Rancang Bangun Alat Pembangkit Listrik Tenaga Air Irigasi

30

Lampiran 1.Flow Chart pelaksanaan penelitian.

Mulai
Merancang bentuk alat

Menggambar dan menentukan dimensi alat

Memilih bahan

Diukur bahan yang
akan digunakan
Dipotong bahan yangdigunakan

Merangkai alat

Pengelasan

Digerinda permukaan yang kasar

Pengecatan

b

a

Universitas Sumatera Utara

31

b

a

Tidak
Pengujian Alat

Layak?
Ya
Pengukuran Parameter

Data

Analisa data

Selesai

Universitas Sumatera Utara

32

Lampiran 2. Gambar teknik alat
Gambar 3 Dimensi

Universitas Sumatera Utara

33

Tampak atas

Universitas Sumatera Utara

34

Tampak samping

Universitas Sumatera Utara

35

Lampiran 3. Perhitungan Rancangan Teknis
1. Menghitung ukuran kincir air
Diameter kincir (D)

: 1m

Lebar sudu (a)

: 0.25m

Tinggi sudu (h)

: 0.2 m

kecepatan aliran air (V)

: 0.5 m/ det

Massa jenis air (ρ)

: 1000 kg/m3

Kecepatan gravitasi (g)

: 9.81 m/ det2

Luas penampang kincir (A) = lebar sudu x tinggi sudu
A=axh
= 0.25 m x 0.2 m
= 0.05 m

Efisiensi maxsimum (е) = kecepatan aliran air / 2
�

e=2
=

1.5
2

= 0.75
Gaya yang dihasilkan adalah
F=
=

� � � � �2
2�

1000 �� /�3 � 0.05 � � (0.5 �/��� )2
12.5

2 � 9.81 � /��� 2

= 19.62
= 0.637 kg/m
Kerja atau usaha (W) untuk 1 kg air tiap detik adalah
W=Fxe

Universitas Sumatera Utara

36

= 0.637 kg/m x 0.75
= 0.477 kg/m / kg air
Laju aliran air (G) adalah
G = (b x h x V) ρ
= (0.25 m x 0.2 m x 0.5 m/s) 1000 kg/m3
= 25 kg/det
Maka daya yang dihasilkan adalah
P =WxG
= 0.477 kg/m / kg air / kg air x 25 kg/det

= 11.925 watt
Menghitung panjang v-belt yang dibutuhkan
Diameter Pulley1 (d1)

: 22 inch

Diameter pulley 2 (d2)

: 4 inch

Diameter pulley 3 (d3)

: 15inch

Jarak anatara kedua sumbu roda transisi 1

: 0.7 m

Jarak anatara kedua sumbu roda transisi 2

: 0.6 m

Panjang v-belt yang dibutuhkan untuk v-belt pertama
L = 2C + 1,57(d1 + d2) +

(d1−d2)²
4C

L = 2.(0.7) + 1,57(22 + 4) +

(Smith dan Wilkes, 1990)

(22−4)²
4.(0.7)

L= 2.40m
Panjang v-belt yang dibutuhkan untuk v-belt kedua
L = 2C + 1,57(d1 + d2) +

(d1−d2)²

4C

(Smith dan Wilkes, 1990)

Universitas Sumatera Utara

37

L = 2.(0.6) + 1,57(15 + 4) +

(15−4)²
4.(0.6)

L= 1.85m
dimana:
L = Panjang efektif sabuk (m)
C = Jarak antara kedua sumbu roda transisi (m)
d1 = Diameter luar efektif roda transmisi yang besar (m)
d2 = Diameter luar efektif roda transmisi yang kecil (m)

Universitas Sumatera Utara

38

Lampiran 4. Data kapasitas efektif alat
Data kecepatan aliran air
Ulangan

Kecepatan Air (m/s)

Debit (m3/s)

I

0.52

0.67

II

0.50

0.64

III

0.48

0.62

Rata-rata

0.50

0.64

Dik : v = 0.50 m/s
Diameter pipa = 0.16 m
Dit : Q
Jawab : Q = v x A
�

A = � π D2
�

A = � 3.14 (0.16)2
A = 0.02 m2

Q = 0.50 m/s x 0.02 m2
Q = 0.01 m3/s
Table 3. Data penelitian
Ulangan

I

Jumlah
Jumlah putaran Teagangan
putaran kincir
generator
(V)
(rpm)
(rpm)
60.48
1247.40
25.00

Daya
teoritis
(wh)
3000

Daya aktual
(wh)
150

II

53.04

1093.95

24.00

3000

150

III

61.56

1269.67

25.00

3000

150

Rata-rata

58.36

1203.67

24.67

3000

150

Universitas Sumatera Utara

39

Dik : n1 = 22 inch
n2 = 4 inch
dp= 58.36 rpm
Dit :Dppada pully pertama…?
��

Jawab :�� =
��
�

��
��

��

= ��.��

Dp = 320.98 rpm
Dik : n1 = 22 inch
n2 = 4 inch
dp= 58.36 rpm
Dit :Dppada pully kedua (generator) …?
��

Jawab :�� =
��
�

��
��

��

= ���.��

Dp = 1203.67rpm

Universitas Sumatera Utara

40

Daya yang dihasilkan oleh air
Dik :ρ = 0.75
g = 9.81 m/det2
Q = 0.01 m3/det
H = 0.8 m
Dit : P …?
Jawab :P = ρ. g. Q. H
P = 0.75 x 9.81 m/det2 x 0.01 m3/det x 0.8 m
P = 0.059 kw/det
P = 0.2124 kwh
Perhitungan daya yang dapat dihasilkan oleh kincir
Dik : m= 72 kg
d= 1.3 m
N= 58.36 rpm
Dit : P
T = F.d
= m.g.d
= 72 kg x 9.81 m/s2x 1.3 m
T = 918,216 kg m2/s2
P=

���
5250

�2

918.216 �� 2 �58.36 ���
�
=
5250

= 10.207 HP
= 7.614 KWH

Universitas Sumatera Utara

41

Lampiran 5. Biaya pembuatan alat
a. transaksibiaya pembuatan alat
upah pembutan alat

= Rp. 1.500.000,-

b. transaksi biaya pembelian bahan
plat besi (2 lembar)

= Rp. 1.600.000,-

Besi

= Rp. 350.000,-

Pully (4 Buah)

= Rp. 400.000,-

V-Belt (2 Buah)

= Rp. 50.000,-

Bantalan (4 Buah)

= Rp. 300.000,-

Generator

= Rp. 800.000,-

Bola Lampu (10 buah)

