PDF Warna sesuaikan dengan skema penelitian

(1)

Warna sesuaikan dengan skema penelitian

PROPOSAL

PENELITIAN DASAR KEILMUAN

PENINGKATAN EFISIENSI KINCIR AIR MENGGUNAKAN SUDU TERTUTUP

Oleh;

Dan Mugisidi (0301126901) Emilia Roza(0330097402) Arif Hamzah (0328057608) Isa Faqihudin (0316099202)

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI DAN INFORMATIKA PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF DR HAMKA JAKARTA

TAHUN 2022

(2)

Created by Lemlitbang UHAMKA │ simakip.uhamka.ac.id │lemlit.uhamka.ac.id

Judul Penelitian

LEMBAR PENGESAHAN

PENELITIAN PENGEMBANGAN IPTEK (PPI)

PENINGKATAN EFISIENSI KINCIR MENGGUNAKAN SUDU TERTUTUP

Ketua Peneliti :Dan Mugisidi

Link Profil simakip :http://simakip.uhamka.ac.id/pengguna/show/625 Fakultas /Program Studi: Teknik/ Teknik Mesin

Anggota Peneliti : Emilia Roza

Link Profil simakip : https://simakip.uhamka.ac.id/pengguna/show/653 Anggota Peneliti : Arif Hamzah

Link Profil simakip : https://simakip.uhamka.ac.id/pengguna/show/591 Anggota Peneliti : Isa Faqihuddin Hanif

Link Profil simakip : https://simakip.uhamka.ac.id/pengguna/show/1200 Nama Mahasiswa : Zaka Nurfadilah NIM: 1903035003

Abdul Rahman Soleh P. NIM: 1903035007 Waktu Penelitian : 6 Bulan

Pililhan Fokus Riset UHAMKA

Fokus Penelitian UHAMKA:Energi Terbarukan dan Material Maju Luaran Penelitian

Luaran Wajib :Jurnal Nasional Terakreditasi SINTA 2 Status minimal : Submitted Luaran Tambahan :Prosiding Seminar Nasional/ Internasional Status minimal : Submitted

Mengetahui,

Ketua Program Studi Ketua Peneliti

Delvis Agusman ST, MSc Dan Mugisidi

NIDN. 0311087002 NIDN.0301126901

Menyetujui,

NIDN.0323056403

Ketua Lemlitbang UHAMKA

Dr. Supandi S.Si, Apt, M.Si NIDN. 0319067801

Dekan Fakultas Teknik

Dr. Dan Mugisidi ST, M.Si

(3)

Ringkasan penelitian tidak lebih dari 500 kata yang berisi latar belakang penelitian, tujuan dan tahapan metode penelitian, luaran yang ditargetkan,

Latar belakang penelitian tidak lebih dari 500 kata yang berisi latar belakang dan permasalahan yang akan diteliti, tujuan khusus, dan urgensi penelitian. Pada bagian ini perlu dijelaskan uraian tentang spesifikasi khusus terkait dengan skema.

RINGKASAN

Energi terbarukan dengan menggunakan tenaga air perlahan tetapi pasti mulai menggantikan sumber energi fosil. Pengembangan energi air lebih mengarah kepada penggunaan di saluran irigasi dengan kapasitas di bawah 5000 Watt atau lebih dikenal dengan picohydro. Salah satu mesin pengubah energi air menjadi energi listrik adalah kincir air. Kincir air merupakan teknologi yang telah digunakan sejak sebelum tahun 1800-an untuk berbagai keperluan. Kincir air bergerak karena adanya beban air disatu sisi sehingga kincir air berputar. Salah satu kelemahan kincir air adalah efisiensinya yang relatif rendah karena air yang seharusnya menjadi beban penggerak kincir air terbuang dan keluar sehingga bebannya berkurang. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan efisiensi kincir air dengan mengurangi jumlah air yang terbuang menggunakan sudu tertutup.. Hasil Penelitian ini akan dipublikasi minimal melalui jurnal terakreditasiminimal SINTA 2 dan Prosiding nasional/internasional.

Kata Kunci : Kincir air, Energi air, picohydro, Sudu

Latar Belakang

Konsumsi energi listrik terus meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk.

