ENERGI LISTRIK BERBASIS TENAGA PISTON.do (1)
KONSEP ENERGI LISTRIK BERBASIS TENAGA PISTON UNTUK PULAUPULAU TERPENCIL
Farista Egistian1, Agus Riyandi Rambe2
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Maritim Raja Ali Haji
[email protected], [email protected]
ABSTRAK
Manusia saat ini tidak bisa lepas dari yang namanya energi listrik. Sebab hampir
segala dari aktifitas dan kebutuhan manusia menggunakan listrik. Namun bagaimana bagi
mereka yang tinggal di pulau-pulau terpencil yang tidak di aliri listrik sama sekali.
Agar dapat membantu mereka yang tinggal di pulau-pulau terpencil dapat
merasakan listrik, di butuhkan sebuah konsep energi terbarukan. Jika ditanya “Mengapa
menggunakan konsep energi terbarukan”. Karena, mengingat energi fosil yang mulai langka
dan untuk pengirimannya pun memakan waktu yang cukup lama.
Dengan adanya konsep energi listrik berbasis tenaga piston untuk pulau-pulau
terpencil nantinya dapat membantu pemerintah khususnya, agar masyarakat Indonesia dapat
merasakan listrik.
Keyword: energi listrik, energi terbarukan, rumus perhitungan listrik, sejarah listrik
1
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sejarah tenaga listrik itu dimulai pada bulan januari tahun 1882, pada tahun yang
sama di bulan september beroperasinya pusat tenaga listrik di New York city, Amerika.
Pada saat itu pengoperasiannya masih menggunakan listrik arus searah (DC) bertegangan
rendah, sehingga belum dapat mecukupi untuk memenuhi kebutuhan.
Pada tahun 1885 seorang dari prancis bernama Lucian Gauland dan seorang lagi dari
inggris bernama John Gibbs menjual hak paten generator arus AC (bolak – balik) kepada
pengusaha bernama George Westinghouse.
Perkembangan pendistribusian tenaga listrikpun semakin di kedepankan dengan
pembuatan transformator dan pada akhirnya diperoleh sistem jaringan listrik arus bolak –
balik sebagai transmisi dari pembangkit ke pemakai.
Pendistribusian listrik di Indonesia dimulai dengan dibangunnya pusat tenaga listrik di
Gambir, jakarta (mei 1897) dan disebar luas di medan pada tahun 1899, kemudian di
surakarta pada tahun 1902, kemudian di bandung pada tahun 1906, di surabaya tahun
1
1912 dan di banjarmasin 1922. Namun, tenaga listrik di zaman itu masih menggunakan
energi bertenaga thermis (Sumber: Sugeng, 2016).
Perkembangan dari energi listrik terus di lakukan mengingat energi dari fosil sudah
mulai menipis. Maka di butuhkan energi terbarukan yang dapat menjadi alternatif untuk
menggantikan energi fosil.
Energi terbarukan adalah suatu energi alternatif yang bersumber dari alam dan terus
tetap ada secara berkesinambungan tanpa harus menunggu pemprosesan yang lama, sebab
energi terbarukan selalu terus diperbarukan oleh alam itu sendiri dalam jangka waktu
yang tergolong singkat. Energi alam yang termasuk kedalam energi terbarukan adalah
biofuel, biomassa, panas bumi, air, angin, matahari, gelombang Laut, pasang surut.
Keuntungan dari energi terbarukan yaitu dapat di kombinasikan dengan energi lainya.
Energi terbarukan mulai di populerkan kisaran pada era 1970-an yang nantinya
digunakan untuk menggantikan energi yang berasal dari fosil. Sebab, energi nfosil tidak
dapat diperbarui dan dalam pemprosesannya tidak ramah lingkungan dan tidak aman
bagi lingkungan ketimbang menggunakan energi alam yang terbarukan yang sangat
ramah lingkungan, terjangkau oleh masyarakat, mengurangi pencemaran pada lingkungan
dan penggunaanya tidak perlu di batasi sebab penggunaanya terus berlangsung.
Energi terbarukan terdiri dari beberapa sumber yaitu :
1. Biofuel
Biofuel atau bahan bakar hayati adalah sumber energi terbarukan berupa bahan bakar
(baik padat, cair, dan gas) yang dihasilkan dari bahan-bahan organik. Sumber biofuel
adalah tanaman yang memiliki kandungan gula tinggi (seperti sorgum dan tebu) dan
tanaman yang memiliki kandungan minyak nabati tinggi (seperti jarak, ganggang, dan
kelapa sawit).
2. Biomassa
Biomassa adalah jenis energi terbarukan yang mengacu pada bahan biologis yang
berasal dari organisme yang hidup atau belum lama mati. Sumber biomassa antara lain
bahan bakar kayu, limbah dan alkohol. Pembangkit listrik biomassa di Indonesia seperti
PLTBM Pulubala di Gorontalo yang memanfaatkan tongkol jagung.
3. Panas Bumi
Energi panas bumi atau geothermal adalah sumber energi terbarukan berupa energi
thermal (panas) yang dihasilkan dan disimpan di dalam bumi. Energi panas bumi diyakini
cukup ekonomis, berlimpah, berkelanjutan, dan ramah lingkungan. Namun
pemanfaatannya masih terkendala pada teknologi eksploitasi yang hanya dapat
menjangkau di sekitar lempeng tektonik. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)
2
yang dimiliki Indonesia antara lain: PLTP Sibayak di Sumatera Utara, PLTP Salak (Jawa
Barat), PLTP Dieng (Jawa Tengah), dan PLTP Lahendong (Sulawesi Utara).
4. Air
Energi air adalah salah satu alternatif bahan bakar fosil yang paling umum. Sumber
energi ini didapatkan dengan memanfaatkan energi potensial dan energi kinetik yang
dimiliki air. Sat ini, sekitar 20% konsumsi listrik dunia dipenuhi dari Pembangkit Listrik
Tenaga Air (PLTA). Di Indonesia saja terdapat puluhan PLTA, seperti : PLTA Singkarak
(Sumatera Barat), PLTA Gajah Mungkur (Jawa Tengah), PLTA Karangkates (Jawa
Timur), PLTA Riam Kanan (Kalimantan Selatan), dan PLTA Larona (Sulawesi Selatan).
5. Angin
Energi angin atau bayu adalah sumber energi terbarukan yang dihasilkan oleh angin.
Kincir angin digunakan untuk menangkap energi angin dan diubah menjadi energi kinetik
atau listrik. Pemanfaat energi angin menjadi listrik di Indonesia telah dilakukan seperti
pada Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTBayu) Samas di Bantul, Yogyakarta.