= Rp. 100.000,-

Jumlah

= Rp. 3.500.000,-

c. transaksi biaya perlengkapan
kabel

= Rp. 100.000,-

Kayu

= Rp. 200.000,-

Paku

= Rp. 50.000,-

Pipa

= Rp. 250.000,-

Jumlah

= Rp. 600.000,-

d. transaksi biaya operasional
Transportasi

= Rp. 400.000,-

Total biaya yang dikeluarkan dalam penelitian ini adalah Rp. 6.000.000,-

Universitas Sumatera Utara

42

Lampiran 6. Gambar alat

Kincir air tipe oversho

Pipa pvc

Pully

Universitas Sumatera Utara

43

v-belt

Generator

Bola lampu

Universitas Sumatera Utara

28

DAFTAR PUSTAKA
Adiwarsito, 2009. Energi dan Daya Listrik. Erlangga, Jakarta.
Andri. H, 2012. Inverter Satu Fasa Sinkron Berbasis Digital Phase Locked Loop.
Universitas Indonesia, Jakarta.
Anonimous,
2013.
Desain
sistem
kontrol.
http
trikueni-desainsistem.blogsport.com/2013/09/mengenal-multitester.html?m=1 (10 juni
2014)
Arismunandar. A dan S. Kuwahara, 1991. Teknik Tenaga Listrik dengan Tenaga
Air. PT Pradnya Paramita, Jakarta.
Dandekar. M. M dan K. N. Sharma, 1991. Pembangkit Listrik Tenaga Air.
Universitas Indonesia Press, Jakarta.
Daryanto., 1984. Dasar-Dasar Teknik Mesin. Bina Aksara, Jakarta.
Darun, 2002. Ekonomi Teknik. Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian
USU, Medan.
Doorenbos, J., and W. O. Pruit, 1984.Guidelines For Predicting Crop Water
Requitmen. FAO, Rome.
Dumairy, 1992.Ekonomika Sumber Daya Air. BPFE, Yogyakarta.
Harnovi, 2003. Daya Listrik Arus Bolak Balik. Universitas Sriwijaya, Palembang.
Indah P, 2011. Fisika listrik. Kanisius, yogyakarta.
Kadir. A, 1996. Pembangkit Tenaga Listrik. Universitas Indonesia Press, Jakarta.
Larasakti A , dkk., 2012 Pembuatan dan Pengujian Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro Turbin Banki Daya 200 Watt Universitas Hasanuddin,
Makassar
Mabie, H. H and F. W. Ocvirk., 1967.Mechanics and Dynamic of Machinery.
Jhon Wiley & Sons, Inc., New York.
Marsudi. D, 2002. Pembangkitan Energi Listrik. Erlangga, Jakarta.
Nanang H, 2008. Analisa Potensi Energi Arus Laut sebagai Pembangkit Listrik di
Dunia dan diIndonesia, Jurusan Teknik Elektro-FTI, InstitutTeknologi
Sepuluh Nopember, Surabaya.

28
Universitas Sumatera Utara

29

Panjaitan. F. R dan S.tevano. A. M, 2012.Pengaturan Intensitas Cahaya
Menggunakan Transistor. Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng
Tirtayasa Cilegon, Banten
Patty. O. F, 1995. Tenaga Air. Erlangga, Jakarta
Pusposutardjo.S, 2001.Pengembangan Irigasi Usaha Tani Berkelanjutan dan
Gerakan Hemat Air. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Departemen
Pendidikan Nasional, Jakarta.
Saragih.B, 2008. Perbaikan untuk Kerja Inverter Satu Phasa dengan
Menggunakan Kontrol Sinyal Modulasi Lebar Pulsa. Universitas Sumatera
Utara, Medan.
Yusman T , Yudi G. 2010.Rancang bangun alat pengiris bawang merah Dengan
pengiris vertikal (shallot slicer). Jurusan Teknologi Pangan Fakultas Teknik
Universitas Pasundan. Bandung

Smith, H. P. dan L. H. Wilkes., 1990. Mesin dan Peralatan Usaha Tani.
GajahMada University Press, Yoyakarta.
Soeharno, 2007. Teori Mikroekonomi. Andi Offset, Yogyakarta.
Stolk, J dan C. Kross., 1981. Elemen Mesin: Elemen Konstruksi dari Bangunan
Mesin. Penerjemah Handersin dan A. Rahman. Erlangga, Jakarta.
Yusri, dkk. 2004., Analisis Daya Dan Putaran Kincir Air Tradisional Sebagai
Alternatif Sumber Daya Penggerak. Politeknik Negeri Padang. Padang.
Wahyono.S, 2007.Perancangan Kincir Air Pembangkit Listrik Pada Pemanfaatan
Air Sungai Di KecamatanNguter, Kabupaten Sukoharjo, Jawa Tengah.
Universitas Muhammadyah Malang, Malang.
Waldiyono., 2008., Ekonomi Teknik (Konsep, Teori dan Aplikasi). Pustaka
Pelajar,Yogyakarta.

29
Universitas Sumatera Utara

METODOLOGI PENELITIAN

Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April-juni2014 di Desa Sei Beras
Sekata Daerah Irigasi Medan Krio Kecamatan Sunggal Kabupaten Deli Serdang.
Alat dan Bahan Penelitan
Alat Penelitian
besi beton, sumbu kincir, rotor kincir, besi sebagai kerangka kincir dengan
ukuran Diameter kincir 1 m, lebar kincir 0.25 m, generator sebagai pengubah
energi gerak menjadi energi listrik, pulley sebagai pengatur putaran kincir dengan
diameter 22 inch, 4 inch , 15 inch, V-belt sebagai penyambung pulley, inverter
sebagai pengubah arus DC ke AC, Bola lampu sebagai item yang akan
dihidupkan, multitester sebagai alat untuk menghitung tegangan arus listrik, kabel
sebagai penyambung arus dari generator ke bola lampu, stopwatch sebagai alat
untuk menghitung waktu, kamera untuk mendokumentasikan penelitian.
Bahan Penelitian
Saluran irigasi sebagai sumber air yang akan dimanfaatkan, kayu sebagai
dudukan kincir pada saluran irigasi, perlengkapan tulis untuk mempermudah
pengolahan data.
Metodologi Penelitian
Dalam penelitian ini, metode yang digunakan adalah studi literatur
(kepustakaan), melakukan eksperimen dan melakukan pengamatan tentang alat
pembangkit listrik tenaga air irigasiini.Kemudian dilakukan perancangan bentuk

18
Universitas Sumatera Utara

19

dan pembuatan/perangkaian komponen-komponen alat pembangkit listrik
tenaga air irigasi. Setelah itu, dilakukan pengujian alat dan pengamatan parameter.
Komponen Alat
Alat

pembangkit

listrik

tenaga

air

irigasiini

mempunyai

beberapakomponen pentingyaitu:
1. Rangka alat
Rangka alat ini berfungsi sebagai penyokong komponen-komponen alat
lainnya, yang terbuat dari besi siku.
2. Kincir Air
Kincir air berfungsi sebagai penghasil energi gerak
3. Generator
Generator sebagai pengubah energi gerak menjadi energi listrik
4. Pulley
Pulley berfungsi untuk memutar kincir dan generator
5. Inverter
Inverter sebagai pengubah arus DC menjadi AC
6. Bola lampu
Bola lampu sebagai item yang akan dihidupkan
Prosedur penelitian
1. Dirancang alat pembangkit listrik tenaga air irigasi
2. Dirancang dudukan alat pada saluran irigasi
3. Dilakukan pembendungan pada saluran irigasi
4. Dihitung debit saluran irigasi
5. Dipasang alat di saluran irigasi

Universitas Sumatera Utara

20

6. Dihitung putaran roda kincir
7. Dilakukan pengamatan parameter.
Parameter yang Diamati
Kapasitas Efektif Alat
Kapasitas efektif alat dilakukan dengan menghitung banyaknya daya yang
dihasilkan tiap satuan waktu. Hal ini dapat dihitung berdasarkan persamaan (3),
dan persamaan (10).
Biaya pembuatan alat
Biaya pembuatan alat dapat dihitung dengan menjumlahkan semua harga
komponen alat dan biaya yang dikeluarkan dalam pembuatan alat pembangkit
listrik tenaga air irigasi.

