Integrated Resource Plan (IRP) yang diprogramkan PT Vale Indonesia Tbk (PT Vale) sebagai potensi tambahan pasokan energi saat ini, salah satunya adalah potensi pemanfaatan turbin hidrokinetik pada saluran bendungan PLTA yang ada. Ketahuilah akibat aliran pada saluran PLTA Larona sebagai potensi pembangkitan energi hidrokinetik.
PENDAHULUAN
- Latar Belakang
- Rumusan Masalah
- Tujuan Penelitian
- Batasan Masalah
- Sistematika Laporan
Bagaimana menganalisis potensi ekstraksi tenaga hidrokinetik dari kanal melalui pendekatan teoritis dan variasi dalam pemilihan turbin hidrokinetik generik yang tersedia secara komersial. Tentukan perkiraan biaya ekstraksi tenaga berdasarkan informasi yang tersedia dari aplikasi hidrokinetik dan pembangkit listrik tenaga air terkait.
TINJAUAN PUSTAKA
Energi Hidrokinetik
Turbin Hidrokinetik
Konsep Lift dan Drag
Aliran Kanal Terbuka
- Pertimbangan Energi
- Aliran Kanal dengan Kedalaman Seragam
Aliran pada dinding
Fluktuasi permukaan bebas
Pengukuran Kecepatan
Computational Fluid Dynamic (CFD)
METODOLOGI
Diagram Alir Penelitian
Yang dikaji dalam tinjauan literatur ini menyangkut pembangkit listrik hidrokinetik, turbin hidrokinetik, turbin hidrokinetik sumbu vertikal, turbin hidrokinetik sumbu horizontal, turbin gaya angkat dan tarik, fenomena bangun dan efek pemblokiran. Selanjutnya dilakukan proses simulasi dengan menggunakan software Ansys, dimulai dengan pembuatan geometri turbin, meshing, preprocessing dan postprocessing menggunakan data pengukuran. Dari hasil simulasi diperoleh data berupa kontur kecepatan dan kontur tekanan pada turbin dengan variasi bentuk turbin (VAHT dan HAHT) dan karakteristik lokasi.
Pengesahan kemudiannya dilakukan antara data simulasi dan data yang diukur menggunakan data halaju di lokasi 9 titik yang ditentukan dalam setiap panel. Sekiranya hasil simulasi mencapai ralat kurang daripada 10%, ia boleh dianalisis mengikut tujuan tesis ini.
Pengambilan Data Primer dan Data Sekunder
- Geometri Kanal
- Posisi Pengukuran
- Data Aktual Karakteristik dan Fluktuasi Aliran
- Pembuatan Geometri
- Meshing
- Processing
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Validasi Hasil Penelitian
Cara membandingkan nilai yang digunakan adalah dengan menggunakan nilai kecepatan rata-rata dari masing-masing panel saluran Larona. Hal ini dikarenakan sangat sulitnya mencari nilai kecepatan pada suatu titik tertentu dalam simulasi, sehingga diperoleh nilai valid berdasarkan rata-rata. Dimana kesalahannya kurang dari 10%, menunjukkan bahwa kondisi batas yang digunakan sudah sesuai dan mendekati kondisi dalam pengukuran.
Oleh karena itu, kesalahan yang diperoleh besar karena data tidak diambil di setiap panel pada waktu tertentu. Meshing yang belum optimal untuk meminimalisir perbedaan hasil yang diperoleh, pada proses simulasi didekati kurang lebih 2,8 juta elemen dengan ukuran mesh 0,1 – 1 meter, dan bentuk mesh yang digunakan serta besarnya inflasi.