6. Matahari
Energi matahari atau surya adalah energi terbarukan yang bersumber dari radiasi sinar
dan panas yang dipancarkan matahari. Pembankit Listrik Tenaga Surya yang terdapat di
Indonesia antara lain : PLTS Karangasem (Bali), PLTS Raijua, PLTS Nule, dan PLTS
Solor Barat (NTT)
7. Gelombang Laut
Energi gelombang laut atau ombak adalah energi terbarukan yang bersumber dari dari
tekanan naik turunnya gelombang air laut. Indonesia sebagai negara maritim yang terletak
diantara dua samudera berpotensi tinggi memanfaatkan sumber energi dari gelombang
laut.
8. Pasang Surut
Energi pasang surut air laut adalah energi terbarukan yang bersumber dari proses
pasang surut air laut. Terdapat dua jenis sumber energi pasang surut air laut, pertama
adalah perbedaan tinggi rendah air laut saat pasang dan surut. Yang kedua adalah arus
pasang surut terutama pada selat-selat yang kecil. (alamendah, 2014)
Layaknya energi listrik terbarukan, energi listrik fosil masih tergolong terbatas bagi
mereka yang tinggal di pulau-pulau terpencil padahal pada pulau-pulau terpencil ada
sebagian wilayah memenuhi untuk penggunaan energi terbarukan tertentu.
Maka agar nantinya mereka yang bertempat tinggal di pulau-pulau terpencil dapat
merasakan listrik, Saya ingin memberikan sebuah konsep dari energi listrik terbarukan
yang bertenagakan piston.
3
2
Landasan Teori
2.1
Piston
Piston mempunyai bentuk seperti silinder. Bekerja dan bergerak secara translasi
(gerak bolak-balik) di dalam silinder. Piston merupkan sumbu geser yang terpasang
presisi di dalam sebuah silinder. Dengan tujuan, baik untuk mengubah volume dari
tabung, menekan fluida dalam silinder, membuka-turup jalur aliran atau pun kombinasi
semua itu. Piston terdorong sebagai akibat dari ekspansi tekanan sebagai hasil
pembakaran. Piston selalu menerima temperatur dan takanan yang tinggi, bergerak
dengan kecepatan tinggi dan terus menerus. Gerakan langkah piston bisa 2400 kali atau
lebih setiap menit. Jadi setiap detik piston bergerak 40 kali atau lebih di dalam
silindernya. Temperatur yang diterima oleh piston berbeda-beda dan pengaruh panas juga
berbeda dari permukaan ke permukaan lainnya. Sesungguhnya yang terjadi adalah
pemuaian udara panas sehingga tekanan terssebut mengandung tenaga yang sangat besar.
Piston bergerak dari TMA ke TMB sebagai gerak lurus. Selanjutnya, piston kembali ke
TMA membuang gas bekas. Gerakan turun naik piston ini berlangsung sangat cepat
melayani proses motor yang terdiri dari langkah pengisian, kompresi, usaha dan
pembuangan gas bekas. (Rikky Yohannes Panjaitan, 2017).
2.2
Generator
Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber
energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini
dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau generator dan motor punya banyak kesamaan,
tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator
mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi
generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Hal ini bisa
dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak
menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi mekanik bisa berupa resiprokat maupun
turbin mesin uap, air yang jatuh melakui sebuah turbin maupun kincir air, mesin
pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang
dimampatkan, atau apa pun sumber energi mekanik yang lain. (yuslan arief, 2012)
2.3
Rangkaian Inverter
Inverter secara etimologi barasal dari bahasa Inggris yang berarti pembalik. Namiun,
yang dimaksud dengan inverter adalah sebuah alat pembalik. Dalam istilah kelistrikan
dikenal adanya converter, rectifier, dan inverter. Konverter (to convert = mengubah)
adalah alat pengubah, baik dari DC ke AC (DC to AC Converter) maupun dari AC ke DC
(AC to DC Converter). Rectifier berarti penyearah, alat ini berfungsi untuk menyearahkan
tegangan AC (bolak-balik) menjadi tegangan DC (searah) atau AC to DC Converter.
Sedangakan inverter secara istilah adalah kebalikan dari rectifier, kerjanya adalah
membalikkan dari tegangan DC ke tegangan AC atau DC to AC Converter. Jadi inverter
4
adalah alat untuk mengubah sistem tegangan DC ke tegangan AC. Lebih spesifik lagi,
fungsi inverter adalah mengubah tegangan masukan DC menjadi tegangan keluaran AC
yang simetris dengan amplitudo dan frekuensi tertentu. Tegangan keluarannya dapat
merupakan tegangan tetap maupun tegangan variabel dengan frekuensi tetap ataupun
variabel pula. Pada prakteknya, lebih banyak diperlukan inverter dengan amplitudo dan
frekuensi tetap. Inverter terdiri dari beberapa sirkuit penting yaitu sirkuit converter (yang
berfungsi untuk mengubah daya komersial menjadi dc serta menghilangkan ripple atau
kerut yang terjadi pada arus ini) serta sirkuit inverter (yang berfungsi untuk mengubah
arus searah menjadi bolak-balik dengan frekuensi yang dapat diatur-atur). Inverter juga
memiliki sebuah sirkuit pengontrol. (noenchandra, 2010)
2.4
Batrei
Baterai merupakan perangkat yang mengandung sel listrik untuk menyimpan energi
yang dapat dikonversi menjadi daya. Baterai menghasilkan listrik melalui proses kimia.
Baterai adalah sebuah sel listrik dimana berlangsungnya proses elektrokimia yang
reversible (dapat berkebalikan) dengan efisiensinya yang tinggi. Reaksi elektrokimia
reversibel adalah proses berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik
(proses pengosongan) dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia (proses
pengisian) dengan cara proses regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai, yaitu
dengan melewatkan arus listrik dalam arah polaritas yang berlawanan didalam sel.
(Gustina Riani, 2017).
2.5
Rangkaian Penguat Arus dan Daya Tegangan
Rangkaian penguat arus atau biasa disebut current booster biasanya digunakan atau
berfungsi penguat arus pada perangkat rangkaian adaptor dengan power supply yang
memiliki daya rendah. Dan rangkaian penguat arus ini tentu saja untuk meningkatkan
power dan kemampuannya guna memberikan suplai aliran arus yang lebih besar. (Dewi
Kazumi, 2013)
2.6
Arduino UNO
Sistem kontrol ( Arduino UnoArduino Uno adalah board yang menggunakan
mikrokontroler ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan
sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi
USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset.
Arduino Uno memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung sebuah
mikrokontroler. Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputer melalui USB
atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat
membuanya bekerja. Arduino Uno menggunakan ATmega16U2 yang diprogram sebagai
5
USB-to-serial converter untuk komunikasi serial ke komputer melalui port USB (Sahidul
Lukman, 2017).
