih mempunyai efisiensi yang relatif stabil sampa 0,4 debit maksimum (pada penelitian ini setara dengan debit minimum, 30 l/s). Dikarenakan efisiensi turbin Pelton lebih bagus daripada
crossflow, maka akan diuji terlebih dahulu
apakah turbin pelton mampu untuk menggantikan genset Diesel. Pada waktu deb berubah, sebenarnya generator juga mempunyai perilaku yang hampir mirip dengan turbin. Artinya dengan berubahnya debit, maka efisiensi generator juga akan berubah.
Tabel 3 berikut ini memperlihatkan hasil perhitungan untuk daya minimum dan maksimum berdasarkan turbin yang dirancang dengan debit disain sebesar 120 l/s. Pada kondisi
J J V Voo kemungkinan yang ada sehingga kriteria tersebut
Gambar 3 Efisiensi turbin versus debit [3]
tama adalah dengan menentukan jenis turbin yang akan dipakai. Berdasarkan Gambar 3, tampak bahwa turbin Pelton dan crossflow fisiensi yang lebih stabil (hampir rata) dibandingkan dengan jenis turbin yang lainnya. Efisiensi turbin Pelton secara keseluruhan lebih bagus daripada turbin
Secara umum kedua turbin tersebut masih mempunyai efisiensi yang relatif stabil sampai 0,4 debit maksimum (pada penelitian ini setara dengan debit minimum, 30 l/s). Dikarenakan efisiensi turbin Pelton lebih bagus daripada , maka akan diuji terlebih dahulu apakah turbin pelton mampu untuk menggantikan genset Diesel. Pada waktu debit berubah, sebenarnya generator juga mempunyai perilaku yang hampir mirip dengan turbin. Artinya dengan berubahnya debit, maka efisiensi
Tabel 3 berikut ini memperlihatkan hasil perhitungan untuk daya minimum dan berdasarkan turbin yang dirancang dengan debit disain sebesar 120 l/s. Pada kondisi
debit minimum adalah sebesar 30 l/s atau setara dengan debit 0,4 debit maksimum.
Tabel 3 Hasil perhitungan daya turbin Pelton SKEMA-2 (untuk turbin Pelton) Qmax
H efektif max Q min H efektif min Efisiensi turbin max Efisiensi turbin min Efisiensi generator max Efisiensi generator min Efisiensi transmisi Daya PLTMH max Daya PLTMH min
Tampak bahwa pada kondisi minimum, daya yang dihasilkan hanya 22,23 kW, sementara untuk menggerakkan motor pompa (karena ada persoalan start awal) harus menggunakan daya minimal sebesar 23,87 kW. Artinya adalah bahwa daya PLTMH yang dihasilkan pada kondisi minimum di musim kemarau tidak bisa digunakan untuk menggerakkan motor listrik untuk pompa.
Secara grafis tampak bahwa efisiensi turbin
crossflow lebih rendah dari pada turbin Pelton.
Dengan demikian untuk kondisi disain yang sama, pada kondisi musim kemarau ; jika digunakan turbin crossflow akan menghasilkan daya yang lebih kecil daripada turbin Pelton. Dengan demikian jelas bahwa turbin
juga tidak dapat digunakan untuk skema ALTERNATIF SOLUSI
Berikut ini beberapa solusi yang memungkinkan agar persoalan tersebut dapat diatasi.
a. Grafik yang ada pada Gambar 3 diambil dari literatur yang mengacu pada produk turbin yang dibuat oleh pabrikan dengan standard yang tinggi (produk Eropa Barat). Dengan demikian perhitungan tersebut sudah dapat dikatakan maksimal perolehannya.
J
JuurrnnaallTTeekknniikkEEnneerrggii o
oll11NNoo22TTaahhuunn22001111
21
debit minimum adalah sebesar 30 l/s atau setara dengan debit 0,4 debit maksimum.
Tabel 3 Hasil perhitungan daya turbin Pelton 2 (untuk turbin Pelton)
0,12 m3/s 70,10 M 0,03 m3/s 119,65 m 0,89 0,9 0,85 0,8 0,95 59,30 kW 22,23 kW
Tampak bahwa pada kondisi minimum, daya yang dihasilkan hanya 22,23 kW, sementara untuk menggerakkan motor pompa (karena ada awal) harus menggunakan daya minimal sebesar 23,87 kW. Artinya adalah bahwa daya PLTMH yang dihasilkan pada kondisi minimum di musim kemarau tidak bisa digunakan untuk menggerakkan motor listrik
Secara grafis tampak bahwa efisiensi turbin lebih rendah dari pada turbin Pelton. Dengan demikian untuk kondisi disain yang sama, pada kondisi musim kemarau ; jika akan menghasilkan daya yang lebih kecil daripada turbin Pelton. Dengan demikian jelas bahwa turbin crossflow juga tidak dapat digunakan untuk skema-2 ini.
