Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mi
Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
Potensi energi air pada daerah tersebut ialah debit aliran air sebesar 350
liter/s (0,35 m3/s) dan tinggi jatuh air efektif sebesar 50 meter.
Kriteria Desain
A. Penstock
Pipa pesat (penstock) adalah pipa yang berfungsi untuk
mengalirkan air dari bak penenang (forebay tank). Perencanaan
pipa pesat mencakup pemilihan material, diameter penstock,
tebal dan jenis sambungan (coordination point). Diameter pipa
pesat
dipilih
dengan
pertimbangan
keamanan,
kemudahan
proses pembuatan, ketersediaan material dan tingkat rugi-rugi
(friction losses) seminimal mungkin. Ketebalan penstock dipilih
untuk menahan tekanan hidrolik dan surge pressure yang dapat
terjadi.
Material
Pemilihan material berdasarkan pertimbangan kondisi
operasi, aksesibility, berat, system penyambungan dan
biaya.Berdasarkan konstruksinya pipa penstock terbagi
ke dalam beberapa jenis yakni concrete penstock,
fiberglass/plastic penstock, steel penstock dan wood
penstock.
Pada
perencanaan
pltmh
ini
menggunakan
steel
penstock (rolled welded pipe ) karena kekuatannya
yang
tinggi
sehingga
lebih
tahan
lama,
tersedia
beberapa macam variasi ukuran karena pembuatannya
lebih mudah.
Diameter penstock
Diameter pipa penstock ditentukan berdasarkan debit
aliran yang akan mengalir pada pipa penstock tersebut
dimana dalam penentuan diameter pipa penstock
tersebut
mempertimbangkan
keamanan,
ketersediaan
kemudahan
material,
beberapa
proses
tingkat
hal
yakni
pembuatan,
rugi
–
rugi
yang
seminimal mungkin dan nilai ekonomis dari pipa
penstock tersebut, dimana pipa yang memiliki diameter
lebih besar memiliki tingkat rugi-rugi yang lebih minim
dikarenakan kecepatan aliran air lebih kecil namun pipa
pia penstock dengan ukuran diameter yang lebih besar
ukurannya sangat besar, berat dan harganya lebih
tinggi. Sedangkan untuk pipa yang memiliki diameter
lebih kecil harganya lebih murah namun memiliki
tingkat rugi – rugi yang lebih besar.
Adapun
penentuan
diameter
pipa
penstock
sebagai berikut :
Q = 0,35 m3/s
Kecepatan aliran air pada pipa =
=
√
2.9,81
√2 g h
m
.50 m
s2
= 31,32 m/s
ialah
Q
V
Luas penampang pipa (A) =
=
0,35 m3 /s
31,32 m/s
= 0,011 m2
Diameter pipa penstock =
=
√
√
4. A
π
4 . 0,011 m 2
π
= 0,118 m = 118 mm ( minimum)
Adapun
digunakan
diameter
untuk
pipa
mengurangi
penstock
tingkat
yang
rugi
akan
–
rugi
berdasarkan ASME/ANSI B 36.10 Welded and Seamless Wrought
Steel Pipe and ASME/ANSI B36.19 Stainless Steel Pipe. ialah
diameter luar sebesar 219.075 mm, diameter dalam 206.375
mm dan ketebalan 6.35 mm. Adapun panjang pipa sebesar
150 m.
B. Turbin
Turbin air merupakan suatu penggerak mula pada suatu
pembangkit listrik tenaga air yang mengkonversikan energi
potensial air menjadi energi mekanik. Pemilihan turbin air pada
suatu pembangkit ditentukan berdasarkan beberapa paramater
yakni faktor tinggi jatuh air efektif ( Head efektif), debit aliran air,
kecepatan putaran turbin yang akan ditransmisikan ke generator.
Berdasarkan nilai head efektif sebesar 50 m dan nilai debit aliran air
sebesar 0,35 m3/s maka dipilihlah turbin crossflow sebagai
penggerak mula dalam pembangkit listrik tenaga mikro hidro ini
berdasarkan grafik head vs debit aliran air pada turbin. Adapun
kelebihan lain dari turbin crossflow ialah dalam bidang
konstruksinya. Yakni konstruksinya lebih sederhana, ukurannya kecil
dan lebih mudah dalam proses pembuatannya.
