PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR PICOHYDRO
Oleh Angela Rinjani NIM: 612009059
Skripsi
Untuk Melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
i
INTISARI
Pada masa kini, energi listrik sangat dibutuhkan untuk menunjang kehidupan manusia. Banyak upaya terus dilakukan untuk menghasilkan energi listrik dari sumber-sumber energi yang belum termanfaatkan. Sebagai contoh adalah energi yang dihasilkan oleh air terjun yang banyak terdapat di Indonesia, salah satunya di desa Gilingsari Temanggung.
Pada skripsi ini energi yang dihasilkan aliran air terjun tersebut dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit listrik picohidro yang hasilnya nantinya dapat digunakan untuk penerangan jalan karena letak aliran sungai tersebut berjarak 40 meter dari jalan yang sering dilalui orang.
Cara kerja alat ini adalah dengan menggunakan kincir air yang digerakkan oleh aliran air terjun sehingga menghasilkan energi kinetik. Debit air terjun yang dicoba adalah sebesar 0,0032 ⁄ dengan tinggi air terjun 3,5 yang melalui kincir tersebut dapat memutar generator 3 fasa sehingga menghasilkan tegangan 14 . Tegangan AC ini kemudian disearahkan gelombang penuh dan diratakan oleh kapasitor untuk memperhalus riak. Tegangan DC yang dihasilkan masih fluktuatif namun selalu lebih tinggi dari 20 volt sehingga digunakan konverter yang akan menurunkan tegangan menjadi 13,8 volt stabil untuk kemudian digunakan dalam pengisian aki kering 12V/7,2 Ah. Hasil pengujian menunjukkan bahwa energi yang diperoleh selama 7 jam dan disimpan di aki kering adalah sebesar 8,54 Wh. Energi tersebut dapat digunakan untuk menyalakan lampu LED 3W selama 19 jam.
ii
ABSTRACT
In this era, electrical energy is needed to support human life. Many efforts are continuously done to generate electrical energy from unused energy sources. For example is the energy produced by the waterfalls which are numerous in Indonesia, in
the village Gilingsari Temanggung.
In this final project, the energy generated by the waterfalls is utilized as the
source of Pico hydro power plant where the results will be used for street lighting due to
the location of the river is 40 meters from the main road.
The device works by using a water wheel driven by the flow of the waterfall to
produce kinetic energy. The debit of the waterfalls tried is at 0.0032 with a 3.5 m
waterfall pass the wheel which turn a 3 phase generator into 14 . This AC voltage is
full-wave rectified by a capacitor to smooth the ripple. The DC voltage generated is
unstable but always higher than 20 volt so a converter is used to decrease the voltage
into 13.8 volts to charge a 12V / 7.2 Ah accumulator. The experiment showed that the
energy gained during 7 hours stored in 12V / 7.2 Ah is 8.54 Wh. This energy can be
used to turn on a 3W LED for 19 hours.
Keywords : alternative power plant, waterfall, water wheel, generator,
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan rasa syukur mendalam penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat limpahan rahmat dan karunia-Nya dalam menyelesaikan perancangan serta penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini penulis juga hendak mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang baik secara langsung maupun tidak langsung telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini:
1. Bapak Koestomo dan Ibu Siti Rochidah terima kasih untuk semangat, cinta, kasih saying, dan dana. So lucky to have both of you, Love you so much ! 2. Bapak Ir. F. Dalu Setiaji, M.T. dan Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M.Sc.
selaku pembimbing, terima kasih atas bimbingan, arahan, dan nasehat selama mengerjakan skripsi ini.
3. Om Panut dan warga desa Gilingsari Temanggung terima kasih atas bantuan tenaga dan waktu,
4. Ponakan-ponakan super Kitul, Katul, Evanul, Iyok, yang meramaikan hidup dengan kepolosan kalian, Mbah Kakung di surga, Mas Neo, Mas Wawan,
Mbak Tutik, Mbak U’ut, Budhe, atas semangat dan dukungannya.