Konsumsi energi listrik di seluruh dunia yang pada tahun 2012 meningkat sebesar 1,8%

dibandingkan tahun sebelumnya (Petroleum 2013) menjadi semakin besar penggunaannya sehingga pada tahun 2018 konsumsinya meningkat sebesar 4% dibandingkan tahun 2017 (International Energy Agency 2020) dan diperoleh 57,1% dari energi fosil, 18% berasal dari pembangkit listrik tenaga nuklir, 13,2% berasal dari pembangkit listrik tenaga air dan sisanya berasal dari sumber energi terbarukan lainnya (International Energy Agency 2020; Quaranta and Revelli 2015). Meskipun pembangkit listrik dengan menggunakan tenaga air lebih besar dibandingkan dengan penggunaan sumber energi terbarukan lainnya, namun pemanfaatannya masih sangat rendah dan masih menggunakan head yang tinggi dengan debit yang besar seperti pembangkit listrik tenaga air yang berasal dari bendungan dan menjadi rumit karena sangat bergantung pada kondisi geografis (Choudhury et al. 2019). Selanjutnya di kawasan off-grid, pembangkit listrik mikrohidro berperan dalam pengembangan kawasan (Ngowi, Bångens, and Ahlgren 2019) dan berkontribusi dalam pengentasan kemiskinan dan pelestarian lingkungan (Harlan 2018) sehingga penelitian tentang pembangkit listrik head rendah berkembang.

Pembangkit listrik dengan head rendah memiliki potensi yang sangat besar (Ueda et al. 2013) dan tidak merusak lingkungan (Koç 2018) untuk digunakan sebagai Pikohidro. Pikohidro adalah usaha pembangkitan energi listrik kurang dari 5 kW dan dapat memanfaatkan aliran air pada head rendah (Williamson et al. 2019) serta merupakan cara pembangkitan listrik pada head rendah yang efektif, andal, dan hemat biaya (Kadier et al. 2018) yaitu lebih menguntungkan daripada menggunakan mesin diesel, generator angin, bahkan sel surya (Balkhair and Rahman 2017). Pada head rendah, pompa aksial dapat digunakan untuk turbin pada aliran 50 hingga 1000 l/s (Bozorgi et al. 2013).

Dan pada head yang sangat rendah kincir air akan sangat berguna selama radius rasio perendaman lebih dari 0,5 (Tevata and Inprasit 2011). Roda Zuppinger memiliki efisiensi hingga 75%%

Kata Kunci Maksimal 5 Kata

(4)

Tinjauan pustaka tidak lebih dari 1000 kata dengan mengemukakan state of the art dan peta jalan (road map) dalam bidang yang diteliti. Bagan dan road map dibuat dalam bentuk JPG/PNG yang kemudian disisipkan dalam isian ini. Sumber pustaka/referensi primer yang relevan dan dengan mengutamakan hasil penelitian pada jurnal ilmiah dan/atau paten yang terkini. Disarankan penggunaan sumber pustaka 10 tahun terakhir

(Paudel et al. 2017), berkurang menjadi 60% di kepala antara 0,5 m dan 1 m (Quaranta and Müller 2019). Selanjutnya roda Dethridge (Paudel and Saenger 2016) digunakan untuk membangkitkan listrik di saluran irigasi dan hal ini sesuai dengan kondisi Indonesia yang memiliki topografi berbukit dan dialiri oleh sungai dan saluran irigasi (Lubis 2007).

Saluran irigasi digunakan untuk mengalirkan air sehingga dapat mengairi sawah. Jumlah saluran irigasi yang dibuat tahun 2018 sebanyak 5000 unit (Pratomo 2018) dan hingga tahun 2019 direncanakan membangun jaringan saluran irigasi seluas 1 juta hektar. Saluran irigasi berpotensi menghasilkan listrik sebesar 1,5 – 2 kW/Ha (Butera and Balestra 2015) oleh karena itu unpaya untuk meningkatkan efisiensi kincir air terus dilakukan oleh para peneliti. Salah satunya dengan mengurangi jumlah air yang terbuang namun belum ada penelitian yang menggunakan kincir air dengan sudu tertutup. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk memaksimalkan daya yang dihasilkan kincir air melalui penggunaan sudu tertutup.

Penelitian ini merupakan pengembangan dari penelitian sebelumnya tetapi masih mempelajari fenomena yang terjadi sehingga diajukan pada skema hibah Penelitian Dasar Keilmuan.