3
3.1
BAHAN DAN METODE
Bahan
Pada konsep listrik bertenaga piston memerlukan beberapa bahan yang terdiri dari:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
3.2
2 Piston 4K/rpm
2 Generator 20KW
Rangkaian Inverter DC ke AC
Rangkaian Inverter AC ke DC
Batrei
Pemberat
Rangkaian Penguat Arus dan Daya Tegangan
Penstabil Tegangan
Controller Arduino UNO
Metode
Gambar 1. Tampak Belakang
pemberat
Saat pemberat pada
piston
a diturunkan secara cepat
maka
pegas pada piston a akan naik
dan
piston b akan turun. Pada
saat
piston
piston b turun maka piston
generator
tersebut mneghasilkan angin
yang
nantinya akan dikirim ke
turbin
pada generator. Di dalam piston terdapat magnet tolak-menolak yang nantinya akan
menolak atau menaikkan engsel piston untuk naik ke atas. Bila engesl piston a naik
maka engsel piston b akan turun begitu lah seterusnya. Dan di sini menggunakan 2
generator sebesar 20Kw agar mendapatkan listrik DC yang di hasilkan dari tekanan
angin pada piston. Nantinya listrik DC dari generator akan di ubah menjadi listrik AC
menggunakan inverter. Lalu akan disimpan ke batrei yang nantinya apabila ada
pemeliharaan mesin, kita tidak perlu lagi menggunakan pemberat jadi langsung
menggunakan batre yang akan di gunakan sebagai pemancing listrik ke generator.
Dari inverter juga akan menuju ke penguat listrik/arus listrik guna meningkatkan
kapasitas pada voltasenya dan di sini juga akan di stabilkan keluaran listrik-nya agar
6
tidak terjadinya arus pendek yang dapat mengakibatkan konsleting lalu arus listrik
akan di alirikan ke rumah rumah sebesar 1200 watt.
magnet
Kipas
generator
Katub angin
per
Gambar 2. Tampak Samping
Demi mendapatkan arus listrik dari sistem kerja energi listrik bertenaga piston yang
sesuai diperlukan perhitungan sebagai berikut.
Rumus untuk mencari daya nyata :
P =V x I x cosφ
Keterangan :
P : daya nyata satuannya Watt.
V : tegangan.
I : arus.
cos phi : perbedaan sudut antara tegangan dan arus.
Jadi, jika rumah memiliki kapasitas daya nyata sebesar 1200 watt. Jika tegangan yang
digunakan adalah 220 volt, dan cos phi sebesar 0,6
I= P/(V cosφ )
Maka di dapatkan arus listrik yang menhgalir pada rumah-rumah sebesar 9.09
ampere.
Rumus untuk mencari daya semu :
S=V*I
Keterangan :
S : daya semu satuannya VA.
V : tegangan.
I : arus.
7
Setiap per-rumah kapasitas arus listrik dari daya semu yang terpasang sebesar 1200
VA dengan tegangan 220 volt.
I = S/V
Sehingga diperoleh arus sebesar 5.45 ampere.
Rumus untuk mencari daya reaktif :
Q = V * I sin phi
Keterangan :
Q : daya reaktif satuannya VAr.
V : tegangan.
I : arus
sin phi : sudut antara teganan dan arus. 0.6
Rumus untuk mencari nilai kapasitor :
Q=P (tan2 - tan 1)
C=Q/(2 x π x V^2 )
Jika rumus diatas diterapkan pada system tegangan 220 dan frekwensi 50 Hz (umum
dipakai di Indonesia), maka menjadi :
C=Q/48400
Keterangan :
Q : daya reaktif.
P : daya aktif.
Tan 2 : nilai tangen dari cos phi yang diharapkan.
Tan 1 : nilai tengen dari cos pi semula.
phi : 3,14
V : tegangan
C : nilai kapasitor dalam farad.
Rumus untuk mencari besarnya pembatas :
A=Va/V
Keterangan :
A : besarnya pembatas (Ampere).
Va : besarnya daya Semu (VA)
V : besarnya tegangan (volt).
Jadi kapasitas daya semu yang terpasang pada sebuah rumah adalah sebesar 1200 VA.
Jika tegangan yang digunakan adalah 220 volt, besarnya arus listrik yang mengalir
pada rumah tersebut sebesar 5.45 ampere.
8
Untuk menghitung besarnya Kemampuan Hantar Arus (KHA) suatu kabel dengan
beban motor :
KHA (Kemampuan Hantar Arus)
Arus nominal 1 fase :
In = P / (V x I x Cos φ)
Arus nominal 3 fase :
In = P / (√3 x V x I x Cos φ )
Sedangkan rumus untuk mencari KHA adalah 125% arus nominal.
Keterangan :
I = Arus peralatan (Ampere)
P = Daya masukan peralatan (Watt)
V = Tegangan (Volt)
Cos φ = Faktor daya
KHA= 125% x I nominal
Keterangan :
KHA : besarnya kemampuan hantar arus suatu kabel.
I nominal : arus yang mengalir pada kabel : I = P/(Vcos pi)
Pertanyaan :
penginstalasi listrik industri memiliki kapasitas motor sebsesar 1200 watt, cos pi
sebesar 0,8. Sedangkan tegangannya memakai system 220 volt. Besarnya KHA untuk
menentukan kabel yang dipakai diperoleh I sebesar 2,56 ampere.
Sehingga, besarnya KHA adalah : 2,56 x 125% = 3,2 ampere. Sehingga kabel yang
harus digunakan adalah yang dapat menghantarkan arus sebesar 3,2 tanpa ada
gangguan dari internal kabel tersebut. Akan tetapi bisa kita bulatkan menjadi 4.
Toleransi rugi tegangan pada instalasi listrik penerangan dan tenaga :
Untuk rugi tegangan pada instalasi listrik penerangan maksimal adalah sebesar 2%
dari tegangan kerja. Sedangkan untuk rugi tegangan pada instalasi listrik tenaga
adalah sebesar 5% dari tegangan kerja.
Rumus untuk menghitung tahanan isolasi :
Tahanan isolasi = 1000 x tegangan kerja.