Berikut ini beberapa solusi yang memungkinkan agar persoalan tersebut dapat diatasi.
ambar 3 diambil dari literatur yang mengacu pada produk turbin h pabrikan dengan standard yang tinggi (produk Eropa Barat). Dengan demikian perhitungan tersebut sudah dapat dikatakan maksimal perolehannya.
22
Dengan memilih produk generator yang mempunyai efisiensi minimal 0,85 pada kondisi 0,4 debit disain; maka akan menghasilkan daya yang dapat digunakan untuk menggerakkan motor pompa. Pada nilai efisiensi generator sebesar 0,85 ini akan dihasilkan daya PLTMH pada kondisi debit minimum sebesar 23,82 kW
b. Dengan membangun wadah yang mampu untuk menampung air dengan kapasitas tertentu di hulu (di BPT-6), sehingga pada saat PLTMH di jalankan pertama kali (start up), daya PLTMH bisa melebihi daya minimal genset. Dengan demikian pada saat
start (kondisi transien) dibutuhkan daya yang
sama atau lebih besar dari pada daya minimal genset, agar motor listrik pompa dapat dijalankan.
Pada kondisi tunak (steady state), daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan pompa sama dengan daya motor listrik nominal (14,92 kW). Jelas pada kondisi nominal, daya yang dihasilkan oleh PLTMH jauh di atas daya nominal yang dibutuhkan motor.
Jika suatu saat sistem mengalami shut-down, dan harus diperlukan start-up lagi, maka hanya diperlukan waktu beberapa saat untuk melakukan start-up, karena harus menunggu reservoir/wadah yang berada di hulu (di BPT-6) terisi air terlebih dahulu agar PLTMH dapat
di-start-up dengan daya yang lebih besar.
Walaupun pengaliran di pipa pesat berhenti, namun karena BPT-1 juga merupakan tempat penampungan air, maka pengaliran air ke BPT berikutnya tetap tidak terganggu..
PEMILIHAN SOLUSI
Alternatif solusi yang pertama (point a) memang memberikan suatu pemecahan persoalan. Konsekuensinya adalah kualitas peralatan elektro-mekanik (turbin dan generator) yang bagus akan menghasilkan daya yang diinginkan dan biasanya handal, namun implikasinya adalah biaya peralatan elektro-mekanik tersebut sangat mahal. Peralatan ini biasanya harus dipesan dari luar negeri.
Persoalan yang mungkin timbul adalah suku cadang yang susah untuk diperoleh.
Pada penelitian ini dengan menggunakan peralatan yang mempunyai efisiensi tinggi, ternyata hanya menghasilkan daya yang relatif sama dengan daya nominal genset Diesel. Dengan adanya kondisi yang seperti ini pada saat di-install hasil yang diharapkan bisa tidak memenuhi keinginan, karena tidak ada spare daya. Solusi ini tidak bisa memberikan kepastian hasil yang diinginkan.
Alternatif pemecahan masalah yang kedua (point b) memberikan suatu solusi yang bijaksana. Sebagaimana diketahui bahwa harga turbin pelton (juga generator) yang memenuhi spesifikasi seperti tercantum pada gambar 3, merupakan produk Eropa dengan harga yang bisa 5 kali harga produk lokal. Dengan menggunakan turbin Pelton lokal yang harganya lebih murah, tentu saja dengan efisiensi yang lebih rendah; bisa diterapkan sistem dengan menggunakan tampungan sementara, dengan demikian akan diperoleh daya yang lebih besar dari pada daya minimal.
Mengingat bahwa harga turbin pelton di pasaran lokal juga masih lebih mahal dibandingkan dengan turbin crossflow untuk skema yang sama, maka ada kemungkinan penggunaan turbin crossflow pada sistem ini bisa dilakukan, walaupun secara efisiensi turbin crossflow juga lebih rendah dari pada turbin Pelton. Turbin crossflow mempunyai keunggulan dalam penyesuaian debit karena dilengkapi dengan pengaturan debit dalam rentang 3/3 Q, 2/3 Q dan 1/3 Q; sebagaimana ditunjukkan pada gambar 4. Dalam penelitian ini turbin crossflow yang dipakai sebagai acuan adalah tipe T-14 yang diproduksi di dalam negeri (Bandung) yang mempunyai karakteristik sebagaimana diperlihatkan pada gambar 5 berikut ini.
