BAB I PENDAHULUAN - Uji Eksperimental Turbin Kaplan Dengan 5 Runner Blade Dan Analisa Perbandingan Variasi Jarak Vertikal Runner Terhadap Sudut Guide Vane 600.
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Di zaman modern seperti saat sekarang ini masyarakat sangat bergantung pada kesediaan sumber daya energi. Tenaga listrik sebagai salah satu bentuk sumber daya energi memiliki berbagai kelebihan kualitatif dibandingkan dengan sumber daya energi primer lainnya. Dengan adanya tenaga listrik, segala aktivitas kegiatan sehari-hari dapat dilakukan dengan mudah dan cepat.
Tenaga listrik juga merupakan salah satu faktor yang menentukan pencapaian sasaran pembangunan nasional dan pengerak roda perekonomian negara. Tingginya pertumbuhan permintaan akan tenaga listrik tidak dapat diimbangi oleh pertumbuhan penyediaan tenaga listrik telah menyebabkan timbulnya kondisi krisis penyediaan tenaga listrik di beberapa daerah, yang hal ini menyebabkan terhambatnya perkembangan ekonomi daerah tersebut dan nasional.
Indonesia adalah Negara kepulauan dengan jumlah pulau yang mencapai ribuan. Dari sekian banyak pulau tersebut belum semua pulau yang dihuni manusia dapat menikmati listrik. Akibat sulitnya lokasi yang tidak dapat dijangkau oleh jaringan listrik PLN, secara social lingkungan timbul kesenjangan perekonomian, pendidikan dan kesehatan.
Kemajuan teknologi sekarang banyak dibuat peralatan-peralatan yang inovatif dan tepat guna. Salah satu contoh dalam bidang teknik mesin terutama dalam bidang konversi energi dan pemanfaatan alam sebagai sumber energi. Diantaranya adalah pemanfaatan air yang bisa digunakan untuk menghasilkan listrik.
Sebagai upaya untuk memenuhi kebutuhan akan tenaga listrik sekaligus penanggulangan kondisi krisis penyediaan tenaga listrik di beberapa daerah. Indonesia dengan wilayahnya yang beriklim tropis dengan curah hujan yang tinggi dan kondisi topografi yang bergunung-gunung dengan aliran sungai yang berpotensi untuk dikembangkan sebagai pembangkit tenaga listrik. Potensi ini sebagian besar tersebar didaerah pedesaan, sementara diperkirakan masih banyak penduduk desa yang belum menikmati energi listrik sehingga sangat tepat untuk mengembangkan pembangkit tenaga listrik.
Tenaga air adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Energi yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis maupun energi listrik. Pemanfaatan energi air banyak digunakan dengan menggunakan kincir air dan turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun atau aliran air disungai.
Salah satu opsi dalam pengembangan sektor energi adalah pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro (PLTM) dan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) untuk daerah terpencil yang tidak terjangkau oleh jaringan listrik PLN. Pembangunan PLTM dan PLTMH tidak memerlukan relokasi tempat tinggal masyarakat setempat akibat pembuatan bendungan atau waduk. Lebih jauh, pemanfaatan PLTM dan PLTMH diharapkan dapat menyediakan tenaga masyarakat untuk melestarikan hutan sebagai penjaga kelestarian sumber daya air.
Mikrohidro merupakan pembangkit listrik skala kecil, sehingga mudah untuk diterapkan pada masyarakat, peralatan yang digunakan sederhana, serta kecilnya areal tanah yang digunakan untuk pengoperasian mikrohidro. Hal ini merupakan salah satu keunggulan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro, yaitu tidak menimbulkan kerusakan lingkungan. Mengingat masih besarnya potensi tenaga air yang belum termanfaatkan, maka saat ini rekayasa mikrohidro masih sangat dibutuhkan khususnya dalam pemanfaatan potensi pembangkit tenaga listrik.
Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang menggunakan energi air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu dari instalasi. Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.
Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air yang mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai.Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan waktu (flowcapacity) sedangkan beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan istilah head. Mikrohidro juga dikenal sebagai white resources denganterjemahan bebas bisa dikatakan "energi putih". Dikatakan demikian karena instalasi pembangkit listrik seperti ini mengunakan sumber daya yang telah disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan teknologi sekarang maka energi aliran air beserta energi perbedaan ketinggiannya dengan daerah tertentu (tempat instalasi akan dibangun) dapat diubah menjadi energi listrik.
Seperti dikatakan di atas, Mikrohidro hanyalah sebuah istilah. Mikro artinya kecil sedangkan hidro artinya air. Dalam, prakteknya istilah ini tidak mengunakan air sebagai sumber energinya. Yang membedakan antara istilah Mikrohidro dengan Mini hidro adalah output daya yang dihasilkan. Mikro hidro menghasilkan daya lebih rendah dari 1 MW, sedangkan untuk minihidro daya keluarannya berkisar antara 1 sampai 5 MW. Secara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sumber energi), turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dari ketinggian tertentu menuju rumah instalasi (rumah turbin / power house). Di rumah instalasi air tersebut akan menumbuk turbin dimana turbin sendiri, dipastikan akan menerima energi air tersebut dan mengubahnya menjadi energi mekanik berupa berputarnya poros turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian ditransmisikan ke generator dengan mengunakan kopling. Dari generator akan dihasilkan energi listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum dialirkan ke rumah-rumah atau keperluan lainnya (beban).
