NASKAH PUBLIKASI Pemanfaatan Flywheel Magnet Sepeda Motor Dengan 12 Rumah Belitan Sebagai Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh).

NASKAH PUBLIKASI

PEMANFAATAN FLYWHEEL MAGNET SEPEDA MOTOR

DENGAN 12 RUMAH BELITAN SEBAGAI GENERATOR

PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO

(PLTMh)

Diajukan oleh:

HILDA RIFAI ROMADHONI

D 400 100 013

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

LEMBAR PERSETUJUAN

Karya ilmiah dengan judul “PEMANFAATAN FLYWHEEL MAGNET

SEPEDA MOTOR DENGAN 12 RUMAH BELITAN SEBAGAI

GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO

(PLTMh)” ini diajukan oleh :

Nama : Hilda Rifai Romadhoni

NIM : D400 100 013

Guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program Sarjana Strata-Satu (S1) pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, telah diperiksa dan disetujui pada :

Hari :

Tanggal :

Mengetahui,

Pembimbing 1 Pembimbing 2

PEMANFAATAN FLYWHEEL MAGNET SEPEDA MOTOR DENGAN 12 RUMAH

BELITAN SEBAGAI GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA

MIKROHIDRO (PLTMh)

Hilda Rifai Romadhoni

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani tromol pos 1 pabelan kartasura surakarta

faol.13345@gmail.com

ABSTRAKSI

Pembuatan pembangkit listrik tenaga mikrohidro ini bertujuan untuk mengetahui daya keluaran yang mampu dihasilkan oleh flywheel magnet pada sepeda motor yang di uji di Waduk Botok, Mojodoyong, Kedawung, Sragen, Jawa Tengah dan sekaligus memanfaatan energi terbarukan secara optimal terutama air.

Pemanfaatan waduk untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ini menggunakan turbin tipe overshot. Desain turbin dibuat sedemikian rupa agar dapat memutar flywheel magnet secara maksimal, karena turbin digunakan sebagai penggerak awal. Turbin air digerakkan oleh tekanan air, sehingga turbin air memutar flywheel magnet. Sistem pembangkit ini memanfaatkan flywheel magnet sebagai pembangkit listrik, kemudian diubah dengan memakai inverter untuk mendapatkan keluaran AC.

Daya yang dihasilkan flywheel magnet tergantung pada debit air, diameter kawat email, jumlah gulungan kawat email dan kecepatan putar turbin air. Hasil pengujian menunjukkan bahwa daya AC dan DC flywheel magnet modifikasi lebih besar dari pada daya AC dan DC flywheel magnet asli. Daya DC yang dihasilkan flywheel magnet asli saat dipasang beban lampu maksimal sebesar 12,40 watt, sedangkan flywheel magnet modifikasi sebesar 14,72 watt. Daya AC yang dihasilkan flywheel magnet asli saat dipasang beban lampu maksimal sebesar 11 watt, sedangkan flywheel magnet modifikasi sebesar 13,26 watt.

Kata kunci : Waduk, PLTMh, turbin tipe overshot, flywheel magnet sepada motor

1. Pendahuluan

Energi alternatif terbarukan mempunyai peran yang sangat penting dalam memenuhi kebutuhan energi. Hal ini disebabkan penggunaan bahan bakar untuk pembangkit – pembangkit listrik konvensional dalam jangka waktu yang panjang akan menguras sumber minyak bumi, gas dan batu bara yang makin menipis dan juga dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan. Hal tersebut sebagai pertimbangan untuk pemenuhan energi listrik, maka perlu diadakan

penelitian dan pengembangan terkait pemasangan pembangkit yang ekonomis, aman, dan handal.

permanen.Stator flywheel yang membentuk cincin dengan generating coils (kumparan pembangkit) disusun secara radial dibagian ujung luarnya dan rotor dengan kutub magnetnya dilekatkan didalamnya. Output (keluaran) listrik dari alternator membentuk gelombang yang saling menyusul, sehingga keluarannya bisa lebih lembut dan stabil.

Flywheel magnet mampu

menghasilkan putaran yang menghasilkan energi listrik, sehingga dapat digunakan sebagai energi alternatif ke depannya. Hal ini memotifasi penulis untuk memodifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro dengan memanfaatkan flywheel magnet pada sepeda motor sebagai generator untuk menghasilkan listrik.