Adapun daya hidrolis pada turbin air ialah sebagai berikut :
Ph=g . Q. H . ηt ( kW )
Ph=9,81
Ph=137,34 kW
m
m3
.
0,350
. 50 m. 0,8
s
s2
Adapun turbin yang akan digunakan ialah Crossflow turbin t15d500 dengan spesifikasi turbin atau yang setara
Diameter runner = 500 mm
Inlet width runner = 380 mm
Disain net head = 50 meter
Disain debit = 350 liter/detik
Torsi = 3,38 kNm pada speed = 372 RPM
Shaft power = 132 kW, garansi efisiensi = 80%
C. Transmisi Mekanik
Transmisi mekanik berfungsi untuk menyalurkan daya mekanik
pada poros turbin ke poros generator. type : flat belt pulley dengan
kombinasi plummer blockflexible coupling pada pulley generator.
Adapun pemilihan jenis transmisi mekanik berdasarkan datasheet
atau catalog turbin crossflow T-15 D500, untuk debit dan head
efektif pembangkit tersebut.
Adapun daya mekanis yang dihasilkan berdasarkan spesifik turbin
crossflow yang digunakan ialah sebagai berikut :
2π N T
P m=
60
2 . π . 372 Rpm . 3,38 kNm
P m=
60
Pm=131,67 kW
Perbandingan pulley yang akan digunakan dalam transmisi
mekanik antara turbin crossflow dengan generator ialah N turbin : N
Generator = 132 rpm : 1500 rpm = 1 : 12.
D. Generator
Generator sinkron merupakan mesin listrik arus bolak-balik yang berfungsi untuk
merubah energi mekanik dalam membentuk putaran menjadi energi listrik arus bolakbalik. Generator yang digunakan dalam pembangkit listrik tenaga mikro hidro ini
ialah menggunakan generator dengan merk MarelliGenerator dengan tipe MJB 250
MA 4. Adapun spesifikasinya ialah sebagai berikut :
Generator sinkron 3 fasa
4 kutub, 50 Hz, 1500 min
Tegangan 220/380 V
Daya sebesar 165 kVa, 132 kW, dimana cos = 0,8.
Potensi energi air pada daerah tersebut ialah debit aliran air sebesar 350
liter/s (0,35 m3/s) dan tinggi jatuh air efektif sebesar 50 meter.
Kriteria Desain
A. Penstock
Pipa pesat (penstock) adalah pipa yang berfungsi untuk
mengalirkan air dari bak penenang (forebay tank). Perencanaan
pipa pesat mencakup pemilihan material, diameter penstock,
tebal dan jenis sambungan (coordination point). Diameter pipa
pesat
dipilih
dengan
pertimbangan
keamanan,
kemudahan
proses pembuatan, ketersediaan material dan tingkat rugi-rugi
(friction losses) seminimal mungkin. Ketebalan penstock dipilih
untuk menahan tekanan hidrolik dan surge pressure yang dapat
terjadi.
Material
Pemilihan material berdasarkan pertimbangan kondisi
operasi, aksesibility, berat, system penyambungan dan
biaya.Berdasarkan konstruksinya pipa penstock terbagi
ke dalam beberapa jenis yakni concrete penstock,
fiberglass/plastic penstock, steel penstock dan wood
penstock.
Pada
perencanaan
pltmh
ini
menggunakan
steel
penstock (rolled welded pipe ) karena kekuatannya
yang
tinggi
sehingga
lebih
tahan
lama,
tersedia
beberapa macam variasi ukuran karena pembuatannya
lebih mudah.
Diameter penstock
Diameter pipa penstock ditentukan berdasarkan debit
aliran yang akan mengalir pada pipa penstock tersebut
dimana dalam penentuan diameter pipa penstock
tersebut
mempertimbangkan
keamanan,
ketersediaan
kemudahan
material,
beberapa
proses
tingkat
hal
yakni
pembuatan,
rugi
–
rugi
yang
seminimal mungkin dan nilai ekonomis dari pipa
penstock tersebut, dimana pipa yang memiliki diameter
lebih besar memiliki tingkat rugi-rugi yang lebih minim
dikarenakan kecepatan aliran air lebih kecil namun pipa
pia penstock dengan ukuran diameter yang lebih besar
ukurannya sangat besar, berat dan harganya lebih
tinggi. Sedangkan untuk pipa yang memiliki diameter
lebih kecil harganya lebih murah namun memiliki
tingkat rugi – rugi yang lebih besar.