Hasil Pengukuran dan Simulasi
- Panel 24
- Panel 53
- Panel 81
- Panel 159
- Panel 382
Kecepatan aliran pada saluran Larona relatif seragam dengan kecepatan maksimum pada panel 159 dan 382 sebesar 2,6 m/s, sedangkan kecepatan minimum juga pada panel 159 dan 382 sebesar 2 m/s. Apabila jenis material mempunyai nilai kekasaran yang lebih tinggi maka profil aliran yang diperoleh tidak tenang atau cenderung kritis, sedangkan jika nilai kekasaran material pada saluran Larona sebesar 0,012. Pada Gambar 4.11 sepanjang aliran saluran Larona, panel 159 terlihat adanya variasi kecepatan pada ketinggian 3m dari dasar karena banyaknya tikungan yang menyebabkan kecepatan berkurang dan kecepatan bertambah sesuai geometri lentur saluran Larona. saluran.
Sepanjang aliran saluran Larona pada panel 382 terlihat adanya kecepatan yang bervariasi pada ketinggian 3m dari dasar, karena terdapat banyak tikungan yang menyebabkan kecepatan berkurang dan kecepatan bertambah sesuai geometri tikungan saluran Larona. Pada profil tekanan saluran Larona diperoleh nilai maksimum berada pada saluran bagian kanan bawah yaitu sebesar 928,572 Pa.
Penilaian Potensi Hidrokinetik
- Power Density
- Pembangkitan Daya Setiap Panel
- Analisa Potensi Peletakan Turbin
Dengan melihat nilai kepadatan daya yang digunakan, maka Anda dapat memprediksi bagian mana yang berpotensi dan bagus untuk dipasang turbin pada bagian tengahnya. Sebaran nilai rapat daya pada setiap segmen hampir sama dengan kontur sebaran kecepatan, karena perbandingan rapat daya terhadap kecepatan sebanding. Dengan melihat nilai densitas daya yang digunakan, maka dapat diprediksi bagian mana saja yang berpotensi dan bagus untuk dipasang turbin.
Nilai densitas daya tersebut dapat digunakan untuk memprediksi bagian mana yang mempunyai potensi dan baik untuk dipasang turbin. Sebaran nilai rapat daya hampir sama dengan kontur sebaran kecepatan karena hubungan rapat daya dengan kecepatan sebanding.
Fluktuasi pada Vertical Axis Hydrokinetic Turbine (VAHT)
Pada saluran intake Larona dapat dipasang turbin hidrokinetik sumbu vertikal (VAHT) atau turbin hidrokinetik sumbu horizontal (HAHT) dengan diameter 4,8 m untuk VAHT dan 2,8 m untuk HAHT dapat dipasang di tengah dengan posisi 0,9 m dari bawah. saluran atau berdiameter 2,88 dipasang sejajar jarak 5R dengan ketinggian 2,75 m dari dasar saluran. Pada saluran Larona untuk panel 53 dapat dipasang turbin hidrokinetik sumbu vertikal atau turbin hidrokinetik sumbu horizontal dengan diameter 4,8 m untuk VAHT dan 2,8 m untuk HAHT dapat dipasang di tengah dengan posisi 0,9 m dari dasar saluran atau dengan diameter 2,8 m dipasang sejajar pada jarak 5R dengan tinggi 1,6 m dari dasar saluran. Untuk saluran panel Larona 81 dapat dipasang turbin hidrokinetik sumbu vertikal atau turbin hidrokinetik sumbu horizontal dengan diameter 4,8 m untuk VAHT dan 2,8 m untuk HAHT dapat dipasang di sebelah kiri dengan posisi 1 m dari dasar saluran atau dengan diameter 2,8 dipasang paralel pada jarak 5 R dengan tinggi 1 m dari dasar saluran.
Pada saluran Larona untuk panel 159 dapat dipasang turbin hidrokinetik sumbu vertikal atau turbin hidrokinetik sumbu horizontal dengan diameter 4,8 m untuk VAHT dan 2,8 m untuk HAHT dapat dipasang di tengah dengan posisi 1,6 m dari dasar saluran. atau berdiameter 2,8 m dipasang sejajar pada jarak 5R dengan tinggi 1 m dari dasar saluran. Pada panel Kanal Larona 382 dapat dipasang turbin hidrokinetik sumbu vertikal atau turbin hidrokinetik sumbu horizontal dengan diameter 4,8 m untuk VAHT dan 2,8 m untuk HAHT pada bagian tengah dengan posisi 1,5 m dari dasar saluran. saluran atau diameter 2,8 m dipasang sejajar pada jarak 5 R dengan tinggi 1 m dari dasar saluran.