2. Metode Penelitian 2.1 Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Ampere meter

Alat ini digunakan untuk mengetahui arus yang dihasilkan pada flywheel magnet.

2. Volt meter

Alat ini digunakan untuk mengetahui tegangan yang dihasilkan pada flywheel magnet.

3. Tang ampere

Alat ini digunakan untuk mengukur tegangan dan arus pada flywheel magnet.

4. Tachometer

Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan putar flywheel magnet. 5. Personal Computer (laptop).

Alat ini digunakan untuk pengoperasian data hasil pengujian dan pembuatan laporan hasil penelitian. Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat rangkaian dalam penelitian ini adalah :

1. Flywheel magnet

Tabel 1. Spesifikasi flywheel magnet

2. Inverter 3. V–Belt A-54 4. Regulator

5. Pipa PVC diameter 8,5 cm 6. Besi As

7. Puli dengan perbandingan 2:13 8. Turbin air tipe overshot

9. Stop kontak dan lampu 7 watt, 15 watt, 20 watt

2.2 Pengumpulan Data

Penelitian ini dilakukan dengan memanfaatan aliran sungai untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh) menggunakan turbin tipe overshot di Waduk Botok, Mojodoyong, Kedawung, Sragen, Jawa Tengah.

Data yang harus dicatat antara lain : a. Kecepatan putar flywheel magnet b. Tegangan dan arus yang dihasilkan

flywheel magnet

2.3 Tahap Pengolahan Data

Langkah-langkah yang akan dilakukan sebagai berikut :

1. Melakukan perancangan rangka alat pembangkit.

2. Melakukan perancangan dudukan generator (flywheel magnet) dan turbin air.

3. Merangkai rangka sesuai dengan yang diharapkan, kemudian meletakkan generator (flywheel magnet) pada dudukan yang telah disediakan.

4. Melakukan pengujian dan pengukuran keluaran daya dari generator (flywheel magnet).

5. Menganalisis hasil dari pengujian tersebut.

6. Membuat kesimpulan dengan melihat hasil dari pengujian yang telah dilakukan.

2.4 Analisis Data

Analisis data yang dilakukan dalam pengujian ini adalahmenganalisis hasil dari pengujian dengan memasukkan data yang ada dan menghitung menggunakan rumus berdasarkan teori yang dibahas dalam penelitian ini, sehingga dapat mengetahui daya yang dihasilkan oleh generator (flywheel magnet). Selain itu, dapat mengetahui perbandingan daya yang dihasilkan oleh flywheel magnet asli (original) dengan flywheel magnet modifikasi.

2.5 Urutan pengujian

Gambar 1. Bagan pengujian alat

2.6 Flowchart Penelitian

Gambar 2. Diagram alur penelitian pembuatan pembangkit listrik tenaga mikrohidro 3 Hasil Pengujian Dan Pembahasan

3.1 Hasil Pengujian

Pengujian yang dilakukan adalah pengujian mengenai percobaan pembangkit listrik tenaga mikrohidro di Waduk Botok, Mojodoyong, Kedawung, Sragen, Jawa Tengah. Penelitian ini menganalisis hasil data pengujian berdasarkan pada pengujian pembangkit listrik tenaga mikrohidro dengan menggunakan turbin tipe overshot di Waduk Botok, Mojodoyong, Kedawung, Sragen, Jawa Tengah. Penelitian ini dilakukan dengan memanfaatan aliran sungai untuk memutar turbin air yang dihubungkan pada flywheel magnet.

Dalam pengujian ini debit air yang mengalir pada pipa dapat diperoleh dengan cara perhitungan sebagai berikut :

Luas penampang pipa :

2 4

1 _D

A π

= ¼ . 3,14 . (0,085)2 = 0,785 . 0,0073 = 0,0057 m2

Debit air yang mengalir pada pipa : Av

Q

Tabel 2. Pengukuran flywheel magnet asli dengan pipa berdiameter 8,5 cm dan kecepatan air 3 m/s

Tabel 3. Pengukuran flywheel magnet modifikasi dengan pipa berdiameter 8,5 cm dan kecepatan air 3 m/s

Tabel 2 dan tabel 3 menunjukkan bahwa flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi diputar dengan debit air sebesar 0,017 m3/s melalui pipa.

