Uji Eksperimental Pada Turbin kaplan Dan Analisa Perbandingan Sudu Pengarah 150, 200, Dan 250 Terhadap 8 Sudu Gerak dan Jarak Vertikal 25 CmUJI
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Energi merupakan aspek penting dalam kehidupan manusia. Hal ini
menyebabkan ketergantungan manusia akan energi. Karena itu energi juga
merupakan suatu kebutuhan yang sangat penting bagi suatu negara. Pada
perkembangannya, jumlah kebutuhan akan energi juga akan terus meningkat.
Saat ini penggunaan energi yang paling banyak digunakan di dunia adalah sumber
energi fosil. Energi fosil digunakan untuk pembangkit energi listrik. Adapun
energi fosil ini menjadi bahan bakar seperti minyak, gas ,dan batu bara, dan
menyebabkan ketergantungan terhadap bahan bakar fosil. Hal ini mengakibatkan
menipisnya cadangan sumber energi tersebut. Penggunaan energi fosil yang
dilakukan secara terus menerus akan mengarah pada krisis. Oleh karena itu,
pemanfaatan energi pada masa sekarang ini sudah diarahkan pada sumber energi
yang terbarukan yang didapatkkan dari alam seperti energi air, energi angin,
energi matahari, panas bumi dan nuklir. Hal ini dikarenakan energi terbarukan ini
mudah di temukan dan dapat di daur ulang kembali dalam jangka waktu relatif
singkat jika dibanding dengan energi fosil seperti minyak bumi dan batu bara
yang membutuhkan waktu jutaan tahun dalam pembentukkannya.
Saat ini pembangkit listrik tenaga air menjadi salah satu pilihan dalam
memanfaatkan sumber energi terbarukaan . Negara Indonesia yang merupakan
negara beriklim tropis dengan curah hujan yang relatif tinggi, hal ini membuat
negara Indonesia dapat menmanfaatkan energi air sebagai sumber untuk
menghasilkan energi listrik yang dibutuhkan seluruh rakyat Indonesia. Namun
pada pemanfaatannya masih menggunakan teknologi yang sederhana. Pembangkit
listrik jenis ini dalam proses pembuatannya memang sangat ekonomis, namun
masih dalam skala kecil. Dalam artian bahwa pembangkit-pembangkit ini hanya
mampu mencukupi pasokan energi listrik untuk sejumlah rumah saja.
Jenis Pembangkit Listrik Tenaga Air ini sering disebut Microhydro atau
sering juga disebut picohydro tergantung keluaran daya listrik yang dihasilkan.
microhydro ataupun picohydro yang dibuat biasanya memanfaatkan air terjun
1
Universitas Sumatera Utara
dengan head jatuh yang besar, sedangkan untuk aliran sungai dengan head jatuh
yang kecil belum termanfaatkan dengan optimal. Hal ini menjadi referensi untuk
memanfaatkan aliran sungai dengan mengubahnya menjadi aliran vortex.
Pengembangan energi dalam hal Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro
(PLTM) dan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). bertujuan untuk
daerah-daerah terpencil yang tidak terjangkau oleh jaringan listrik PLN. Disebut
Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro (PLTM) karena menghasilkan daya 1-10
MW), sedangkan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro menghasilkan daya
kurang dari 1 MW. Pemanfaatan pembangkit listrik dengan mikrohidro sangat
efisien karena tidak menggunakan lahan yang luas dan tidak mengakibatkan
kerusakan pada lingkungan.
Seperti diketahui bahwa turbin air adalah suatu mesin yang menghasilkan
energi mekanik berupa putaran poros dengan memanfaatkan energi potensial air.
Energi ini selanjutnya diubah menjadi bentuk energi lain seperti energi listrik.
Pada perancangan turbin, jenis dan dimensi sangat tergantung dari kondisi head
dan kapasitas yang tersedia. Sehingga agar diperoleh efisiensi optimum, maka
turbin air yang beroperasi pada suatu lokasi tertentu akan mempunyai design yang
spesifik (tipe maupun dimensi) dan berbeda dengan lokasi lain. Melihat kondisi
diatas maka akan sangat bermanfaat bila dilakukan suatu penelitian yang dapat
memberikan informasi rancang bangun beberapa tipe instalasi pembangkit listrik
listrik tenaga mikrohidro serta membuat suatu model instalasi pembangkit listrik
yang digunakan sebagai alat penelitian yang melatarbelakangi penulisan skripsi
ini.
1.2
Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk menghitung daya air masuk.