Fluktuasi pada Horizontal Axis Hydrokinetic Turbine (HAHT)
Pada luas dinding, volume semu air berkurang karena fraksi volume yang bernilai 1 berkurang. Hal ini terjadi ketika air yang bergerak berinteraksi dengan udara sehingga udara masuk ke dalam air sehingga terlihat seperti dinding air yang menarik. Pemasangan turbin HAHT menghasilkan kenaikan muka air yang lebih kecil dibandingkan pemasangan turbin VAHT.
Pemasangan turbin HAHT menyebabkan kenaikan paras air yang lebih kecil daripada pemasangan turbin VAHT. Lebih besar ia, lebih besar perubahan paras air, seperti ditunjukkan dalam Jadual 4.8.
Profil Wake Pada Vertical Axis Hydrokinetic Turbine (VAHT)
Penurunan kecepatan pada daerah dekat bangun menjadi 0 m/s, sedangkan pada daerah bangun jauh menghasilkan nilai kecepatan sebesar 0,75 m/s. Wilayah pelestarian bangun dapat dilihat ketika nilai kecepatan perlahan-lahan meningkat kembali ke kecepatan awal atau kecepatan sekitar. Pada daerah karakteristik, twist juga menghasilkan bangun yang asimetris pada daerah bangun dan bangun jauh, namun nilai bangun hampir tersebar pada dinding akibat adanya perubahan arah aliran.
Profil Wake Pada Horizontal Axis Hydrokinetic Turbine (HAHT)
Penurunan kecepatan pada daerah dekat bangun menjadi 0 m/s, sedangkan pada daerah bangun jauh menghasilkan nilai kecepatan sebesar 0,8 m/s. Bentuk bangun bangun yang dihasilkan adalah simetris pada bangun dekat dan kemudian asimetris pada bangun jauh, apalagi pada lokasi ini mempunyai sifat rotasi sehingga bentuk bangun jauh sangat asimetris.
Blockage Effect Pada Vertical Axis Hydrokinetic Turbine (VAHT)
- Distribusi Kecepatan
- Distribusi Tekanan
31 Panel distribusi tekanan saluran Larona 24 tanpa turbin (a) tampak atas dinding (b) tampak atas dengan ketinggian 3 meter (c) samping kiri (d) samping kanan. Namun tekanan dekat turbin ke dinding mempunyai kecepatan lebih besar dengan nilai 1553 Pa. Hal ini dikarenakan ketika dinding saluran menyempit maka alirannya sebagian besar akan terhambat oleh turbin sehingga tekanan aliran pada turbin semakin besar dan menuju dinding juga semakin besar.Selain itu, pada dinding kanan dan pada dinding kiri mengalami peningkatan. tekanannya dari sebelumnya akibat putaran turbin, hanya saja tekanannya bertambah dari atas ke bawah karena kedalamannya sebanding dengan tekanan.
33 Distribusi tekanan pada panel saluran Larona 53 (a) tampak atas dengan ketinggian 3 meter (b) dinding tampak atas (c) dinding samping kanan (d) dinding samping kiri. Selain itu pada dinding kanan dan dinding kiri mengalami peningkatan tekanan dari sebelumnya akibat adanya putaran turbin, hanya saja tekanan dari atas ke bawah mengalami peningkatan karena kedalaman yang sebanding dengan tekanan.