Tampak pada Gambar 5, efisiensi turbin
crossflow tipe T-14 efisiensinya lebih rendah
I
ISSSSNN:: 22008899--22552277
Gambar 4 Pengaturan efisiensi crossflow
Gambar 5 Efisiensi crossflow tipe
Tabel 4 Hasil perhitungan turbin crossflow SKEMA-2 (turbin crossflow Q pada 0,375 Qmax 0,045 H efektif max 115,58 η turbin 0,71 η generator 0,81 η transmisi mekanik 0,95 Daya PLTMH 26,72
Tabel 4 memperlihatkan salah satu hasil perhitungan yang mungkin untuk penggunaan turbin crossflow sesuai dengan alternatif
J J V Voo crossflow [4] tipe T-14 [5]
Tabel 4 Hasil perhitungan turbin crossflow crossflow) 0,045 m3/s 115,58 M 0,71 0,81 0,95 26,72 kW Tabel 4 memperlihatkan salah satu hasil perhitungan yang mungkin untuk penggunaan sesuai dengan alternatif
pemecahan masalah pada
perhitungan diperoleh dengan memperhitungkan bahwa waktu yang diperlukan agar air bisa mengisi wadah penampung, agar bisa digunakan untuk start-up diperkirakan selama 10 menit. Selama waktu ini dalam wadah terdapat 18 m air. Jika kemudian PLTMH di
debit sebesar 0,045 m3/s hingga mencapai daya nominalnya (daya 26,72 kW), maka da dapat digunakan untuk menjalankan pompa pada saat start-up (transient).
Kondisi transient ini hanya beberapa saat saja, untuk kemudian menjadi tunak (
dengan daya nominal motor pompa (14,92). Maksimum rentang waktu dari saat
sampai pompa dapat mengalirkan air dengan kondisi tunak adalah sekitar 6,5 menit. Lebih dari waktu tersebut proses start
dari awal, karena air sudah tidak mencukupi lagi.
Nilai debit, volume penampung menunggu pengisian dan durasi waktu
merupakan variabel yang juga menentukan, tergantung optimasi yang dilakukan. Artinya banyak solusi yang bisa diperoleh dengan cara ini. Hasil perhitungan yang ditunjukkan pada Tabel 4 memperlihatkan salah
mungkin dilakukan. Dalam contoh tersebut dibutuhkan tampungan sebesar 18 m
KESIMPULAN
Solusi dengan memanfaatkan tampungan merupakan suatu pilihan alternatif yang dapat dilakukan. Biasanya instalasi BPT sudah dilengkapi dengan penampung
PLTMH dapat menggantikan genset eksisting untuk menyuplai energi listrik bagi motor listrik pompa submersible di Skema
ada di PDAM Wonogiri. Keuntungan PLTMH adalah bahwa peralatan bisa bekerja 24 jam dengan biaya produksi listrik sec
ramah lingkungan; tidak seperti genset Diesel yang membutuhkan bahan bakar solar dan menghasilkan polusi udara dari emisi gas buangnya. J JuurrnnaallTTeekknniikkEEnneerrggii o oll11NNoo22TTaahhuunn22001111
23
pemecahan masalah pada point b. Hasil perhitungan diperoleh dengan memperhitungkan bahwa waktu yang diperlukan agar air bisa si wadah penampung, agar bisa digunakan diperkirakan selama 10 menit. Selama waktu ini dalam wadah terdapat 18 m3 air. Jika kemudian PLTMH di-start-up dengan debit sebesar 0,045 m3/s hingga mencapai daya nominalnya (daya 26,72 kW), maka daya ini dapat digunakan untuk menjalankan pompa pada
ini hanya beberapa saat saja, untuk kemudian menjadi tunak (steady state) dengan daya nominal motor pompa (14,92). Maksimum rentang waktu dari saat start-up ampai pompa dapat mengalirkan air dengan kondisi tunak adalah sekitar 6,5 menit. Lebih
start-up harus diulang
dari awal, karena air sudah tidak mencukupi
Nilai debit, volume penampung, waktu menunggu pengisian dan durasi waktu start-up merupakan variabel yang juga menentukan, tergantung optimasi yang dilakukan. Artinya banyak solusi yang bisa diperoleh dengan cara ang ditunjukkan pada abel 4 memperlihatkan salah satu hasil yang mungkin dilakukan. Dalam contoh tersebut dibutuhkan tampungan sebesar 18 m3.
Solusi dengan memanfaatkan tampungan merupakan suatu pilihan alternatif yang dapat dilakukan. Biasanya instalasi BPT sudah dilengkapi dengan penampung air.
PLTMH dapat menggantikan genset eksisting untuk menyuplai energi listrik bagi motor listrik di Skema-2 (BPT-1) yang ada di PDAM Wonogiri. Keuntungan PLTMH adalah bahwa peralatan bisa bekerja 24 jam dengan biaya produksi listrik secara gratis dan ramah lingkungan; tidak seperti genset Diesel yang membutuhkan bahan bakar solar dan menghasilkan polusi udara dari emisi gas
![Gambar 2 Grafik pemilihan turbin [2]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/4429602.2965731/20.918.489.799.611.875/gambar-grafik-pemilihan-turbin.webp)