Urgensi Penelitian

Energi listrik merupakan masalah yang terus membesar. Oleh karena itu upaya untuk memanfaatkan aliran sebagai sumber energi menjadi sebuah keniscayaan. Penelitian ini merupakan bagian dari upaya untuk meningkatkan efisiensi kincir dengan menerapkan sudu tertutup.

TINJAUAN PUSTAKA

Meskipun pembangkit listrik dengan menggunakan tenaga air telah dipergunakan sejak waktu yang sangat lama, konsumsi energi listrik di Indonesia yang berasal dari energi air hanya 0,4% [4]

padahal saluran irigasi sangat banyak sedangkan potensi yang dimiliki oleh saluran irigasi untuk menghasilkan listrik adalah 1,5 – 2 kW/ Ha [8].Untuk mengahsilkan listrik dari aliran dengan head yang sangat rendah, biaya yang terendah adalah menggunakan pico hydro [9,10] yang lebih menguntungkan apabila dibandingkan dengan mesin diesel, turbin angin atau bahkan dengan sel surya [11]. Pico hydro adalah pembangkitan energi listrik di bawah 5 kW dan dapat memanfaatkan aliran air dengan head yang rendah[12].Pada head rendah di bawah 5 m, pompa aksial dapat digunakan sebagai turbin pada aliran 50 hingga 1000 l / s [13]. Pada head yang lebih rendah, teknologi tradisional seperti kincir air juga dapat digunakan selama mereka memiliki radius rasio terbenam 0,5 [14] hingga 0,8 [15] dan pada ketinggian kurang dari 2.5m dapat menghasilkan tenaga listrik hingga 50 kW [16]. Kincir Zuppinger memiliki efisiensi hingga 75% [17] dan berkurang menjadi 60% pada head antara 0,5 m and 1 m [18]. Pada head yang lebih rendah dari 0,5 m, kincir hydrostatik [19] dan kincir Sagebien [20] dapat digunakan pada head antara 0.2 m and 1 m. Paudel menggunakan kincir Dethridge untuk menghasilkan energi listrik dari saluran irigasi [21,22]. Kincir Dethridge adalah kincir air yang sederhana, mudah dibuat dan sangat sesuai untuk saluran irigasi yang memiliki head yang sangat rendah dan menghasilkan effisiensi yang tinggi pada rasio geometri kanal yang sesuai [23]. Sementara itu paten yang telah didaftarkan untuk menghasilkan energi listrik pada saluran irigasi di antaranya pembangkit listrik hidrolis [24] dan pemanfaatan air terjun pada kanal irigasi [25]. Akan tetapi, sejauh diketahui, belum ada peneliti yang mempublikasikan aplikasi kincir air sudu tertutup untuk menghasilkan energi listrik dari

(5)

(peningkatan efisiensi kincir dethridge Pengaruh ukuran diameter sebagai pembangkit

nozzle (Hangga &

Mugisidi D,2016)

listrik tenaga air head rendah melalui modifikasi kincir dan

aplikasi dan pengemban gan

Dethridge Wheel As A Low kanal) Head Power (Mugisidi D

& rekan 2018)

optimasi kincir dethridge dan metode Utilization Of The

(uji coba Aplikasi kincir prototipe air sudu pada skala tertutup lingkungan yang relevan)

penelitian awal kincir dethridge

uji coba pada pembuatan

kanal ebenarnya d

s i

lingkungan

s i

aluran irigas

TKT 1 TKT 2 TKT 3 TKT 4 TKT 3 TKT 5 TKT 6 TKT 7 TKT 8

Road Map Program Studi

Teknik Mesin

jaringan saluran irigasi.

Roadmap Penelitian (Berisi Paragraf yang menjelaskan roadmap penelitian)

Tahapan Penelitian telah dimulai sejak tahun 2016 dengan melakukan penelitian Dethridge wheel.

Penelitian saat ini adalah aplikasi kincir air sudu tertutup. Penelitian ini sesuai dengan road map penelitian Program Studi Teknik Mesin dan FakultasTeknik

Gambar Roadmap Peneliti

(6)

Metode atau cara untuk mencapai tujuan yang telah ditetapkan ditulis tidak melebihi 600 kata. Bagian ini dilengkapi dengan diagram alir penelitian yang menggambarkan apa yang sudah dilaksanakan dan yang akan dikerjakan selama waktu yang diusulkan. Format diagram alir dapat berupa file JPG/PNG.