Adapun
penentuan
diameter
pipa
penstock
sebagai berikut :
Q = 0,35 m3/s
Kecepatan aliran air pada pipa =
=
√
2.9,81
√2 g h
m
.50 m
s2
= 31,32 m/s
ialah
Q
V
Luas penampang pipa (A) =
=
0,35 m3 /s
31,32 m/s
= 0,011 m2
Diameter pipa penstock =
=
√
√
4. A
π
4 . 0,011 m 2
π
= 0,118 m = 118 mm ( minimum)
Adapun
digunakan
diameter
untuk
pipa
mengurangi
penstock
tingkat
yang
rugi
akan
–
rugi
berdasarkan ASME/ANSI B 36.10 Welded and Seamless Wrought
Steel Pipe and ASME/ANSI B36.19 Stainless Steel Pipe. ialah
diameter luar sebesar 219.075 mm, diameter dalam 206.375
mm dan ketebalan 6.35 mm. Adapun panjang pipa sebesar
150 m.
B. Turbin
Turbin air merupakan suatu penggerak mula pada suatu
pembangkit listrik tenaga air yang mengkonversikan energi
potensial air menjadi energi mekanik. Pemilihan turbin air pada
suatu pembangkit ditentukan berdasarkan beberapa paramater
yakni faktor tinggi jatuh air efektif ( Head efektif), debit aliran air,
kecepatan putaran turbin yang akan ditransmisikan ke generator.
Berdasarkan nilai head efektif sebesar 50 m dan nilai debit aliran air
sebesar 0,35 m3/s maka dipilihlah turbin crossflow sebagai
penggerak mula dalam pembangkit listrik tenaga mikro hidro ini
berdasarkan grafik head vs debit aliran air pada turbin. Adapun
kelebihan lain dari turbin crossflow ialah dalam bidang
konstruksinya. Yakni konstruksinya lebih sederhana, ukurannya kecil
dan lebih mudah dalam proses pembuatannya.
Adapun daya hidrolis pada turbin air ialah sebagai berikut :
Ph=g . Q. H . ηt ( kW )
Ph=9,81
Ph=137,34 kW
m
m3
.
0,350
. 50 m. 0,8
s
s2
Adapun turbin yang akan digunakan ialah Crossflow turbin t15d500 dengan spesifikasi turbin atau yang setara
Diameter runner = 500 mm
Inlet width runner = 380 mm
Disain net head = 50 meter
Disain debit = 350 liter/detik
Torsi = 3,38 kNm pada speed = 372 RPM
Shaft power = 132 kW, garansi efisiensi = 80%
C. Transmisi Mekanik
Transmisi mekanik berfungsi untuk menyalurkan daya mekanik
pada poros turbin ke poros generator. type : flat belt pulley dengan
kombinasi plummer blockflexible coupling pada pulley generator.
Adapun pemilihan jenis transmisi mekanik berdasarkan datasheet
atau catalog turbin crossflow T-15 D500, untuk debit dan head
efektif pembangkit tersebut.
Adapun daya mekanis yang dihasilkan berdasarkan spesifik turbin
crossflow yang digunakan ialah sebagai berikut :
2π N T
P m=
60
2 . π . 372 Rpm . 3,38 kNm
P m=
60
Pm=131,67 kW
Perbandingan pulley yang akan digunakan dalam transmisi
mekanik antara turbin crossflow dengan generator ialah N turbin : N
Generator = 132 rpm : 1500 rpm = 1 : 12.
D. Generator
Generator sinkron merupakan mesin listrik arus bolak-balik yang berfungsi untuk
merubah energi mekanik dalam membentuk putaran menjadi energi listrik arus bolakbalik. Generator yang digunakan dalam pembangkit listrik tenaga mikro hidro ini
ialah menggunakan generator dengan merk MarelliGenerator dengan tipe MJB 250
MA 4. Adapun spesifikasinya ialah sebagai berikut :
Generator sinkron 3 fasa
4 kutub, 50 Hz, 1500 min
Tegangan 220/380 V
Daya sebesar 165 kVa, 132 kW, dimana cos = 0,8.