Pengujian dilakukan bertujuan untuk mengambil data kecepatan putar flywheel magnet, arus DC dan AC dan tegangan DC

Gambar 3. Diagram batang pengukuran tegangan terhadap beban lampu pada flywheel magnet asli

Gambar 4. Diagram batang pengukuran arus terhadap beban lampu pada flywheel magnet asli

Gambar 5. Diagram batang pengukuran tegangan terhadap beban lampu pada flywheel

magnet modifikasi

Gambar 6. Diagram batang pengukuran arus terhadap beban lampu pada flywheel

3.2 Perhitungan Daya DC dan AC Daya DC yang dihasilkan oleh flywheel magnet dapat diperoleh dengan cara menghitung sebagai berikut :

1. flywheel magnet asli

a. Saat beban lampu 7 watt P = V . I

= 12 . 0,76 = 9,12 watt

b. Saat beban lampu 15 watt P = V . I

= 11 . 0,97 = 10,67 watt

c. Saat beban lampu 20 watt P = V . I

= 11 . 1,01 = 11,11 watt

d. Saat beban lampu 22 watt P = V . I

= 10 . 1,24 = 12,4 watt

2. flywheel magnet modifikasi a. Saat beban lampu 7 watt

P = V . I = 13 . 0,89 = 11,5 watt

b. Saat beban lampu 15 watt P = V . I

= 12,5 . 1,02 = 12,75 watt

c. Saat beban lampu 20 watt P = V . I

= 12 . 1,15 = 13,8 watt

d. Saat beban lampu 22 watt P = V . I

= 11,5 . 1,28 = 14,72 watt

Daya AC yang dihasilkan oleh flywheel magnet dapat diperoleh dengan cara menghitung sebagai berikut :

1. flywheel magnet asli

a. Saat beban lampu 7 watt P = V . I . cosϕ

= 170 . 0,06 . 0,85 = 8,6 watt

b. Saat beban lampu 15 watt P = V . I . cosϕ

= 180 . 0,06 . 0,85 = 9,18 watt

c. Saat beban lampu 20 watt P = V . I . cosϕ

= 180 . 0,07 . 0,85 = 10,7 watt

d. Saat beban lampu 22 watt P = V . I . cosϕ

= 185 . 0,07 . 0,85 = 11 watt

2. flywheel magnet modifikasi a. Saat beban lampu 7 watt

P = V . I . cosϕ

= 180 . 0,07 . 0,85 = 10,71 watt

b. Saat beban lampu 15 watt P = V . I . cosϕ

= 180 . 0,08 . 0,85 = 12,24 watt

c. Saat beban lampu 20 watt P = V . I . cosϕ

= 190 . 0,08 . 0,85 = 12,92 watt

d. Saat beban lampu 22 watt P = V . I . cosϕ

3.3 Hasil Perhitungan Daya DC dan AC

Tabel 4. Hasil pengukuran daya DC flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi

Tabel 5. Hasil pengukuran daya AC flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi

Hasil pengukuran daya dari data pengujian menunjukkan bahwa pada kecepatan putar flywheel magnet rata-rata 750 rpm daya DC dan daya AC yang dihasilkan flywheel magnet asli lebih kecil dibandingkan flywheel magnet modifikasi dengan kecepatan putar flywheel magnet rata-rata 650 rpm. Hal ini dikarenakan lebih banyaknya jumlah gulungan lilitan pada flywheel magnet modifikasi dari pada jumlah gulungan lilitan pada flywheel

magnet asli. Putaran turbin sangat berpengaruh pada besar kecilnya daya yang dihasilkan flywheel magnet walaupun diberi beban lampu yang sama.