2. Untuk menghitung putaran poros turbin kaplan.
3. Untuk menghitung torsi pada poros turbin Kaplan.
4. Untuk mengetahui kapasitas daya listrik yang dihasilkan oleh turbin kaplan.
5. Untuk
menghitung
daya
dan
efisiensi
turbin
kaplan
dengan
perbandinganvariasi jumlah sudu pengarah air (guide vane).
2
Universitas Sumatera Utara
1.3
Manfaat Penelitian
Adapun yang menjadi manfaat penelitian turbin kaplan dengan instalasi
mikro hidro adalahsebagai berikut:
1. Menciptakan teknologi yang memanfaatkan energi terbarukan untuk
menghasilkan energi listrik.
2. Menambah wacana dan literatur bagi mahasiswa mengenai turbin air skala
mikrohidro.
3. Bahan
referensi
pengembangan
penelitian
dalam
bidang
turbin
air,khususnya turbin kaplan.
1.4
Batasan Masalah
Dalam pembahasan masalah untuk skripsi ini, perlu adanya batasan
masalah untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai masalah yang
dikaji. Adapun batasan masalah sebagai berikut :
1. Jenis turbin air yang dirancang adalah jenis propeller atau kaplan dengan
diameter luar 160 mm.
2. Jumlah runner blade = 8 dan variasi sudut guide vane (α) = 150, 200 , 250
3. Aliran fluida dalam steady flow dengan memanfaatkan jatuhnya air.
4. Perancangan tidak termasuk pemilihan material
5. Transmisi menggunakan sabuk dan puli dengan gerakan sabuk terbuka.
6. Instalasi turbin air yang diuji menggunakan head 2 m.
1.5
Sistematika Penulisan
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan
mempermudah pembaca memahai tulisan ini, maka skripsi disusun dalam lima
bab:
BAB I : PENDAHULUAN
Berisikan latar belakang, tujuan penulisan, manfaat penulisan, metodologi
penulisan, batasan masalah serta sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Berisikan landasan teori yang berisikan pembahasan teori serta klasifikasi
turbin.
3
Universitas Sumatera Utara
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Berisikan metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan penulisan
skripsi dan perlengkapan yang digunakan untuk pengujian.
BAB IV : ANALISA DATA DAN HASIL PENGUJIAN
Berisikan tentang data yang diperoleh dari hasil pengujian langsung, daya
listrik dan efisiensi turbin propeler atau turbin kaplan.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Berisikan tentang kesimpulan dari hasil pengujian dan saran untuk
memperbaiki kekurangan desain sebelumnya dan mencegah kesalahan desain
optimasi.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
4
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Energi merupakan aspek penting dalam kehidupan manusia. Hal ini
menyebabkan ketergantungan manusia akan energi. Karena itu energi juga
merupakan suatu kebutuhan yang sangat penting bagi suatu negara. Pada
perkembangannya, jumlah kebutuhan akan energi juga akan terus meningkat.
Saat ini penggunaan energi yang paling banyak digunakan di dunia adalah sumber
energi fosil. Energi fosil digunakan untuk pembangkit energi listrik. Adapun
energi fosil ini menjadi bahan bakar seperti minyak, gas ,dan batu bara, dan
menyebabkan ketergantungan terhadap bahan bakar fosil. Hal ini mengakibatkan
menipisnya cadangan sumber energi tersebut. Penggunaan energi fosil yang
dilakukan secara terus menerus akan mengarah pada krisis. Oleh karena itu,
pemanfaatan energi pada masa sekarang ini sudah diarahkan pada sumber energi
yang terbarukan yang didapatkkan dari alam seperti energi air, energi angin,
energi matahari, panas bumi dan nuklir. Hal ini dikarenakan energi terbarukan ini
mudah di temukan dan dapat di daur ulang kembali dalam jangka waktu relatif
singkat jika dibanding dengan energi fosil seperti minyak bumi dan batu bara
yang membutuhkan waktu jutaan tahun dalam pembentukkannya.
Saat ini pembangkit listrik tenaga air menjadi salah satu pilihan dalam
memanfaatkan sumber energi terbarukaan . Negara Indonesia yang merupakan
negara beriklim tropis dengan curah hujan yang relatif tinggi, hal ini membuat
negara Indonesia dapat menmanfaatkan energi air sebagai sumber untuk
menghasilkan energi listrik yang dibutuhkan seluruh rakyat Indonesia. Namun
pada pemanfaatannya masih menggunakan teknologi yang sederhana. Pembangkit
listrik jenis ini dalam proses pembuatannya memang sangat ekonomis, namun
masih dalam skala kecil. Dalam artian bahwa pembangkit-pembangkit ini hanya
mampu mencukupi pasokan energi listrik untuk sejumlah rumah saja.