Kebanyakan PLTMH dibangun dengan sistim run off river, tidak dengan kolam tando (reservoir) dimana air sungai dialihkan dengan menggunakan dam yang dibangun memotong aliran sungai, sehingga daya yang dibangkitkan tergantung dari debit air sungai. Akan tetapi biaya pembangunan run off river lebih ekonomis dibandingkan dengan sistim reservoir yang memerlukan bendungan yang besar dan area genangan yang luas.
1.2 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitian ini dibagi menjadi atas tujuan umum dan tujuan khusus :
1.2.1 Tujuan Umum
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk lebih mengetahui dan memahami aplikasi ilmu yang diperoleh dari bangku kuliah terutama dari mata kuliah energi air.
1.2.2 Tujuan Khusus
Secara khusus tujuan penelitian ini adalah : 1. Untuk menghitung daya air. Untuk menghitung putaran turbin.
3. Untuk menghitung torsi pada poros turbin.
4. Untuk mengetahui kapasitas daya listrik yang dihasilkan.
5. Untuk menghitung daya turbin dengan variasi jarak vertikal runner terhadap sudut guide vane.
6. Untuk menghitung efisiensi turbin dengan variasi jarak vertikal runner terhadap sudut guide vane.
1.3 BATASAN MASALAH
Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai masalah yang dikaji dalam penulisan skripsi, maka perlu kiranya diberikan batasan masalah sebagai berikut: 1.
Jenis turbin air yang diuji adalah jenis propeller atau Kaplan.
2. Jumlah runner blade = 5 dengan kapasitas aliran 8,8 liter/detik dari pompa.
3. Jarak vertikal runner terhadap guide vane yang akan diuji adalah sebesar 1 cm, 3 cm dan 5 cm.
4. Aliran fluida dalam steady flow dengan memanfaatkan kinerja pompa.
5. Transmisi menggunakan sabuk dan puli dengan gerakan sabuk terbuka.
6. Pengujian tidak termasuk interkoneksi jaringan listrik.
1.4 METODOLOGI PENELITIAN 1.
Tinjauan Pustaka Berupa studi kepustakaan dengan mempelajari buku-buku, jurnal-jurnal, artikel maupun karya-karya ilmiah yang terkait, baik yang bersumber dari media cetak, elektronik maupun dari internet. 1)
Diskusi Interaktif Melakukan diskusi dalam bentuk tanya-jawab antara mahasiswa dan dosen pembimbing menyangkut hal-hal yang berkaitan dengan rancang bangun instalasi ini serta memecahkan permasalahan yang dihadapi secara bersama.
2) Rancang Bangun Instalasi Dan Alat Penelitian
Perancangan serta pembuatan turbin Kaplan dimana turbin ini akan di uji untuk di analisa data hasil dari pengujian tersebut.
1.5 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Bagi peneliti, untuk mengetahui efisiensi dari turbin kaplan dengan variasi jarak vertikal runner terhadap guide vane.
2. Bagi akademik, penelitian ini dapat menambah variasi mesin fluida di
Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. Serta memberikan informasi berupa referensi tambahan bagi penelitian selanjutnya pada mesin fluida khususnya turbin kaplan.
1.6 KELUARAN SKRIPSI
Keluaran skripsi ini diharapkan akan menghasilkan: 1. Alat pengujian Turbin Kaplan yang dapat dioperasikan dengan pengunaan kinerja satu unit pompa, pengunaan tiga buah variasi jarak vertikal runner tehadap guide vane ( 1 cm, 3 cm dan 5 cm ), dan pengunaan pada beberapa variabel jumlah runner.
2. Buku skripsi akan digunakan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik dari Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
1.7 SISTEMATIKA PENULISAN
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka skripsi ini dibagi dalam beberapa bagian yaitu:
BAB I : PENDAHULUAN Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang dari judul skripsi yang
telah ditetapkan, tujuan, manfaat, batasan masalah, sistematika penulisan dan metodologi penulisan skripsi.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori yang berhubungan dengan
penulisan skripsi. Dasar teori didapatkan dari berbagai sumber, diantaranya berasal dari : buku - buku pedoman, jurnal, paper, tugas akhir, e-mail, e-book dan
e-news .
BAB III : METODOLOGI DAN ALAT PENELITIAN Pada bab ini akan dibahas mengenai metode dan alat penelitian yang akan
digunakan untuk menyelesaikan penulisan skripsi. Pada bab ini juga akan dibahas mengenai langkah-langkah perancangan, instalasi dan analisa data yang akan digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dari topik yang diangkat.