Rumus untuk menghitung luas penampang kabel :
Rugi tegangan dalam % :
9
q = ( L x U x 200)/(E x E x λ x U x λ)
atau
q = (L x I x 200)/(E x p x λ)
Rugi tegangan dalam volt :
q = (L x U x 2)/( E x ∆v x λ )
atau
q = ( L x I x 2)/(∆v x λ)
Keterangan :
P : beban dalam watt
f : tegangan antar 2 saluran (fase-netral)
q : penampang saluran (mm2)
∆v : rugi tegangan dalam (volt)
∆U : rugi tegangan dalam %
L : panjang rute saluran (bukan panjang kawat)
λ : daya hantar jenis tembaga = 56, besi = 7, aluminium = 32,7
I : arus beban
Rumus menghitung tahanan pada tanah yang digunakan untuk system pentanahan
penyalur petir :
R= 1/(R1+R2+R3+Rn)
Keterangan :
R : besarnya tahanan sebaran dari elektroda dalam PUIL tidak boleh lebih dari 5 ohm.
R1-Rn : tahanan masing-masing elektroda.
Untuk menghitung besarnya Kemampuan Hantar Arus (KHA) pada suatu
percabangan suatu kabel dengan beban motor:
KHA = KHA terbesar + I nominal motor yang lain.
Rumus menghitung arus start pada motor :
Untuk sambungan bintang :
Istart= (Vl/√3)/Zfase
Untuk sambungan segitiga :
Istart= (Vfase√3)/Zfase
10
Keterangan :
Vl : tegangan jaringan.
V fasa : tegangan phasa-nol.
Rumus perhitungan arus hubung singkat :
Isc=Uo/(√((Rt x Rt)+ (Xt x) Xt) √(3 x))
Pada perhitungan ini, hambatan jaringan atas diabaikan.
Sedangkan reaktansinya adalah :
X=(Uo x Uo)/Psc
Pada transformator, hambatan diabaikan jika daya semu lebih dari 100 KVA.
Sedangkan reaktansinay adalah :
X=(Usc x Uo x Uo)/Sn
Pada pemutus tenaga, hambatan dan reaktansi diabaikan.
Pada busbar, hambatan adalah sebaga berikut ini :
R=(ρ L)/A
Sedangkan untuk menghitung besarnya reaktansi apda busbar adalah :
X=0,15 L
Untuk kabel, menghitung hambatannya adalah :
R=(ρ L)/A
Dan untuk menghitung reaktansinya adalah :
X=0,08 L
Luas Penampang Kabel
Luas Penampang Kabel 3 fasa :
A = (1.73 * L * I * cos pi) / ( lamda * u)
Luas Penampang Kabel 1 fasa :
A = (2 * L * I * cos pi) / ( lamda * u)
Perbaikan Faktor Daya
Faktor daya (Power Factor /Pf)
11
Pf = P/ V*I = cos pi
Pf adalah : Perbandingan antara daya aktif (kW) dengan daya total (kVA)
Faktor daya menentukan sifat dari beban
Pf lagging : fasa arus tertinggal dengan fasa tegangan (beban induktif)
Pf leading : fasa arus mendahului fasa tegangan (beban kapasitif)
Syarat diberlakukan Pertanahan
Instalasi listrik yang menggunakan tegangan yang lebih besar dari 50 V
Harga tahanan Pentanahan (Rp) tidak melebihi
Rp = 50 / Ia ohm
IA= k x In
Rp: Tah. Pentanahan
IA : arus pemutusan pengaman arus lebih
In: arus nominal pengaman lebur/ pengaman arus lebih
k : faktor pengali, tergantung karakteristik pengaman
k : 2,5 –5 (pengaman lebur) ; 1,25-3,5 (pengaman lain)
(Ngabidin, 2014)
12
controller
piston
piston
batrei
generator
inverter
Penguat dan
penstabil
tegangan
rumah
controller
controller
rumah
rumah
rumah
rumah
Gambar 3. Diagram Blok Energi Listrik Berbasis Piston
4
ANALISIS
Alat ini di prediksikan memiliki kelebihan dan kekurangan yaitu:
Kelebihan :
1.
2.
3.
4.
5.
Energi listrik di peroleh bukan dari fosil dan dapat di perbarui.
Tidak membutuhkan bahan bakar.
Tidak menghasilkan limbah.
Pengoprasian alat yang sederhana.
Dapat meghasilkan energi dalam jumlah yang dapat di atur sesuai penggunaan
generator berapa watt yang di butuhkan.
13
Kekurangan :
1. Energi di awal membutuhkan tenaga manusia.
2. Alat mengeluarkan suara yang akan mengganggu, maka di butuhkan ruangan
yang kedap suara.
3. Alat mudah panas, maka di butuhkan hatshing sebagai pendingin dan selalu
melumasinya agar tidak adanya karat.
5
SARAN
Energi listrik berbasis tenaga piston ini memiliki daya yang keluar tergantung
pada keluaran pada generetor yang digunakan dengan perbandingan kecepatan angin
yang di hembuskan dari piston. Maka, sebelum melakukan perakitan hendaknya
melakukan perhitungan.
14
DAFTAR PUSTAKA
Sugeng (2016). Sejarah Listrik Pembangkit. https://www.kelistrikanku.com/2016/04/sejarahlistrik-pembangkit.html
alamendah (2014). Sumber Energi Terbarukan Di Indonesia.
https://alamendah.org/2014/09/09/8-sumber-energi-terbarukan-di-indonesia/
Rikky Yohannes Panjaitan (2017). Pengertian Piston.
http://mesincad.blogspot.co.id/2017/10/pengertian-piston-fungsi-piston-dan.html.
yuslan arief (2012). Generator Listrik Adalah Sebuah Alat. http://yuslam-arief.blogspot.co.id/
2012/03/generator-listrik-adalah-sebuah-alat.html
noenchandra (2010). Inverter. http://noenchandra.blogspot.co.id/2010/12/inverter.html
Gustina Riani (2017). Prototipe Pemanfaatan Tenaga Surya Untuk Kelong di Kepulauan
Riau.
https://www.academia.edu/34427892/PROTOTIPE_PEMANFAATAN_TENAGA_SURYA
_UNTUK_KELONG_DI_KEPULAUAN_RIAU
Dewi Kazumi (2013). Rangkaian Penguat Arus Sederhana.
http://elektrorangkaian.blogspot.com/2013/09/rangkaian-penguat-arus-sederhana.html
Sahidul Lukman (2017). Perancangan Pompa Air Otomatis Pada Boat Pancung Berbasis
Arduino UNO Untuk Studi Kasus di Pulau Terong Kecamatan Belakang Padang Kota Batam.
https://www.academia.edu/34719193/PERANCANGAN_POMPA_AIR_OTOMATIS_PAD
A_BOAT_PANCUNG_BERBASIS_ARDUINO_UNO_UNTUK_STUDI_KASUS_DI_PUL
AU_TERONG_KECAMATAN_BELAKANG_PADANG_KOTA_BATAM
Ngabidin (2014). Rumus Praktis Teori Perhitungan.
http://www.ngabidin.web.id/2014/01/rumus-praktis-teori-perhitungan.html
15
Farista Egistian1, Agus Riyandi Rambe2
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Maritim Raja Ali Haji
[email protected], [email protected]
ABSTRAK
Manusia saat ini tidak bisa lepas dari yang namanya energi listrik. Sebab hampir
segala dari aktifitas dan kebutuhan manusia menggunakan listrik. Namun bagaimana bagi
mereka yang tinggal di pulau-pulau terpencil yang tidak di aliri listrik sama sekali.