Jenis Pembangkit Listrik Tenaga Air ini sering disebut Microhydro atau
sering juga disebut picohydro tergantung keluaran daya listrik yang dihasilkan.
microhydro ataupun picohydro yang dibuat biasanya memanfaatkan air terjun
1
Universitas Sumatera Utara
dengan head jatuh yang besar, sedangkan untuk aliran sungai dengan head jatuh
yang kecil belum termanfaatkan dengan optimal. Hal ini menjadi referensi untuk
memanfaatkan aliran sungai dengan mengubahnya menjadi aliran vortex.
Pengembangan energi dalam hal Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro
(PLTM) dan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). bertujuan untuk
daerah-daerah terpencil yang tidak terjangkau oleh jaringan listrik PLN. Disebut
Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro (PLTM) karena menghasilkan daya 1-10
MW), sedangkan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro menghasilkan daya
kurang dari 1 MW. Pemanfaatan pembangkit listrik dengan mikrohidro sangat
efisien karena tidak menggunakan lahan yang luas dan tidak mengakibatkan
kerusakan pada lingkungan.
Seperti diketahui bahwa turbin air adalah suatu mesin yang menghasilkan
energi mekanik berupa putaran poros dengan memanfaatkan energi potensial air.
Energi ini selanjutnya diubah menjadi bentuk energi lain seperti energi listrik.
Pada perancangan turbin, jenis dan dimensi sangat tergantung dari kondisi head
dan kapasitas yang tersedia. Sehingga agar diperoleh efisiensi optimum, maka
turbin air yang beroperasi pada suatu lokasi tertentu akan mempunyai design yang
spesifik (tipe maupun dimensi) dan berbeda dengan lokasi lain. Melihat kondisi
diatas maka akan sangat bermanfaat bila dilakukan suatu penelitian yang dapat
memberikan informasi rancang bangun beberapa tipe instalasi pembangkit listrik
listrik tenaga mikrohidro serta membuat suatu model instalasi pembangkit listrik
yang digunakan sebagai alat penelitian yang melatarbelakangi penulisan skripsi
ini.
1.2
Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk menghitung daya air masuk.
2. Untuk menghitung putaran poros turbin kaplan.
3. Untuk menghitung torsi pada poros turbin Kaplan.
4. Untuk mengetahui kapasitas daya listrik yang dihasilkan oleh turbin kaplan.
5. Untuk
menghitung
daya
dan
efisiensi
turbin
kaplan
dengan
perbandinganvariasi jumlah sudu pengarah air (guide vane).
2
Universitas Sumatera Utara
1.3
Manfaat Penelitian
Adapun yang menjadi manfaat penelitian turbin kaplan dengan instalasi
mikro hidro adalahsebagai berikut:
1. Menciptakan teknologi yang memanfaatkan energi terbarukan untuk
menghasilkan energi listrik.
2. Menambah wacana dan literatur bagi mahasiswa mengenai turbin air skala
mikrohidro.
3. Bahan
referensi
pengembangan
penelitian
dalam
bidang
turbin
air,khususnya turbin kaplan.
1.4
Batasan Masalah
Dalam pembahasan masalah untuk skripsi ini, perlu adanya batasan
masalah untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai masalah yang
dikaji. Adapun batasan masalah sebagai berikut :
1. Jenis turbin air yang dirancang adalah jenis propeller atau kaplan dengan
diameter luar 160 mm.
2. Jumlah runner blade = 8 dan variasi sudut guide vane (α) = 150, 200 , 250
3. Aliran fluida dalam steady flow dengan memanfaatkan jatuhnya air.
4. Perancangan tidak termasuk pemilihan material
5. Transmisi menggunakan sabuk dan puli dengan gerakan sabuk terbuka.
6. Instalasi turbin air yang diuji menggunakan head 2 m.
1.5
Sistematika Penulisan
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan
mempermudah pembaca memahai tulisan ini, maka skripsi disusun dalam lima
bab:
BAB I : PENDAHULUAN
Berisikan latar belakang, tujuan penulisan, manfaat penulisan, metodologi
penulisan, batasan masalah serta sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Berisikan landasan teori yang berisikan pembahasan teori serta klasifikasi
turbin.
3
Universitas Sumatera Utara
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Berisikan metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan penulisan
skripsi dan perlengkapan yang digunakan untuk pengujian.
BAB IV : ANALISA DATA DAN HASIL PENGUJIAN
Berisikan tentang data yang diperoleh dari hasil pengujian langsung, daya
listrik dan efisiensi turbin propeler atau turbin kaplan.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Berisikan tentang kesimpulan dari hasil pengujian dan saran untuk
memperbaiki kekurangan desain sebelumnya dan mencegah kesalahan desain
optimasi.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
4
Universitas Sumatera Utara