Universitas Sumatera Utara

21

HASIL DAN PEMBAHASAN
Rancang Bangun Kincir
Kincir yang akan digerakkan oleh air yang mengalir mendapatkan energi
gerak yang akan diubah menjadi energi listrik melalui generator. Rancang bangun
alat pembangkit listrik tenaga air irigasi (kincir) dapat dilihat pada Gambar 1.

Keterangan :
1. Pully
2. V- belt
3. Generator
4. Sudu
5. Rangka
penunjang
6. kincir

Gambar 1.Rancang bangun alat pembangkit listrik (kincir)
Gambar 1.diatasmenunjukkan ukuran-ukuran serta bentuk kincir tipe over
shot. Komponen utama alat pembangkit listrik tenaga air diatas secara berurutan
adalah pully, v-belt, generator, sudu, rangka penunjang, dan kincirkincir.Prinsip

20 21
Universitas Sumatera Utara

22

kerja alat pembangkit listrik tenaga air irigasi ini adalah air yang mengalir dari
pipa akan memutar kincir sehingga menimbulkan putaran yang disambungkan
melalui empat buah pully dengan diameter pully yang berbeda-beda yakni
diameter pully pertama berdiameter 22 inch, diameter pully kedua 4 inch, diameter
pully ke tiga 15 inch, dan diameter pully ke empat 4 inch sehingga memperoleh
putaran lebih besar pada generator maka generator akan mengubah energi putaran
tersebut menjadi energi listrik.
Komponen-kompenen yang digunakan dalam atat ini adalah kerangka
kincir, sudu, pully, v-belt, generator dan bola lampu.Kincir memiliki diameter 1
m, dan lebar 0. 25 m. pada sudu kincir memiliki ukuran lebar sebesar 0.25 m dan
panjang 0.2 m, jenis sudu yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis sudu
turbin pleno, dan yang membedakan sudu tersebut dengan sudu tipe lain adalah
sudu ini memiliki cekungan yang memiliki sudut 450 sehingga dapat menampung
air yang keluar dari pancaran air sehingga sudu akan mendapat beban yang lebih
besar dan dapat berputar secara maksimal.
Jenis kincir yang di gunakan adalah jenis kincir tipe overshot. Tipe kincir
overshot ini dapat digunakan pada daerah irigasi yang memiliki ketinggian
sehingga kincir dapat diputar dengan memafaatkan energi yang dihasilkan oleh air
yang jatuh kepermukankincir. Tipe kincir ini lebih efisien digunakan
dibandingkan kincir lainnya. Hal ini sesuai dengan literatur Wahyono(2007),
keuntungan menggunakan tipe kincir overshotadalah tingkat efisiensi yang tinggi
dapat mencapai 85%, tidak membutuhkan aliran yang deras, konstruksi yang
sederhana, mudah dalam perawatan, dan teknologi yang sederhana mudah
diterapkan di daerah yang terisolir.

22
Universitas Sumatera Utara

23

Pemilihan bahan dan spesifikasinya akan mempengaruhi kinerja alat yang
dirancang.Bahan-bahan teknik yang dipilih pada alat ini harus memenuhi
persyaratan yang diinginkan yaitu kokoh dan mampu mendukung kinerja alat
serta mudah diperoleh.Pada alat ini kerangka alat yang digunakan adalah besi.Besi
yang dipakai dalam alat ini adalah besi ringan sehingga tidak terlalu berat untuk
digerakkan dan tahan terhadap beban yang ditimbulkan oleh air yang jatuh dari
pipa.
Dalam menentukan jumlah putaran yang dihasilkan oleh alat ini, pully dan
v-belt merupakan salah satu faktor penting dalam menambah jumlah
putaran.Jumlah pully yang digunakan adalah empat buah dan v-belt dua buah.
Semakin banyak dan besar pully yang digunakan maka jumlah putaran yang
dihasilkan akan semakin besar. Penggunaan empat buah pullydalam merancang
alat karena generator yang saya gunakan dalam dalam penelitian ini adalah
generator yang memiliki kapasitas putaran 1500 rpm. Dengan mengunakan empat
buahpullydengan ukuran diameter pully pertama sebesar 22 inch, diameter
pullykedua sebesar 4 inch, diameter pullyketiga sebesar 15 inch, dan diameter
pully keempat sebesar 4 inch dapat diperoleh perbesaran putaran sebesar 20.6 kali
lebih besar dari putaran kincir, sehingga dengan mengunakan jumlahputaran yang
dihasilkan oleh kincir dan diameter keempat pully tersebut seharusnya sudah
memenuhi kapasitas putaran yang dibutuhkan oleh generator.
Kapasitas Efektif Alat
Kapasitas efektik alat pembangkit listrik tenaga air irigasi dapat dihitung
menggunakan rumus daya listrik hal ini sesuai dengan literaturKadir (1996),
rumus untuk menghitung daya yang dihasilkan oleh air adalahP = ρ. g. Q. H dan

23
Universitas Sumatera Utara

24

daya yang dihasilkan oleh pembangkit lisrik adalah T =

5250 � ��
�

. Dari rumus

tersebut diperoleh daya listrik yang dihasilkan oleh energi air adalah sebesar
0.2124 kwh, dan daya lisrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik adalah
7.614 kwh. Besarnya daya yang dihasilkan berbanding lurus dengan debit dan
luas penampang aliran air yakni semakin besar debit dan semakin besar luas
penampang aliran air maka daya yang dihasilkan akan semakin besar. Data
kapasitas alat dapat dilihat pada Tabel 1.
Table 1. Data kapasitas alat
Ulangan

I

Jumlah
Jumlah putaran Teagangan
putaran kincir
generator
(V)
(rpm)
(rpm)
60.48
1247.40
25.00

Daya
teoritis
(kwh)
7.614

Daya aktual
(wh)
150

II

53.04

1093.95

24.00

7.614

150

III

61.56

1269.67

25.00

7.614

150

Rata-rata

58.36

1203.67

24.67

7.614

150

Dari Table 1. diatas dapat dilihat bahwa rata-rata jumlah putaran yang
dihasilkan oleh kincir adalah 58.36 rpm, jumlah putaran yang diterima oleh
generator adalah 1203.67 rpm sehingga besarnya tegangan yang diperoleh sebesar
24.67 volt dan daya yang dihasilkan sebesar 150 watt. besar tegangan berbanding
lurus dengan jumlah daya yang daya yang dihasilkan yakni semakin besar
tegangan yang dihasilkan maka besar daya yang dihasilkan akan semakin besar.
Besar putaran dan tegangan yang diperoleh pada penelitian ini belum optimal
karena generator yang digunakan tidak berfungsi dengan baik dan jumlah putaran
yang dihasilkan belum sesuai dengan yang diharapkan.
Generator yang digunkanan dalam penelitin ini adalah generator yang
memilki daya 3 kwh dengan jumlah putaran sebesar 1500 rpm, namun hasil
24
Universitas Sumatera Utara