Agar dapat membantu mereka yang tinggal di pulau-pulau terpencil dapat
merasakan listrik, di butuhkan sebuah konsep energi terbarukan. Jika ditanya “Mengapa
menggunakan konsep energi terbarukan”. Karena, mengingat energi fosil yang mulai langka
dan untuk pengirimannya pun memakan waktu yang cukup lama.
Dengan adanya konsep energi listrik berbasis tenaga piston untuk pulau-pulau
terpencil nantinya dapat membantu pemerintah khususnya, agar masyarakat Indonesia dapat
merasakan listrik.
Keyword: energi listrik, energi terbarukan, rumus perhitungan listrik, sejarah listrik
1
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sejarah tenaga listrik itu dimulai pada bulan januari tahun 1882, pada tahun yang
sama di bulan september beroperasinya pusat tenaga listrik di New York city, Amerika.
Pada saat itu pengoperasiannya masih menggunakan listrik arus searah (DC) bertegangan
rendah, sehingga belum dapat mecukupi untuk memenuhi kebutuhan.
Pada tahun 1885 seorang dari prancis bernama Lucian Gauland dan seorang lagi dari
inggris bernama John Gibbs menjual hak paten generator arus AC (bolak – balik) kepada
pengusaha bernama George Westinghouse.
Perkembangan pendistribusian tenaga listrikpun semakin di kedepankan dengan
pembuatan transformator dan pada akhirnya diperoleh sistem jaringan listrik arus bolak –
balik sebagai transmisi dari pembangkit ke pemakai.
Pendistribusian listrik di Indonesia dimulai dengan dibangunnya pusat tenaga listrik di
Gambir, jakarta (mei 1897) dan disebar luas di medan pada tahun 1899, kemudian di
surakarta pada tahun 1902, kemudian di bandung pada tahun 1906, di surabaya tahun
1
1912 dan di banjarmasin 1922. Namun, tenaga listrik di zaman itu masih menggunakan
energi bertenaga thermis (Sumber: Sugeng, 2016).
Perkembangan dari energi listrik terus di lakukan mengingat energi dari fosil sudah
mulai menipis. Maka di butuhkan energi terbarukan yang dapat menjadi alternatif untuk
menggantikan energi fosil.
Energi terbarukan adalah suatu energi alternatif yang bersumber dari alam dan terus
tetap ada secara berkesinambungan tanpa harus menunggu pemprosesan yang lama, sebab
energi terbarukan selalu terus diperbarukan oleh alam itu sendiri dalam jangka waktu
yang tergolong singkat. Energi alam yang termasuk kedalam energi terbarukan adalah
biofuel, biomassa, panas bumi, air, angin, matahari, gelombang Laut, pasang surut.
Keuntungan dari energi terbarukan yaitu dapat di kombinasikan dengan energi lainya.
Energi terbarukan mulai di populerkan kisaran pada era 1970-an yang nantinya
digunakan untuk menggantikan energi yang berasal dari fosil. Sebab, energi nfosil tidak
dapat diperbarui dan dalam pemprosesannya tidak ramah lingkungan dan tidak aman
bagi lingkungan ketimbang menggunakan energi alam yang terbarukan yang sangat
ramah lingkungan, terjangkau oleh masyarakat, mengurangi pencemaran pada lingkungan
dan penggunaanya tidak perlu di batasi sebab penggunaanya terus berlangsung.
Energi terbarukan terdiri dari beberapa sumber yaitu :
1. Biofuel
Biofuel atau bahan bakar hayati adalah sumber energi terbarukan berupa bahan bakar
(baik padat, cair, dan gas) yang dihasilkan dari bahan-bahan organik. Sumber biofuel
adalah tanaman yang memiliki kandungan gula tinggi (seperti sorgum dan tebu) dan
tanaman yang memiliki kandungan minyak nabati tinggi (seperti jarak, ganggang, dan
kelapa sawit).
2. Biomassa
Biomassa adalah jenis energi terbarukan yang mengacu pada bahan biologis yang
berasal dari organisme yang hidup atau belum lama mati. Sumber biomassa antara lain
bahan bakar kayu, limbah dan alkohol. Pembangkit listrik biomassa di Indonesia seperti
PLTBM Pulubala di Gorontalo yang memanfaatkan tongkol jagung.
3. Panas Bumi
Energi panas bumi atau geothermal adalah sumber energi terbarukan berupa energi
thermal (panas) yang dihasilkan dan disimpan di dalam bumi. Energi panas bumi diyakini
cukup ekonomis, berlimpah, berkelanjutan, dan ramah lingkungan. Namun
pemanfaatannya masih terkendala pada teknologi eksploitasi yang hanya dapat
menjangkau di sekitar lempeng tektonik. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP)
2
yang dimiliki Indonesia antara lain: PLTP Sibayak di Sumatera Utara, PLTP Salak (Jawa
Barat), PLTP Dieng (Jawa Tengah), dan PLTP Lahendong (Sulawesi Utara).
4. Air
Energi air adalah salah satu alternatif bahan bakar fosil yang paling umum. Sumber
energi ini didapatkan dengan memanfaatkan energi potensial dan energi kinetik yang
dimiliki air. Sat ini, sekitar 20% konsumsi listrik dunia dipenuhi dari Pembangkit Listrik
Tenaga Air (PLTA). Di Indonesia saja terdapat puluhan PLTA, seperti : PLTA Singkarak
(Sumatera Barat), PLTA Gajah Mungkur (Jawa Tengah), PLTA Karangkates (Jawa
Timur), PLTA Riam Kanan (Kalimantan Selatan), dan PLTA Larona (Sulawesi Selatan).
5. Angin
Energi angin atau bayu adalah sumber energi terbarukan yang dihasilkan oleh angin.
Kincir angin digunakan untuk menangkap energi angin dan diubah menjadi energi kinetik
atau listrik. Pemanfaat energi angin menjadi listrik di Indonesia telah dilakukan seperti
pada Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTBayu) Samas di Bantul, Yogyakarta.