Blockage Effect Pada Horizontal Axis Hydrokinetic Turbine (HAHT)
- Distribusi Kecepatan
- Distribusi Tekanan
Namun tekanan di dekat turbin yang menghadap dinding mempunyai kecepatan lebih besar dengan nilai 2500 Pa. Namun tekanan di dekat turbin yang menghadap dinding mempunyai kecepatan lebih besar dengan nilai 2050 Pa. Dibandingkan dengan nilai sebelum dipasang turbin seperti pada Gambar 4.31 terjadi peningkatan tekanan sebesar 1820 Pa, namun untuk bagian dinding terjadi peningkatan sebesar 200 Pa.
Nilai tekanan yang didapat pada dinding adalah -500 Pa, sedangkan nilai tekanan dekat turbin terhadap dinding adalah 2000 Pa. Dibandingkan dengan nilai sebelum dipasang turbin seperti pada Gambar 4.31 terjadi kenaikan tekanan sebesar 2460 Pa, namun untuk bagian dinding terjadi penurunan sebesar 50 Pa.
Pemasangan Hidrokinetik
Perkiraan Biaya Ekstrasi Daya
- Biaya Komponen Terbesar
- Biaya Proyek Pemasangan
- Ringkasan Tahunan
Hasil simulasi pemasangan turbin hidrokinetik sumbu vertikal (VAHT) menunjukkan bahwa biaya yang dikeluarkan merupakan biaya komponen utama yaitu generator, turbin, trafo dan switchboard sebesar US$ 125.000 dan biaya pemasangan sebesar US$ 303.965. Sistem konversi energi hidrokinetik dan penilaian turbin sumbu horizontal dan vertikal untuk aplikasi sungai dan pasang surut: Tinjauan status teknologi. Iqbal M T, Quaicoe J E Sistem konversi energi hidrokinetik dan penilaian turbin sumbu horizontal dan vertikal untuk aplikasi sungai dan pasang surut: tinjauan status teknologi,” Appl.
Sub-Project Title Description Manhours Rate Cost S/C QTY Unit U/Price Cost QTY Unit U/Price Cost QTY Unit U/Price Cost Estimate. Description Work Stock Code Labor Hours Rate Cost Qty. Unit U/Price Cost Qty. Unit U/Price Cost Qty. Unit U/Price Cost estimate.
KESIMPULAN
Kesimpulan
Kecepatan aliran pada bagian tengah saluran akan lebih rendah pada daerah tikungan, namun terjadi peningkatan tekanan pada salah satu dinding saluran sebelum tikungan dan dinding lainnya mengalami tekanan balik. Efek penyumbatan dapat dikategorikan menjadi 3 komponen yaitu penyumbatan tetap, penyumbatan bangun yang menyebabkan kecepatan aliran di sekitar turbin meningkat. Kerapatan energi yang dihasilkan aliran saluran, dengan daya 200 – 220 W/m2 pada daerah hulu saluran panel 24, sedangkan pada bagian hilir menurun dengan kepadatan 130 – 180 W/m2 karena kecepatan alirannya adalah lebih kecil dari kecepatan hulu.
Biaya operasional 5 unit turbin hidrokinetik yang dipasang pada 5 lokasi panel berbeda menghasilkan pendapatan sebesar Rp per tahun dan biaya pemeliharaan 5 unit turbin tersebut sebesar Rp 10.236.060 per tahun, sehingga pendapatan tahunan dari listrik turbin hidrokinetik sebesar Rp.
Saran
Kumar D, Sarkar S A review of technology, performance, design optimization, reliability, technology economics and environmental impacts of hydrokinetic energy conversion systems," Renew. Retrieved from http://www.vale.com/indonesia/bh/business/ energi/vores-vandkraftværk- i-indonesia/larona-vandkraftværk/pages/plta-larona.aspx Analysis profil wake di belakang turbin arus laut type v-blade darrieus basis computational fluid dynamic.
Liu Y, Packey D J Combined-cycle hydropower systems and the potential of applying hydrokinetic turbines in the tailwaters of existing conventional hydropower stations," Renew. Experimental study of free surface fluctuations in open-channel flow in the presence of periodic cylinder arrays.