25

penelitian menunjukkan generator belum berfungsi secara maksimal karena
jumlah putaran yang dihasilkan belum mencapai maksimal dan generator yang
digunakan sudah tua sehingga tidak bisa berfungsi dengan baik. Adapun daya
yang dihasilkan pada penelitian ini adalah sebesar 150 watt yang secara potensial
seharusnya 3000 watt dengan efisiensi generator sebesar 5 % karena hanya
mampu menghidupkan 6 buah bola lampu dengan kapasitas 25 watt dan tegangan
sebesar 24 volt.
Kecepatan putaran (rpm) pada alat ini tidak konstan. Hal ini dikarenakan
oleh debit air yang tidak konstan, maka akan menyebabkan putaran yang
dihasilkan tidak konstan juga. Kecepatan putaran pada alat alat ini sangat penting
diperhatikan karena jumlah putaran akan menentukan besarnya tegangan yang
dihasilkan oleh keluaran generator, yakni semakin banyak putaran yang dihasilkan
maka tegangan yang dihasilkan juga akan semakin besar.
Pada penelitian ini diperoleh kecepatan putaran sebesar1203.67 rpm dan
tegangan sebesar 24.67 volt. Jumlah putaran dan tegangan yang diperoleh tersebut
belum maksimal. Adapun hal yang perlu dilakukanpada agar daya dan tegangan
lebih besar adalah dengan merubah dimensi sudu, diameterkincir, diameter puli
dan kecepatan maupun debit aliran air.
Analisis Pemakaian Listrik
Dengan menggunakan generator yang memiliki daya 3 kwh. Dengan
asumsi setiap rumah memakai 1.500 watt, maka rumah yang dapat memanfaatkan
listrik sebanyak 2 rumah. Data pemakaian listrik dalam satu rumah dapat dilihat
pada Tabel 2.

25
Universitas Sumatera Utara

26

Table 2. Pemakaian listrik dalam satu rumah
No
1
2
3
4
5
6

Nama Item

Daya
(watt)
18
350
350
350
50
300
1.472

Lampu
TV
Dispenser
Rice Cooker
Kipas Angin
Setrika
Total

Jumlah
4
1
1
1
1
1

Dari Table 2. diatas diperoleh daya yang dibutuhkan oleh satu rumah
adalah sebesar 1.472 watt, daya listrik yang dipakai dalam satu rumah dengan
menggunakan daya listrik 1.500 watt, sebuah rumah dapat menghidupkan
berbagai macam item elektronika yang dapat membantu perlengkapan rumah
tangga yakni dapat menghidupkan lampu, TV, dispenser, rice cooker, kipas angin
dan setrika secara bersamaan.
Biaya pembuatan alat
Adapun biaya yang dikeluarkan dalam penelitian ini meliputi biaya
pembuatan alat sebesar Rp.1.500.000,-, biaya pembelian bahan sebesar
Rp.3.500.000,-, biaya perlengkapan, Rp.600.000,-, biaya operasional sebesar
Rp.400.000,-. Jadi, Total biaya yang dikeluarkan dalam penelitian ini adalah
Rp.6.000.000,-.Dalam analisa biaya pembuatan alat pembangkit listrik tersebut,
biaya pembuatan dapat ditekan dengan mengurangi biaya pembelian bahan yakni
pemilihan bahan yang lebih murah seperti kayu maupun bahan – bahan lainnya
yang bisa digunakan sebagai pengganti bahan besi yang digunkan dalam
penelitian ini.

26
Universitas Sumatera Utara

KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1. Rancang bangun alat pembangkit listrik tenaga air irigasi (kincir)
adalah tipe over shot dengan ukuran diameter kincir 1 m, lebar kincir
0.25 m, menggukan empat buah pully dengan ukuran diameter
pullysecara berurutan 22 inch, 4 inch, 15 inch, dan 4 inch dan
generator yang memiliki daya 3 kwh.
2. Pada penelitian ini diperoleh kecepatan sebesar 1203.67 rpm dan
tegangan yang diperoleh sebesar 24.67 volt, dengan daya yang
dihasilkan 150 watt.
3. Total biaya yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebesar
Rp.6.000.000,-

Saran
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan memodifikasidimensi sudu,
diameter kincir, diameter puli dan kecepatan maupun debit aliran air,
untuk meningkatkan daya listrik yang lebih tinggi sesuai dengan penelitian
rancang bangun alat.
2. Perlu digunakan alat ukur rpm yang lebih canggih agar hasil pengukuran
lebih akurat.

27
Universitas Sumatera Utara

TINJAUAN PUSTAKA

Lisrik
Tenaga listrik merupakan landasan bagi kehidupan modern, dan
tersedianya dalam jumlah dan mutu yang cukup menjadi syarat bagi masyarakat
yang memiliki taraf kehidupan yang baik dan perkembangan industri yang maju.
Pembangkitan, yaitu produksi tenaga listrik , dilakukan dalam pusat tenaga listrik
atau sentral dengan mempergunakan penggerak mula dan generator. Transmisi
atau penyaluran, adalah pemindahan tenaga listrik dari pusat tenaga listrik secara
besar-besaran ke gardu induk, yang terletak berdekatan dengan suatu pusat
pemakaian berupa kota atau industri besar. Dari gardu induk tenaga listrik
didistribusikan ke gardu distribusi dan ke para pemakai atau konsumen(Kadir.
1996).
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari
pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap
satuan waktu. Arus listrik (I) yang mengalir melalui penghantar didefinisikan
sebagai banyaknya muatan listrik (Q) yang mengalir setiap satu satuan waktu (t)
Secara matematis dapat dituliskan:
I = Q/T………………………………………………………………………… (1)
Dimana :
I = arus listrik (A)
Q = muatan listrik (C)
t

= selang waktu (s)

Arus listrik dapat diukur dalam satuan coulomb/detik atau ampere.Contoh
arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam
5
Universitas Sumatera Utara