Bagan penelitian harus dibuat secara utuh dengan penahapan yang jelas, mulai dari awal bagaimana proses dan luarannya, dan indikator capaian yang ditargetkan. Di bagian ini harus juga mengisi tugas masing-masing anggota pengusul sesuai tahapan penelitian yang diusulkan.

METODE PENELITIAN

Pada penelitian ini, pengujian kincir air untuk mengetahui seberapa besar daya output dan efisiensi kincir air yang dihasilkan dengan memvariasikan debit air. Saluran air menggunakan pipa 2 inch. Pada pengukuran debit air digunakan alat rotameter dengan batas 0-150 m³/jam, sedangkan kecepatan putaran kincir diukur dengan menggunakan tachometer KW06-563 dengan spesifikasi 2-20.000 rpm. Pengukuran torsi dilakukan dengan menggunakan Lutron TQ-8800 dan pada penelitian ini torsi diatur maksimum sebesar 1,5 Nm. Perangkat penelitian dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Perangkat Penelitian

(7)

Daftar pustaka disusun dan ditulis berdasarkan sistem nomor sesuai dengan urutan pengutipan.

Hanya pustaka yang disitasi pada usulan penelitian yang dicantumkan dalam Daftar Pustaka.

Daftar Pustaka ditulis dengan menggunakan APA Style.

No Kegiatan Bulan Ke-

1 2 3

1. Pembuatan Kincir 2. Uji coba

3. Pengujian skala penuh 4. Perakitan

5. Pengambilan data 7. Analisa dan koreksi 8. Pembuatan Publikasi 9. Pembuatan laporan 10. Monev

11. Penyerahan laporan

Catatan;(informasi tambahan untuk menjelaskan kegiatan)

DAFTAR PUSTAKA

Asral, F. Huda, and M. Akbar. 2019. “Two Water Wheels Performance in Series for Empowerment of Irrigation.”

IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 539(1). doi: 10.1088/1757-899X/539/1/012025.

Balkhair, Khaled S., and Khalil Ur Rahman. 2017. “Sustainable and Economical Small-Scale and Low-Head Hydropower Generation: A Promising Alternative Potential Solution for Energy Generation at Local and Regional Scale.” Applied Energy 188:378–91. doi: 10.1016/j.apenergy.2016.12.012.

Bozorgi, A., E. Javidpour, A. Riasi, and A. Nourbakhsh. 2013. “Numerical and Experimental Study of Using Axial Pump as Turbine in Pico Hydropower Plants.” Renewable Energy 53:258–64. doi:

10.1016/j.renene.2012.11.016.

Butera, Ilaria, and Roberto Balestra. 2015. “Estimation of the Hydropower Potential of Irrigation Networks.”

Renewable and Sustainable Energy Reviews 48:140–51.

Choudhury, Shibabrata, Adikanda Parida, Rajive Mohan Pant, and Saibal Chatterjee. 2019. “GIS Augmented Computational Intelligence Technique for Rural Cluster Electrification through Prioritized Site Selection of Micro-Hydro Power Generation System.” Renewable Energy 142:487–96. doi: 10.1016/j.renene.2019.04.125.

Harlan, Tyler. 2018. “Rural Utility to Low-Carbon Industry: Small Hydropower and the Industrialization of Renewable Energy in China.” Geoforum 95(May 2017):59–69. doi: 10.1016/j.geoforum.2018.06.025.

International Energy Agency. 2020. Electricity Information: Overview (2020 Edition).

Kadier, Abudukeremu, Mohd Sahaid Kalil, Manoj Pudukudy, Hassimi Abu Hasan, Azah Mohamed, and Aidil Abdul Hamid. 2018. “Pico Hydropower (PHP) Development in Malaysia: Potential, Present Status, Barriers Jadwal penelitian disusun dengan mengisi langsung tabel berikut dengan memperbolehkan penambahan baris sesuai banyaknya kegiatan.

(8)

and Future Perspectives.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 81(June 2017):2796–2805. doi:

10.1016/j.rser.2017.06.084.