6. Matahari
Energi matahari atau surya adalah energi terbarukan yang bersumber dari radiasi sinar
dan panas yang dipancarkan matahari. Pembankit Listrik Tenaga Surya yang terdapat di
Indonesia antara lain : PLTS Karangasem (Bali), PLTS Raijua, PLTS Nule, dan PLTS
Solor Barat (NTT)
7. Gelombang Laut
Energi gelombang laut atau ombak adalah energi terbarukan yang bersumber dari dari
tekanan naik turunnya gelombang air laut. Indonesia sebagai negara maritim yang terletak
diantara dua samudera berpotensi tinggi memanfaatkan sumber energi dari gelombang
laut.
8. Pasang Surut
Energi pasang surut air laut adalah energi terbarukan yang bersumber dari proses
pasang surut air laut. Terdapat dua jenis sumber energi pasang surut air laut, pertama
adalah perbedaan tinggi rendah air laut saat pasang dan surut. Yang kedua adalah arus
pasang surut terutama pada selat-selat yang kecil. (alamendah, 2014)
Layaknya energi listrik terbarukan, energi listrik fosil masih tergolong terbatas bagi
mereka yang tinggal di pulau-pulau terpencil padahal pada pulau-pulau terpencil ada
sebagian wilayah memenuhi untuk penggunaan energi terbarukan tertentu.
Maka agar nantinya mereka yang bertempat tinggal di pulau-pulau terpencil dapat
merasakan listrik, Saya ingin memberikan sebuah konsep dari energi listrik terbarukan
yang bertenagakan piston.
3
2
Landasan Teori
2.1
Piston
Piston mempunyai bentuk seperti silinder. Bekerja dan bergerak secara translasi
(gerak bolak-balik) di dalam silinder. Piston merupkan sumbu geser yang terpasang
presisi di dalam sebuah silinder. Dengan tujuan, baik untuk mengubah volume dari
tabung, menekan fluida dalam silinder, membuka-turup jalur aliran atau pun kombinasi
semua itu. Piston terdorong sebagai akibat dari ekspansi tekanan sebagai hasil
pembakaran. Piston selalu menerima temperatur dan takanan yang tinggi, bergerak
dengan kecepatan tinggi dan terus menerus. Gerakan langkah piston bisa 2400 kali atau
lebih setiap menit. Jadi setiap detik piston bergerak 40 kali atau lebih di dalam
silindernya. Temperatur yang diterima oleh piston berbeda-beda dan pengaruh panas juga
berbeda dari permukaan ke permukaan lainnya. Sesungguhnya yang terjadi adalah
pemuaian udara panas sehingga tekanan terssebut mengandung tenaga yang sangat besar.
Piston bergerak dari TMA ke TMB sebagai gerak lurus. Selanjutnya, piston kembali ke
TMA membuang gas bekas. Gerakan turun naik piston ini berlangsung sangat cepat
melayani proses motor yang terdiri dari langkah pengisian, kompresi, usaha dan
pembuangan gas bekas. (Rikky Yohannes Panjaitan, 2017).
2.2
Generator
Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber
energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini
dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau generator dan motor punya banyak kesamaan,
tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator
mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi
generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Hal ini bisa
dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak
menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi mekanik bisa berupa resiprokat maupun
turbin mesin uap, air yang jatuh melakui sebuah turbin maupun kincir air, mesin
pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang
dimampatkan, atau apa pun sumber energi mekanik yang lain. (yuslan arief, 2012)
2.3
Rangkaian Inverter
Inverter secara etimologi barasal dari bahasa Inggris yang berarti pembalik. Namiun,
yang dimaksud dengan inverter adalah sebuah alat pembalik. Dalam istilah kelistrikan
dikenal adanya converter, rectifier, dan inverter. Konverter (to convert = mengubah)
adalah alat pengubah, baik dari DC ke AC (DC to AC Converter) maupun dari AC ke DC
(AC to DC Converter). Rectifier berarti penyearah, alat ini berfungsi untuk menyearahkan
tegangan AC (bolak-balik) menjadi tegangan DC (searah) atau AC to DC Converter.
Sedangakan inverter secara istilah adalah kebalikan dari rectifier, kerjanya adalah
membalikkan dari tegangan DC ke tegangan AC atau DC to AC Converter. Jadi inverter
4
adalah alat untuk mengubah sistem tegangan DC ke tegangan AC. Lebih spesifik lagi,
fungsi inverter adalah mengubah tegangan masukan DC menjadi tegangan keluaran AC
yang simetris dengan amplitudo dan frekuensi tertentu. Tegangan keluarannya dapat
merupakan tegangan tetap maupun tegangan variabel dengan frekuensi tetap ataupun
variabel pula. Pada prakteknya, lebih banyak diperlukan inverter dengan amplitudo dan
frekuensi tetap. Inverter terdiri dari beberapa sirkuit penting yaitu sirkuit converter (yang
berfungsi untuk mengubah daya komersial menjadi dc serta menghilangkan ripple atau
kerut yang terjadi pada arus ini) serta sirkuit inverter (yang berfungsi untuk mengubah
arus searah menjadi bolak-balik dengan frekuensi yang dapat diatur-atur). Inverter juga
memiliki sebuah sirkuit pengontrol. (noenchandra, 2010)
2.4
Batrei
Baterai merupakan perangkat yang mengandung sel listrik untuk menyimpan energi
yang dapat dikonversi menjadi daya. Baterai menghasilkan listrik melalui proses kimia.
Baterai adalah sebuah sel listrik dimana berlangsungnya proses elektrokimia yang
reversible (dapat berkebalikan) dengan efisiensinya yang tinggi. Reaksi elektrokimia
reversibel adalah proses berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik
(proses pengosongan) dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia (proses
pengisian) dengan cara proses regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai, yaitu
dengan melewatkan arus listrik dalam arah polaritas yang berlawanan didalam sel.
(Gustina Riani, 2017).
2.5
Rangkaian Penguat Arus dan Daya Tegangan
Rangkaian penguat arus atau biasa disebut current booster biasanya digunakan atau
berfungsi penguat arus pada perangkat rangkaian adaptor dengan power supply yang
memiliki daya rendah. Dan rangkaian penguat arus ini tentu saja untuk meningkatkan
power dan kemampuannya guna memberikan suplai aliran arus yang lebih besar. (Dewi
Kazumi, 2013)
2.6
Arduino UNO
Sistem kontrol ( Arduino UnoArduino Uno adalah board yang menggunakan
mikrokontroler ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 pin digital (6 pin dapat digunakan
sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi
USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset.
Arduino Uno memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung sebuah
mikrokontroler. Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputer melalui USB
atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat
membuanya bekerja. Arduino Uno menggunakan ATmega16U2 yang diprogram sebagai
5
USB-to-serial converter untuk komunikasi serial ke komputer melalui port USB (Sahidul
Lukman, 2017).