6

satuan mikroAmpere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat
kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan
sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah
konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung
pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm (Indah P. 2011).
Pembangkit Listrik
Pembangkitan tenga listrik sebagian besar dilakukan dengan cara memutar
generator sinkron sehingga didapat tenaga listrik dengan tegangan bolak-balik tiga
fase. Energi mekanik yang diperlukan untuk memutar generator sinkron didapat
dari mesin penggerak generator atau biasa disebut penggerak mula (prime mover).
Mesin pengerak generator yang banyak digunakan dalam praktik, yaitu :mesin
diesel, turbin uap, turbin air, dan turbin gas (Marsudi, 2005).
Pembangkit listrik tenaga air diperagakan secara besar-besaran dalam
berbagai jenis. Hampir setiap proyek tenaga air mempunyai sesuatu yang sangat
menarik perhatian, yang tidak sebagaimana biasanyadidapati diproyek-proyek lain
yang sama tipenya. Pembangkit tenaga air dapat diklasifikasikan atas dasar lokasi,
keadaan topografi, ketersediaan kolam penampungan, tingkatan pengoperasian
tinggi jatuh air, keadaan hidrolis pembangkitnya sendiri, dan sebagainya
(Dandekar dan Sharma, 1991).
Sebuah Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA) mengubah energi dari air yang
bergerak menjadi energi listrik dangan mempergunakan sebuah kincir air yang
terpasang pada generator listrik. Sebagaimana diketahui dalam ilmu fisika, setiap
benda dan juga air, yang berada dipermukaan bumi, memiliki energi
potensialdengan rumus sebagai berikut:

Universitas Sumatera Utara

7

E = m.g.H ……………………………………………………………………… (2)
Dimana :
E = energi potensial (joule)
m = masaa (kg)
g = percepatan grafitasi (m/s2)
H = tinggi relativ pada permukaan bumi (m)
Dari rumus diatas dapat dijabarkan :
dE = dm.g.H
Bilamana dE merupakan elemen energi yang dibangkitkan oleh elemen massa dan
melalui jarak tinggi H.
Maka dapat dirumuskan:
P = ρ. g. Q. H …………………………………………………………………..(3)
Dengan:
P = daya (kwh)
ρ = efisiensi sistem (0,6-0.9)
g = gravitasi (m/det2)
H = tinggi terjun (m)
Q = debit air (m3/det)
(Kadir. 1996).
Daya Listrik
Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalamrangkaian
listrik.Satuan SI daya listrik adalah watt.Arus listrik yang mengalirdalam rangkaian
dengan hambatan listrik menimbulkan kerja. Perantimengkonversi kerja ini ke dalam
berbagai bentuk yang berguna, seperti panas(seperti pada pemanas listrik), cahaya

Universitas Sumatera Utara

8

(seperti pada bola lampu), energi kinetik(motor listrik), dan suara (loudspeaker).
Listrik dapat diperoleh dari pembangkitlistrik atau penyimpan energi seperti
baterai (Harnovi, 2003).
Menurut hukum Joule, kawat yang memiliki hambatan besar akan
menghasilkan energi panas dalam jumlah yang besar pula. Jenis logam-logam
tertentu jika dialiri listrik dapat menghasilkan energi kalor yang besar, misalnya
nikel, krom, dan nikrom serta campuran antara nikel dan krom. Logam-logam ini
apabila dialiri arus listrik suhunya cepat meningkat hingga tampak membara, oleh
karena itu jenis logamlogam ini banyak dipakai sebagai elemen pemanas pada
setrika listrik, kompor listrik, dan solder (Adiwarsito, 2009).
Saluran Irigasi
Pengertian irigasi secara umum yaitu pemberian air pada tanah untuk
memenuhi kebutuhan air tanaman. Tujuan umum irigasi kemudian dirinci lebih
lanjut, yaitu:
1. Menjamin keberhasilan produksi tanaman dalam menghadapi kekeringan
jangka pendek
2. Mendinginkan tanah dan atmosfir sehingga cocok untuk pertumbuhan
tanaman
3. Mengurangi bahaya kekeringan
4. Mencuci/ melarutkan garam dalam tanah
5. Mengurangi bahaya pemipaan tanah
6. Melunakkan lapisan olah dan gumpalan-gumpalan tanah
7. Mencegah pertumbuhan gulma dengan cara pendinginan melalui evaporasi
atau evapotranspirasi

Universitas Sumatera Utara

9

(Pusposutardjo, 2001).
Irigasi adalah usaha penyediaan dan pengaturan air untuk menunjang
pertanian.Dalam pengelolaan irigasi diperlukan jaringan irigasi yang terdiri dari
jaringan utama dan jaringan tersier.Jaringan utama merupakan jaringan irigasi
yang berada dalam satu sistem irigasi mulai dari bangunan utama, saluran
induk/primer, saluran sekunder, dan bangunan sadap serta bangunan pelengkap
lainnya.Saluran primer adalah saluran yang membawa air dari bangunan utama ke
saluran sekunder dan ke petak – petak tersier yang diairi.Saluran sekunder adalah
saluran yang membawa air dari saluran primer ke saluran tersier dan petak – petak
tersier yang diairi.Sedangkan jaringan tersier merupakan jaringan irigasi yang
berfungsi sebagai prasarana pelayanan air di dalam petak tersier yang terdiri dari
saluran pembawa disebut saluran tersier, saluran pembagi yang disebut saluran
kuarter dan saluran pembuang (Bunganaen, 2008).
Debit Air
Debit air adalah suatu besaran yang menyatakan banyaknya air yang
mengalir dari suatu sumber persatuan waktu, biasanya diukur dalam satuan liter
per detik. Pengukuran debit dapat dilakukan dengan berbagai cara antara
lain:
1. Pengukuran debit dengan bending (sekat ukur)
2. Pengukuran debit berdasarkan kerapatan larutan obat
3. Pengukuran kecepatan aliran dan luas penampang melintang, dalam hal ini
untuk mengukur kecepatan arus digunakan pelampung atau pengukur arus
4. Pengukuran dengan menggunakan alat-alat tertentu.
(Dumairy, 1992).

Universitas Sumatera Utara

10

Rancang Bangun Alat
Kincir air
Kincir air merupakan sarana untuk merubah energi air menjadi energi
mekanik berupa torsi pada poros kincir.Ada beberapa tipe kincir air yaitu :
1. Kincir Air Overshot
2. Kincir Air Undershot
3. Kincir Air Breastshot
4. Kincir Air Tub
Kincir air overshot bekerja bila air yang mengalir jatuh ke dalam bagian
sudu-sudu sisi bagian atas, dan karena gaya berat air roda kincir berputar. Kincir
air overshot adalah kincir air yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan
jenis kincir air yang lain
Keuntungan
1. Tingkat efisiensi yang tinggi dapat mencapai 85%
2. Tidak membutuhkan aliran yang deras
3. Konstruksi yang sederhana
4. Mudah dalam perawatan
5. Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang terisolir
Kerugian
1. Karena aliran air berasal dari atas maka biasanya reservoir air atau
bendungan air, sehingga memerlukan investasi yang lebih banyak.
2. Tidak dapat diterapkan untuk mesin putaran tinggi
3. Membutuhkan ruang yang lebih luas untuk penempatan
4. Daya yang dihasilkan relatif kecil

Universitas Sumatera Utara

11

(Wahyono, 2007).
Kincir atau daya yang dihasilkan kincir air bersumber dari energi kinetik
air (aliran air). Apabila aliran air diarahkan pada suatu bidang atau dinding akan
menerima gayaakibat tumbukan air terhadap bidang/ dinding tersebut. Apabila
dinding-dinding tersebut dipasangkan pada keliling roda maka gaya-gaya
tumbukan pada dinding tersebut akan menimbulkan torsi yang akan menyebabkan
roda berputas pada porosnya. Maka energi kinetik sudah berubah menjadi energi
mekanik dalam bentuk petaran.
Sesuai dengan prinsip tumbukan maka besarnya gaya yang bekerja pada suatu
dinding atau bidang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
F=