Hasil pengujian daya DC dan daya AC pada flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi dapat juga dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 7. Diagram batang perhitungan daya DC terhadap beban lampu pada flywheel magnet asli

dan flywheel magnet modifikasi

Gambar 8. Diagram batang perhitungan daya AC terhadap beban lampu pada flywheel magnet asli

dan flywheel magnet modifikasi

Hasil perhitungan tersebut menjelaskan bahwa daya DC yang dihasilkan oleh flywheel magnet modifikasi lebih besar dibandingkan flywheel magnet asli. Daya AC yang dihasilkan oleh flywheel magnet modifikasi juga lebih besar dibandingkan flywheel magnet asli. Hal ini dikarenakan faktor jumlah gulungan lilitan flywheel magnet modifikasi lebih banyak dari pada jumlah gulungan lilitan flywheel magnet asli.

3.4 Perhitungan Daya Turbin Air

Daya turbin air yang dihasilkan pada pengujian ini dapat dilihat pada tabel 6. Daya turbin air tersebut diperoleh dengan cara perhitungan sebagai berikut :

P =ρ .g.Q.h.ilt

= 1000 . 9,81 . (0,02 . 2 . 0,8) = 9810 . 0,03

= 294,30 watt

Tabel 6. Hasil perhitungan daya turbin air dengan pipa berdiameter 8,5 cm dan

Gambar 9. Diagram batang hasil perhitungan daya yang dihasilkan oleh

turbin air

3.5 Perhitungan Energi Potensial

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air, turbin dan generator. Air adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam. Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada ketinggian jatuhan air dan debit air. Hubunganya dengan penampungan air maka head adalah beda ketinggian antara muka air pada penampungan air dengan muka air keluar dari turbin air.

Total energi yang tersedia dari suatu penampungan air merupakan energi potensial air yaitu :

Ep = mgh...(1)

Sebelumnya mencari massa air (m) karena belum diketahui Perhitungan energi potensial air pada sungai :

Perhitungan energi potensial air pada pipa : l penampungan air merupakan energi potensial air.

3.7 Perhitungan Energi Kinetik

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro mengkonversikan energi air menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin air. Mikrohidro memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head), semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Cara kerjanya cukup sederhana, energi air yang memutar turbin air, diteruskan untuk memutar flywheel magnet, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Berdasarkan prinsip tersebut perhitungan energi kinetik dapat dilakukan dengan mengacu pada debit air.

Perhitungan energi kinetik air pada sungai sebagai berikut :

Perhitungan energi kinetik air pada pipa sebagai berikut :

Energi kinetik yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel 8. Hasil perhitungan energi kinetik air

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro merupakan proses perubahan energi kinetik berupa kecepatan dan tekanan air yang digunakan untuk menggerakkan turbin air dan generator listrik hingga menghasilkan energi listrik.

4. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian dan analisis Pemanfaatan aliran sungai Waduk Botok untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh) menggunakan turbin air tipe overshot di Waduk Botok, Mojodoyong, Kedawung, Sragen, Jawa Tengah dapat disimpulkan bahwa :

1. Hasil pengujian menunjukkan bahwa daya AC dan DC flywheel magnet modifikasi lebih besar dari pada daya AC dan DC flywheel magnet asli. 2. Daya DC yang dihasilkan flywheel

magnet asli saat dipasang beban lampu maksimal sebesar 12,40 watt, sedangkan flywheel magnet modifikasi sebesar 14,72 watt.

3. Daya AC yang dihasilkan flywheel magnet asli saat dipasang beban lampu maksimal sebesar 11 watt, sedangkan flywheel magnet modifikasi sebesar 13,26 watt.

DAFTAR PUSTAKA

Damastuti, Anya P. 1997. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro.

Sumber:http://www.elsppat.or.id/download /file/w8_a6.pdf. Diakses 25 Januari 2014.

Djajusman Hadi, S.Sos., M.AB dan kincir air kaki angsa dan inovasi listrik Mikrohidro.

Sumber: http://www.kendali.net/. Diakses 25 Januari 2014.

M. M Dandekar dan K.N. Sharma. 1991. Buku Pembangkit Listrik tenaga Air. Jakarta:Penerbit Universitas Indonesia

Marsudi, Djiteng. 2005. Pembangkit Energi Listrik.Jakarta : Penerbit Erlangga

Soetrisno. 1978. Fisika Dasar - Mekanika. Bandung: Penerbit ITB

Tri, Ali W. 2011. Perancangan pembangkit listrik tenaga mikrohidro (pltmh) dengan desain turbin air crossflow. Surakarta: Penerbit UMS