3
3.1
BAHAN DAN METODE
Bahan
Pada konsep listrik bertenaga piston memerlukan beberapa bahan yang terdiri dari:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
3.2
2 Piston 4K/rpm
2 Generator 20KW
Rangkaian Inverter DC ke AC
Rangkaian Inverter AC ke DC
Batrei
Pemberat
Rangkaian Penguat Arus dan Daya Tegangan
Penstabil Tegangan
Controller Arduino UNO
Metode
Gambar 1. Tampak Belakang
pemberat
Saat pemberat pada
piston
a diturunkan secara cepat
maka
pegas pada piston a akan naik
dan
piston b akan turun. Pada
saat
piston
piston b turun maka piston
generator
tersebut mneghasilkan angin
yang
nantinya akan dikirim ke
turbin
pada generator. Di dalam piston terdapat magnet tolak-menolak yang nantinya akan
menolak atau menaikkan engsel piston untuk naik ke atas. Bila engesl piston a naik
maka engsel piston b akan turun begitu lah seterusnya. Dan di sini menggunakan 2
generator sebesar 20Kw agar mendapatkan listrik DC yang di hasilkan dari tekanan
angin pada piston. Nantinya listrik DC dari generator akan di ubah menjadi listrik AC
menggunakan inverter. Lalu akan disimpan ke batrei yang nantinya apabila ada
pemeliharaan mesin, kita tidak perlu lagi menggunakan pemberat jadi langsung
menggunakan batre yang akan di gunakan sebagai pemancing listrik ke generator.
Dari inverter juga akan menuju ke penguat listrik/arus listrik guna meningkatkan
kapasitas pada voltasenya dan di sini juga akan di stabilkan keluaran listrik-nya agar
6
tidak terjadinya arus pendek yang dapat mengakibatkan konsleting lalu arus listrik
akan di alirikan ke rumah rumah sebesar 1200 watt.
magnet
Kipas
generator
Katub angin
per
Gambar 2. Tampak Samping
Demi mendapatkan arus listrik dari sistem kerja energi listrik bertenaga piston yang
sesuai diperlukan perhitungan sebagai berikut.
Rumus untuk mencari daya nyata :
P =V x I x cosφ
Keterangan :
P : daya nyata satuannya Watt.
V : tegangan.
I : arus.
cos phi : perbedaan sudut antara tegangan dan arus.
Jadi, jika rumah memiliki kapasitas daya nyata sebesar 1200 watt. Jika tegangan yang
digunakan adalah 220 volt, dan cos phi sebesar 0,6
I= P/(V cosφ )
Maka di dapatkan arus listrik yang menhgalir pada rumah-rumah sebesar 9.09
ampere.
Rumus untuk mencari daya semu :
S=V*I
Keterangan :
S : daya semu satuannya VA.
V : tegangan.
I : arus.
7
Setiap per-rumah kapasitas arus listrik dari daya semu yang terpasang sebesar 1200
VA dengan tegangan 220 volt.
I = S/V
Sehingga diperoleh arus sebesar 5.45 ampere.
Rumus untuk mencari daya reaktif :
Q = V * I sin phi
Keterangan :
Q : daya reaktif satuannya VAr.
V : tegangan.
I : arus
sin phi : sudut antara teganan dan arus. 0.6
Rumus untuk mencari nilai kapasitor :
Q=P (tan2 - tan 1)
C=Q/(2 x π x V^2 )
Jika rumus diatas diterapkan pada system tegangan 220 dan frekwensi 50 Hz (umum
dipakai di Indonesia), maka menjadi :
C=Q/48400
Keterangan :
Q : daya reaktif.
P : daya aktif.
Tan 2 : nilai tangen dari cos phi yang diharapkan.
Tan 1 : nilai tengen dari cos pi semula.
phi : 3,14
V : tegangan
C : nilai kapasitor dalam farad.
Rumus untuk mencari besarnya pembatas :
A=Va/V
Keterangan :
A : besarnya pembatas (Ampere).
Va : besarnya daya Semu (VA)
V : besarnya tegangan (volt).
Jadi kapasitas daya semu yang terpasang pada sebuah rumah adalah sebesar 1200 VA.
Jika tegangan yang digunakan adalah 220 volt, besarnya arus listrik yang mengalir
pada rumah tersebut sebesar 5.45 ampere.
8
Untuk menghitung besarnya Kemampuan Hantar Arus (KHA) suatu kabel dengan
beban motor :
KHA (Kemampuan Hantar Arus)
Arus nominal 1 fase :
In = P / (V x I x Cos φ)
Arus nominal 3 fase :
In = P / (√3 x V x I x Cos φ )
Sedangkan rumus untuk mencari KHA adalah 125% arus nominal.
Keterangan :
I = Arus peralatan (Ampere)
P = Daya masukan peralatan (Watt)
V = Tegangan (Volt)
Cos φ = Faktor daya
KHA= 125% x I nominal
Keterangan :
KHA : besarnya kemampuan hantar arus suatu kabel.
I nominal : arus yang mengalir pada kabel : I = P/(Vcos pi)
Pertanyaan :
penginstalasi listrik industri memiliki kapasitas motor sebsesar 1200 watt, cos pi
sebesar 0,8. Sedangkan tegangannya memakai system 220 volt. Besarnya KHA untuk
menentukan kabel yang dipakai diperoleh I sebesar 2,56 ampere.
Sehingga, besarnya KHA adalah : 2,56 x 125% = 3,2 ampere. Sehingga kabel yang
harus digunakan adalah yang dapat menghantarkan arus sebesar 3,2 tanpa ada
gangguan dari internal kabel tersebut. Akan tetapi bisa kita bulatkan menjadi 4.
Toleransi rugi tegangan pada instalasi listrik penerangan dan tenaga :
Untuk rugi tegangan pada instalasi listrik penerangan maksimal adalah sebesar 2%
dari tegangan kerja. Sedangkan untuk rugi tegangan pada instalasi listrik tenaga
adalah sebesar 5% dari tegangan kerja.
Rumus untuk menghitung tahanan isolasi :
Tahanan isolasi = 1000 x tegangan kerja.