� � � � �2
2�

……………………………………………………...…….………..(4)

Dimana :
F = gaya yang diterima dinding (kg/m)
ρ = berat jenis air (1000 kg/m3)
A = luas permukaan dinding (m2)
V = kecepatan aliran air (m/det)
Sementara luas permukaan tumbukan adalah :
A = b .h ………………………………………………………………………..(5)
b = lebar sudu (m)
h = tinggi sudu (m)
Kerja yang dihasilkan untuk 1 kg air/detik adalah gaya yang bekerja dikalikan
dengan efisiensi maxsimum, maka kerja (W) adalah :
W = F .e

(kg/m)……………………………………………….…………..(6)

e = efisiensi maksimum

Universitas Sumatera Utara

12

besarnya laju aliran adalah = volume x massa jenis
G = (b.h.V) ρ

(kg/det)…………………………………………………..(7)

Maka daya yang dihasilkan roda kincir dapat dihitung dengan persamaan sebagai
berikut:
(kg2/m det)…………………….…………….…………..(8)

P=W.G

Dengan persamaan diameter (D), dan jumlah putaran yang dihasilkan dari roda
kincir maka efisiensi dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
e=

�.�.�
60

……………………………………………………………………….(9)

(Yusri, dkk. 2004)
Menghitung torsi motor jika diketahui daya motor dan kecepatam motor,
hubngungan antara horse power, torsi dan kecepatan dapatdihitung dengan
menggunakan rumus :
T=

5250 � ��
�

……………………………………………………………………(10)

Dimana :
T

= torsi motor (dalam lb ft)

n

= kecepatan putar motor (rpm)

HP

= Daya kuda motor ( HP=746 watt)

(Anonimous, 2013).
Puli (Pulley)
Pulley sabuk dibuat dari besi-cor atau dari baja.Pulley kayu tidak banyak
lagi

dijumpai.Untuk

konstruksi

ringan

diterapkan

pulley

dari

paduan

aluminium.Pulley sabuk baja terutama cocok untuk kecepatan sabuk yang tinggi
(di atas

35 m/det) (Stolk dan Kros, 1981).

Universitas Sumatera Utara

13

Untuk menghitung kecepatan atau ukuran roda transmisi, putaran transmisi
penggerak dikalikan diameternya adalah sama dengan putaran roda transmisi yang
digerakkan dikalikan dengan diameternya.
SD (penggerak) = SD (yang digerakkan) …………………………………………..(11)
Dimana :
S = Kecepatan putar pulley (rpm)
D= Diameter pulley (mm)
(Smith dan Wilkes, 1990).
Pemasangan puli antara lain dapat dilakukan dengan cara:
- Horizontal, pemasangan puli dapat dilakukan dengan cara mendatar di mana
pasangan puli terletak pada sumbu mendatar.
- Vertikal, pemasangan puli dilakukan secara tegak dimana letak pasangan puli
adalah pada sumbu vertikal. Pada pemasangan ini akan terjadi getaran pada
bagian mekanisme serta penurunan umur sabuk
(Mabie and Ocvirk, 1967).
Dengan mengetahui putaran pada motor, putaran pada poros, dan
perencanaan diameter pulley penggerak maka dapat ditentukan diameter pulley
yang digerakkan dapat diketahui dengan persamaan berikut:
Untuk menurunkan putaran maka dipakai rumus perbandingan reduksi i (i > 1).
�1
�2

��

= i = �� ……………………………………………………………………(12)

Dimana :

i = Perbandingan reduksi
n1 = Putaran pulley penggerak (rpm)
n2 = Putaran pulley yang digerakan (rpm)

Universitas Sumatera Utara

14

dp= Diameter pulley penggerak (mm)
Dp= Diameter pulley yang digerakkan (mm)
(Yusman T , Yudi G. 2010).

Sabuk V
Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium.
SabukVdibelitkan di sekitar alur pulley yang berbentuk V pula. Transmisi sabuk
yangbekerja atas dasar gesekan belitan mempunyai beberapa keuntungan karena
murahharganya, sederhana konstruksinya dan mudah untuk mendapatkan
perbandinganputaran yang diinginkan. Transmisi tersebut telah digunakan dalam
semua bidangindustri, misalnya mesin-mesin pabrik, otomobil, mesin pertanian,
alatkedokteran, mesin kantor dan alat-alat listrik. Kekurangan yang ada pada
sabukini adalah terjadinya slip antara sabuk dan pulley sehingga tidak dapat
dipakaiuntuk putaran tetap atau perbandingan transmisi yang tetap (Daryanto,
1993).
Susunan khas sabuk V terdiri atas :
1. Bagian elastis yang tahan tegangan dan bagian yang tahan kompresi
2. Bagian yang membawa beban yang dibuat dari bahan tenunan dengan
daya rentangan yang rendah dan tahan minyak sebagai pembalut
(Smith dan Wilkes, 1990).
Menurut Smith dan Wilkes (1990), apabila pemindahan dayamenggunakan
dua roda transisi, maka hubungan antara jarak kedua titik pusatsumbu roda
transisi dengan panjang sabuk dapat ditentukan dengan rumus:
L = 2C + 1,57(D + d) +

(D−d)2
4C

……………………….……………..(13)

dimana:

Universitas Sumatera Utara

15

L = Panjang efektif sabuk (mm)
C = Jarak antara kedua sumbu roda transisi (mm)
D = Diameter luar efektif roda transmisi yang besar (mm)
d = Diameter luar efektif roda transmisi yang kecil (mm)
Generator
Dalam bentuknya yang sederhana sebuah generator listrik terdiri dari atas
magnet dan kumparan. Bilamana terdapat suatu gerakan antara kedua komponen
diatas, garis- garis gaya magnet memotong belitan-belitan kumparan dan suatu
gerak gaya listrik (ggl) akan dibangkitkan. Sebuah generator listrik atau alternator
modern atas suatu sistim elektro magnet dan suatu almatur yang terdiri atas
sejumlah kumparan dari konduktor berisolasi yang diletakkan dalam alur (slot)
inti besi berlaminasi. Berdasarkan hokum induksi Faraday besar gaya gerak
listrik yang diinduksi adalah:
GGL = Dengan:

�

��

∫� �. ��……………………………………………………….…. (14)

GGL = gaya gerak listrik, (V)

-

dt

= elemen waktu t, (S)

B

= induksi magnet, (Wb/m2)

S

= permukaan S, (m2)
= tanda selaku besaran vektor.

(Kadir, 1996)
Berdasarkan arah porosnya, generator turbin air dibagi dalam golongan
poros datar (horizontal) dan golongan poros tegak (vertikal).Golongan poros datar
sesuai untuk mesin-mesin berdaya kecil atau mesin- mesin berputaran tinggi,

Universitas Sumatera Utara

16

sedang golongan poros tegak sesuai mesin- mesin berdaya besar atau mesin
berputaran rendah.Penggunaan golongan poros tegak sangat baik bagi generator
turbin air, antara lain, karena golongan poros tegak memerlukan luas ruangan
yang kecil dibanding dengan golongan poros datar

(Arismunandar, 1991).