5. Teman-teman FTEK 2009, Yuli, Wikan, Pakdhe, Gigih, Daniel, Ardit, Agung, Aksa, Angga, Andre, Martino, Herlambang, dan semua yang tidak dapat disebutkan satu-persatu, terima kasih karena kalian selalu ada di suka maupun duka.
6. Seluruh staff dosen, staff TU, karyawan dan laboran FTEK, terima kasih atas bantuan dan perhatiannya.
7. Teman-teman kost Seruni 23 kece serta bapak ibu kost, terima kasih atas bantuan, semangat, dan dukungannya.
iv
9. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah turut andil dalam proses pengerjaan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempuna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika
Salatiga, Januari 2016
v
1.2.Latar Belakang Permasalahan ... 1
1.3.Spesifikasi Sistem ... 2
1.4.Sistematika Penulisan ... 3
BAB II LANDASAN TEORI ... 4
2.1. Energi Potensial Gravitasi ... 4
2.2. Generator Listrik ... 4
2.3. Penaik Tegangan (Boost Converter) ... 5
2.4. Penurun Tegangan (Buck Converter) ... 8
vi
3.5. Penyimpan Energi ... 15
3.6. Kerangka Besi ... 16
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ... 18
4.1. Generator ... 18
4.2. Konverter Penurun Tegangan ... 20
4.3. Penyimpan Energi ... 22
4.4. Penerangan ... 27
4.5. Perbandingan dengan Spesifikasi ... 29
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 30
5.1. Kesimpulan ... 30
5.2. Saran Pengembangan ... 30
DAFTAR PUSTAKA ... 32
LAMPIRAN ... 33
DATASHEET GENERATOR 3 FASA... . 33
DATASHEET LM2596 ... 34
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Peta lokasi sungai desa Gilingsari Temanggung ... 1
Gambar 2.1. Potensial Gravitasi ... 4
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Secara Keseluruhan ... 9
Gambar 3.2. Lokasi Pengujian ... 10
Gambar 3.11. Rangkaian Penurun Tegangan ... 14
Gambar 3.12. Akumulator ... 15
Gambar 3.13. (a)Skema Kerangka besi tampak samping ... 16
Gambar 3.13. (b)Skema kerangka besi tampak atas ... 16
Gambar 3.14. Wujud fisik kerangka besi ... 16
Gambar 3.15. Box untuk menempatkan akumulator ... 17
Gambar 4.1. Skema pengujian fasa generator ... 18
Gambar 4.2. Blok Diagram Pengujian Daya Generator ... 18
Gambar 4.3. Hasil Pengujian Tegangan DC tanpa Beban ... 19
Gambar 4.4. Grafik daya beban terhadap variasi nilai beban ... 20
Gambar 4.5. Diagram pengujian pengisian aki ... 22
viii
Gambar 4.7. Grafik arus terhadap waktu saat pengisian ... 23
Gambar 4.8. Pengujian dua modul konverter buck ... 24
Gambar 4.9. Grafik tegangan terhadap waktu saat pengisian ... 26
Gambar 4.10. Grafik arus terhadap waktu saat pengisian ... 26
Gambar 4.11. lampu LED yang digunakan ... 27
Gambar 4.12. Tegangan dan arus pada lampu LED ... 27
Gambar 4.13. Grafik tegangan terhadap waktu saat dipakai untuk penerangan .. 28
Gambar 4.14. Grafik arus terhadap waktu saat dipakai untuk penerangan ... 29
Gambar 4.15. (a)Gambar alat dilokasi pengujian ... 30
Gambar 4.15. (b)Box untuk menempatkan konverter dan aki ... 30
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Tegangan Generator Tanpa Beban ... 18
Tabel 4.2. Daya Generator ... 19
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Konverter Penurun Tegangan ... 21
Tabel 4.4. Hasil pengujian konverter buck ... 24
Tabel 4.5. Hasil pengujian dua modul konverter buck ... 25
x
DAFTAR ISTILAH