Rumus untuk menghitung luas penampang kabel :
Rugi tegangan dalam % :
9
q = ( L x U x 200)/(E x E x λ x U x λ)
atau
q = (L x I x 200)/(E x p x λ)
Rugi tegangan dalam volt :
q = (L x U x 2)/( E x ∆v x λ )
atau
q = ( L x I x 2)/(∆v x λ)
Keterangan :
P : beban dalam watt
f : tegangan antar 2 saluran (fase-netral)
q : penampang saluran (mm2)
∆v : rugi tegangan dalam (volt)
∆U : rugi tegangan dalam %
L : panjang rute saluran (bukan panjang kawat)
λ : daya hantar jenis tembaga = 56, besi = 7, aluminium = 32,7
I : arus beban
Rumus menghitung tahanan pada tanah yang digunakan untuk system pentanahan
penyalur petir :
R= 1/(R1+R2+R3+Rn)
Keterangan :
R : besarnya tahanan sebaran dari elektroda dalam PUIL tidak boleh lebih dari 5 ohm.
R1-Rn : tahanan masing-masing elektroda.
Untuk menghitung besarnya Kemampuan Hantar Arus (KHA) pada suatu
percabangan suatu kabel dengan beban motor:
KHA = KHA terbesar + I nominal motor yang lain.
Rumus menghitung arus start pada motor :
Untuk sambungan bintang :
Istart= (Vl/√3)/Zfase
Untuk sambungan segitiga :
Istart= (Vfase√3)/Zfase
10
Keterangan :
Vl : tegangan jaringan.
V fasa : tegangan phasa-nol.
Rumus perhitungan arus hubung singkat :
Isc=Uo/(√((Rt x Rt)+ (Xt x) Xt) √(3 x))
Pada perhitungan ini, hambatan jaringan atas diabaikan.
Sedangkan reaktansinya adalah :
X=(Uo x Uo)/Psc
Pada transformator, hambatan diabaikan jika daya semu lebih dari 100 KVA.
Sedangkan reaktansinay adalah :
X=(Usc x Uo x Uo)/Sn
Pada pemutus tenaga, hambatan dan reaktansi diabaikan.
Pada busbar, hambatan adalah sebaga berikut ini :
R=(ρ L)/A
Sedangkan untuk menghitung besarnya reaktansi apda busbar adalah :
X=0,15 L
Untuk kabel, menghitung hambatannya adalah :
R=(ρ L)/A
Dan untuk menghitung reaktansinya adalah :
X=0,08 L
Luas Penampang Kabel
Luas Penampang Kabel 3 fasa :
A = (1.73 * L * I * cos pi) / ( lamda * u)
Luas Penampang Kabel 1 fasa :
A = (2 * L * I * cos pi) / ( lamda * u)
Perbaikan Faktor Daya
Faktor daya (Power Factor /Pf)
11
Pf = P/ V*I = cos pi
Pf adalah : Perbandingan antara daya aktif (kW) dengan daya total (kVA)
Faktor daya menentukan sifat dari beban
Pf lagging : fasa arus tertinggal dengan fasa tegangan (beban induktif)
Pf leading : fasa arus mendahului fasa tegangan (beban kapasitif)
Syarat diberlakukan Pertanahan
Instalasi listrik yang menggunakan tegangan yang lebih besar dari 50 V
Harga tahanan Pentanahan (Rp) tidak melebihi
Rp = 50 / Ia ohm
IA= k x In
Rp: Tah. Pentanahan
IA : arus pemutusan pengaman arus lebih
In: arus nominal pengaman lebur/ pengaman arus lebih
k : faktor pengali, tergantung karakteristik pengaman
k : 2,5 –5 (pengaman lebur) ; 1,25-3,5 (pengaman lain)
(Ngabidin, 2014)
12
controller
piston
piston
batrei
generator
inverter
Penguat dan
penstabil
tegangan
rumah
controller
controller
rumah
rumah
rumah
rumah
Gambar 3. Diagram Blok Energi Listrik Berbasis Piston
4
ANALISIS
Alat ini di prediksikan memiliki kelebihan dan kekurangan yaitu:
Kelebihan :
1.
2.
3.
4.
5.
Energi listrik di peroleh bukan dari fosil dan dapat di perbarui.
Tidak membutuhkan bahan bakar.
Tidak menghasilkan limbah.
Pengoprasian alat yang sederhana.
Dapat meghasilkan energi dalam jumlah yang dapat di atur sesuai penggunaan
generator berapa watt yang di butuhkan.
13
Kekurangan :
1. Energi di awal membutuhkan tenaga manusia.
2. Alat mengeluarkan suara yang akan mengganggu, maka di butuhkan ruangan
yang kedap suara.
3. Alat mudah panas, maka di butuhkan hatshing sebagai pendingin dan selalu
melumasinya agar tidak adanya karat.
5
SARAN
Energi listrik berbasis tenaga piston ini memiliki daya yang keluar tergantung
pada keluaran pada generetor yang digunakan dengan perbandingan kecepatan angin
yang di hembuskan dari piston. Maka, sebelum melakukan perakitan hendaknya
melakukan perhitungan.
14
DAFTAR PUSTAKA
Sugeng (2016). Sejarah Listrik Pembangkit. https://www.kelistrikanku.com/2016/04/sejarahlistrik-pembangkit.html
alamendah (2014). Sumber Energi Terbarukan Di Indonesia.
https://alamendah.org/2014/09/09/8-sumber-energi-terbarukan-di-indonesia/
Rikky Yohannes Panjaitan (2017). Pengertian Piston.
http://mesincad.blogspot.co.id/2017/10/pengertian-piston-fungsi-piston-dan.html.
yuslan arief (2012). Generator Listrik Adalah Sebuah Alat. http://yuslam-arief.blogspot.co.id/
2012/03/generator-listrik-adalah-sebuah-alat.html
noenchandra (2010). Inverter. http://noenchandra.blogspot.co.id/2010/12/inverter.html
Gustina Riani (2017). Prototipe Pemanfaatan Tenaga Surya Untuk Kelong di Kepulauan
Riau.
https://www.academia.edu/34427892/PROTOTIPE_PEMANFAATAN_TENAGA_SURYA
_UNTUK_KELONG_DI_KEPULAUAN_RIAU
Dewi Kazumi (2013). Rangkaian Penguat Arus Sederhana.
http://elektrorangkaian.blogspot.com/2013/09/rangkaian-penguat-arus-sederhana.html
Sahidul Lukman (2017). Perancangan Pompa Air Otomatis Pada Boat Pancung Berbasis
Arduino UNO Untuk Studi Kasus di Pulau Terong Kecamatan Belakang Padang Kota Batam.
https://www.academia.edu/34719193/PERANCANGAN_POMPA_AIR_OTOMATIS_PAD
A_BOAT_PANCUNG_BERBASIS_ARDUINO_UNO_UNTUK_STUDI_KASUS_DI_PUL
AU_TERONG_KECAMATAN_BELAKANG_PADANG_KOTA_BATAM
Ngabidin (2014). Rumus Praktis Teori Perhitungan.
http://www.ngabidin.web.id/2014/01/rumus-praktis-teori-perhitungan.html
15