Koç, Cengiz. 2018. “A Study on Operation Problems of Hydropower Plants Integrated with Irrigation Schemes Operated in Turkey.” International Journal of Green Energy 15(2):129–35. doi:

10.1080/15435075.2018.1427591.

Lubis, Abubakar. 2007. “Renewable Energy in Sustainable Development (in Indonesia).” Jurnal Badan Pengkajian Dan Penerapan Teknologi Vol. 8(2):155–62.

Ngowi, Joseph M., Lennart Bångens, and Erik O. Ahlgren. 2019. “Benefits and Challenges to Productive Use of Off-Grid Rural Electrification: The Case of Mini-Hydropower in Bulongwa-Tanzania.” Energy for Sustainable Development 53:97–103. doi: 10.1016/j.esd.2019.10.001.

Paudel, Shakun, and Nicole Saenger. 2016. “Dethridge Wheel for Pico-Scale Hydropower Generation: An Experimental and Numerical Study.” Earth Environ. Sci 49(4). doi: 10.1088/1755-1315/49/10/102007.

Paudel, Shakun, Martin Weber, Dirk Geyer, and Nicole Saenger. 2017. “Zuppinger Water Wheel for Very Low- Head Hydropower Application.” Pp. 25–34 in Marine and Hydro Power.

Petroleum, British. 2013. BP Statistical Review of World Energy. June 2013. London: British Petroleum. doi:

26.05.2014.

Pratomo, Harwanto Bimo. 2018. “Tahun Ini, Pemerintah Bangun 5.000 Proyek Irigasi Nasional | Merdeka.Com.”

Merdeka.Com. Retrieved October 28, 2020 (https://www.merdeka.com/uang/tahun-ini-pemerintah-bangun- 5000-proyek-irigasi-nasional.html).

Quaranta, Emanuele, and Gerald Müller. 2019. “Optimization of Undershot Water Wheels in Very Low and Variable Flow Rate Applications.” Journal of Hydraulic Research 1686. doi:

10.1080/00221686.2019.1671508.

Quaranta, Emanuele, and Roberto Revelli. 2015. “Performance Characteristics, Power Losses and Mechanical Power Estimation for a Breastshot Water Wheel.” Energy 87:315–25. doi: 10.1016/j.energy.2015.04.079.

Tevata, Anurat, and Chainarong Inprasit. 2011. “The Effect of Paddle Number and Immersed Radius Ratio on Water Wheel Performance.” Pp. 359–65 in Energy Procedia. Vol. 9.

Ueda, Tatsuki, Masahiro Goto, Atsushi Namihira, and Yuichi Hirose. 2013. “Review Perspectives of Small-Scale Hydropower Generation Using Irrigation Water in Japan.” Japan Agricultural Research Quarterly 47(2):135–

40. doi: 10.6090/jarq.47.135.

Williamson, Samuel J., W. David Lubitz, Arthur A. Williams, Julian D. Booker, and Joseph P. Butchers. 2019.

“Challenges Facing the Implementation of Pico-Hydropower Technologies.” Journal of Sustainability Research 2(1):1–35. doi: 10.20900/jsr20200003.

(9)

Rancangan Anggaran Keuangan

Bahan Habis Pakai+B2:F28

Material Justifikasi

Pembelian Kuantitas Harga Satuan

(Rp) Jumlah

Kincir Alat penelitian 1 4,000,000 4,000,000

Experimental Rig Alat penelitian 1 4,500,000 4,500,000

Sub Total 8,500,000

Perjalanan

(Rp) Jumlah Perjalanan 1

Sub Total -

Sewa

(Rp) Jumlah Sewa 1

Sub Total -

Biaya Publikasi

(Rp) Jumlah Biaya Publikasi

Jurnal Publikasi

2 2,000,000 4,000,000

Biaya Proof Reading Publikasi 2,000,000 -

Sub Total 4,000,000

TOTAL ANGGARAN YANG DIPERLUKAN (Rp) 12,500,000 Terbilang Dua Belas Juta Lima Ratus Ribu Rupiah

(10)

SEMINAR PROPOSAL DI PROGRAM STUDI

seminar proposal program studi Teknik Mesin tanggal 28 November 2022

Screenshoot bukti seminar proposal program studi

Seminar minimal dihadiri oleh Ketua Prodi/Sekertaris dengan participant dosen minimal 3 Dosen

(11)