Inverter
inverter adalah suatu rangkaian yang berfungsi mengubah tegangan
masukan arus searah (DC) menjadi tegangan keluaran arus bolak-balik (AC) yang
besar tegangan dan frekuensinya dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan.
Prinsip kerja dari inverter dapat secara sederhana dapat dijelaskan dengan
menggunakan saklar mekanik.berdasarkan jumlah phasanya, inverter dapat dapat
dibedakan atas: (1) inverter satu phasa, (2) inverter tiga phasa. Sedangkan
berdasarkan konfigurasinya, rangkaian daya inverter satu phasa dapat dibedakan
atas: (1) inverter satu phasa setengah jembatan, (2) inverter satu phasa dengan
beban tap tengah, dan (3) inverter satu phasa jembatan penuh. Sumber tegangan
dc yang berasal dari sumber energi terbaharukan yang dikoneksikan dengan
sistem jaringan listrik membutuhkan proses sinkronisasi. Sinkronisasi adalah
suatu cara untuk menhubungkandua sumber atau beban arus bolak-balik (ac).
proses tersebut dilakukan dengan mengontrol kerja inverter (pengubah tegangan
dc ke ac) yang karakteristiknya sesuai dan agar bisa digunakan sebagaimana
sumber listrik pada jaringan listrik . sehinggainverter tersebut dapat menghasilkan
amplitude sesaat, fase dan frekuensinya yang sesuai dengan jaringan listrik
(Saragih, 2008).

Universitas Sumatera Utara

17

Bola lampu
Lampu adalah sebuah peranti yang memproduksi cahaya.Kata "lampu"
dapat juga berarti bola lampu.Ada berbagai macam lampu diantaranya lampu
pjiar, lampu neon.lampu busur, lampu mercuri, LED, dan sebagainya. Lampu
pijar adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik
melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang
menyelubungi filamen panas tersebut menghalangi udara untuk berhubungan
dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi. Lampu
pijar dipasarkan dalam berbagai macam bentuk dan tersedia untuk tegangan
(voltase) kerja yang bervariasi dari mulai 1,25 volt hingga 300 volt. Energi listrik
yang diperlukan lampu pijar untuk menghasilkan cahaya yang terang lebih besar
dibandingkan dengan sumber cahaya buatan lainnya seperti lampu pendar dan
diode cahaya, maka secara bertahap pada beberapa negara peredaran lampu pijar
mulai dibatasi (Panjaitan dan S.tevano, 2012).
PembuatandanBiaya
Bahan yang diperlukan untuk membuat kincir adalah plat untuk kipaskipas, besi beton, sumbu kincir, rotor kincir, puli transmisi, belt V, generator, besi
untuk

kerangka,

drum

dll.Untuk

membuat pembangkitlistrikmikrokincir

air diperlukan: mesin bubut, mesin bor, mesin milling, gerinda, las listrik, las
acetelin. Peralatan: gunting plat, bending plat, palu, gergaji, bor tangan dll.
Biaya membuat pembangkit listrik kincir air diantaranya: pembuatan alat,
pembelian bahan, biaya perlengkapan, dan biaya operasional.

Universitas Sumatera Utara

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Tenaga merupakan suatu unsur penunjang yang sangat penting dalam
pengembangan secara menyeluruh suatu bangsa. Pemanfaatannya secara tepat
guna akan merupakan suatu alat yang ampuh untuk merangsang pertumbuhan
ekonomi Negara. Berdasarkan alasan tersebut, dapat dimengerti apabila pada
akhir-akhir ini permintaan akan pembangkit tenaga semakin meningkat dinegaranegara seluruh dunia. Secara garis besar dapat dikatakan bahwa, ditinjau dari segi
kebutuhan tenaga, hampir dapat dipastikan semua Negara di dunia benar-benar
sedang mengalami krisis energi dan berbagai kesibukandilakukan untuk menjajagi
pemanfaatan berbagai altrnatif pembangkit energi untuk memenuhi kebutuhan
yang terus meningkat. Perkiraan berdasarkan standar yang berlaku di Amerika
serikat, penggunaan energi diseluruh dunia pada tahun 2000 akan menjadi empat
kali dari kebutuhan 1970 (Dandekar dan Sharma, 1991).
Indonesia mengalami lonjakan hebat dalam konsumsi energi. Dari tahun
2000 hingga tahun 2004 konsumsi energi primer Indonesia meningkat sebesar 5.2
% per tahunnya. Peningkatan ini cukup signifikan apabila dibandingkan dengan
peningkatan kebutuhan energi pada tahun 1995 hingga tahun 2000, yakni sebesar
2.9 % pertahun. Dengan keadaan yang seperti ini, diperkirakan kebutuhan listrik
indonesia akan terus bertambah sebesar 4.6 % setiap tahunnya, hingga
diperkirakan mencapai tiga kali lipat pada tahun 2030( larasakti A. dkk, 2012 ).
Dalam bidang pertanian, air yang dimaksud adalah dalam bentuk
pengairan.Pengairan

dilakukan

untuk

memenuhi

kebutuhan

air

1
Universitas Sumatera Utara

tanaman.Kebutuhan air tanaman adalah air yang disediakan untuk mengimbangi
air

yang

2
Universitas Sumatera Utara

3

hilang akibat evaporasi dan transpirasi.Kebutuhan air di lapangan merupakan
jumlah air yang harus disediakan untuk keperluan pengolahan lahan ditambah
kebutuhan air tanaman(Doorenbos dan Pruit, 1984).
Bila semula dipergunakan terutama untuk keperluan penerangan dan
rumah tangga, kini energi listrik merupakan suatau landasan kehidupan
modern.Syarat bagi suatu masyarakat untuk memiliki tarap kehidupan yang lebih
baik dan syarat bagi perkembangan industry yang maju. Energi listrik dihasilkan
dari beberapa jenis pembangkit seperti pembangkit listrik tenaga air (PLTA),
tenaga diesel (PLTD), tenaga uap (PLTU), tenaga gas (PLTG), tenaga nuklir
(PLTN), dan tenaga gas dan uap (PLTGU). Saat ini masih banyak desa-desa
diindonesia yang belum mendapatkan listrik.
Semakin berkembangnya teknologi menjadikan meningkatnya pemakaian
energi listrik pada alat-alat pertanian, sehingga dibutuhkan alternatif untuk
memenuhi kebutuhan energi listrik tersebut dengan memanfaatkan saluran irigasi
yang banyak terdapat di daerah.
Sulitnya akses listrik ke desa dan mahalnya rangkaian alat pembangkit
listrik menyebabkan banyak daerah-daerah yang belum terjangkau oleh
listrik.Sehingga perlu alat pembangkit listrik tenaga air irigasi dengan
memanfaatkan bahan-bahan bekas yang ada disekitar daerah tersebut untuk
meminimkan biaya pembuatan sehingga dapat terjangkau oleh masyarakat
khususnya petani.

Universitas Sumatera Utara

4

Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mendesain, membuat, menguji serta
menganalisis biaya alat pembangkit listrik tenaga air irigasi.
Kegunaan Penelitian
1. Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang
merupakansyarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi
Keteknikan PertanianFakultas Pertanian Universitas SumateraUtara.
2. Bagi mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukanpenelitian
lebih lanjut mengenai alat pembangkit listrik tenaga air irigasi.
3. Bagi masyarakat, sebagai bahan informasi bagi pihak yang membutuhkan.

Universitas Sumatera Utara

3

ABSTRAK
HADRYANUS SIMANJUNTAK: Rancang Bangun Alat Pembangit Listrik
Tenaga Air Irigasi, dibimbing oleh SUMONO dan SAIPUL BAHRI DAULAY.
Semakin berkembangnya teknologi menjadikan meningkatnya pemakaian
energi listrik pada alat-alat pertanian, sehingga dibutuhkan alternatif untuk
memenuhi kebutuhan energi listrik dengan memanfaatkan saluran irigasi yang
banyak terdapat di daerah, maka dirancang alat pembangit listrik tenaga air irigasi
(kincir air).Penelitian ini merancang bangun komponen kincir air berupa dimensi
sudu, diameter kincir, diameter puli dan debit aliran air. Parameter yang diamati
adalah kapasitas alat danbiaya pembuatan alat,Hasil penelitian menunjukkan
kapasitas alat 150 wh danbiaya pembuatan alatRp 6.000.000,-.
Kata Kunci:Pembangkit listrik, kincir air, saluran irigasi.

ABSTRACT
HADRYANUS SIMANJUNTAK: The Design Of Electricity Generator Equipment
Using Irrigations Water,surpervised by SUMONO and SAIPUL BAHRI DAULAY.
The development of technology has increased the used of electrical energy
in agricultural equipments, so we need an alternatve to supply the requirement of
electrical energy by using irrigations line therefore an electricity generator
equipment using irrigations water (water mill) was designed.This research was
abaut designing each component of the water mill suck as the dimension of the
blades, wheels diameter, pulleys diameter and the rate of water flow. Parameters
observed were the effective capacity and the manufacturing cost. The result,
showed that the effective capacity was 150 wh and the manufacturing cost was Rp
6.000.000,-.
Keywords: electricity generator, water mill, irrigation line

Universitas Sumatera Utara

RANCANG BANGUN ALAT PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA AIR IRIGASI

SKRIPSI

OLEH :
HADRYANUS SIMANJUNTAK

PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2014

Universitas Sumatera Utara

2

RANCANG BANGUN ALAT PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA AIR IRIGASI

SKRIPSI

OLEH :

HADRYANUS SIMANJUNTAK
100308067/KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat mendapatkan gelar sarjana
di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara

DisetujuiOleh :
Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Ir. Sumono, MS)

( Ir. Saipul Bahri Daulay, M.Si)

Ketua

Anggota

PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2014

Universitas Sumatera Utara

3

ABSTRAK
HADRYANUS SIMANJUNTAK: Rancang Bangun Alat Pembangit Listrik
Tenaga Air Irigasi, dibimbing oleh SUMONO dan SAIPUL BAHRI DAULAY.
Semakin berkembangnya teknologi menjadikan meningkatnya pemakaian
energi listrik pada alat-alat pertanian, sehingga dibutuhkan alternatif untuk
memenuhi kebutuhan energi listrik dengan memanfaatkan saluran irigasi yang
banyak terdapat di daerah, maka dirancang alat pembangit listrik tenaga air irigasi
(kincir air).Penelitian ini merancang bangun komponen kincir air berupa dimensi
sudu, diameter kincir, diameter puli dan debit aliran air. Parameter yang diamati
adalah kapasitas alat danbiaya pembuatan alat,Hasil penelitian menunjukkan
kapasitas alat 150 wh danbiaya pembuatan alatRp 6.000.000,-.
Kata Kunci:Pembangkit listrik, kincir air, saluran irigasi.

ABSTRACT
HADRYANUS SIMANJUNTAK: The Design Of Electricity Generator Equipment
Using Irrigations Water,surpervised by SUMONO and SAIPUL BAHRI DAULAY.
The development of technology has increased the used of electrical energy
in agricultural equipments, so we need an alternatve to supply the requirement of
electrical energy by using irrigations line therefore an electricity generator
equipment using irrigations water (water mill) was designed.This research was
abaut designing each component of the water mill suck as the dimension of the
blades, wheels diameter, pulleys diameter and the rate of water flow. Parameters
observed were the effective capacity and the manufacturing cost. The result,
showed that the effective capacity was 150 wh and the manufacturing cost was Rp
6.000.000,-.
Keywords: electricity generator, water mill, irrigation line

Universitas Sumatera Utara

4

RIWAYAT HIDUP
Hadryanus Simanjuntakdilahirkan di P.Samosir pada tanggal 17Februari
1992dari ayah E.Simanjuntak (alm) dan ibuR.Situmorang.Penulis merupakan
anak keempat dari lima bersaudara.
Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Tanjung Balai dan pada
tahun 2010 masuk ke Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara jalur seleksi
SBM PTN di Program Studi Keteknikan Pertanian .
Penulis melaksanakan praktek kerja lapangan (PKL) di pabrikkelapa sawit
PTN II Sawit Seberang, langkat , Sumatera Utara pada bulan Juli sampai Agustus
2013.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas
berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini.
Penelitian ini berjudul “Rancang Bangun Alat Pembangkit Listrik Tenaga Air
Irigasi” yang merupakan salah satu syarat untuk dapat melaksanakan penelitian di
Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera
Utara, Medan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada
kepada Prof. Dr. Ir. Sumono, MS selaku ketua komisi pembimbing dan Ir. Saipul
Bahri Daulay, M.Si selaku selaku anggota komisi pembimbing yang telah banyak
membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan penelitian ini.
Penulis menyadari bahwa penelitian ini masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca yang bersifat
membangun untuk kesempurnaan pada masa yang akan datang.
Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih, semoga penelitian ini
bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.

Medan, Agustus 2013

Penulis

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Hal.
KATA PENGANTAR .......................................................................................... i
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ii
PENDAHULUAN
Latar Belakang ...................................................................................................... 1
Tujuan Penelitian .................................................................................................. 3
Kegunaan Penelitian.............................................................................................. 3
TINJAUAN PUSTAKA
Listrik .................................................................................................................... 4
Pembangkit Listrik ................................................................................................ 5
Daya listrik ............................................................................................................ 6
Saluran Irigasi ..................................................................................................... 7
Debit Air .............................................................................................................. 8
Rancang Bangun Alat
Kincir Air ....................................................................................................... 9
Pulley ............................................................................................................. 11
Sabuk V .......................................................................................................... 13
Generator ........................................................................................................ 14
Inverter .......................................................................................................... 15
Bola lampu ..................................................................................................... 16
Pembuatan dan biaya............................................................................................. 16
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................................... 17
Bahan dan Alat ...................................................................................................... 17
Metodologi Penelitian ........................................................................................... 17
Komponen Alat ............................