TUGAS AKHIR KAJIAN KINERJA RANCANG BANGUN SIMULASI PROTOTIPE PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) TURBIN PELTON BERDASARKAN DAYA POTENSIAL AIR YANG DHASILKAN

  

TUGAS AKHIR

KAJIAN KINERJA RANCANG BANGUN SIMULASI

PROTOTIPE PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO

HIDRO (PLTMH)

TURBIN PELTON BERDASARKAN DAYA

POTENSIAL AIR YANG DHASILKAN

  

Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Sarjana

Terapan (D-IV) Program Studi Teknik Energi Jurusan Teknik Kimia

Politeknik Negeri Sriwijaya

Oleh :

Dimas Muhammad Furqon

0613 4041 1644

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

  

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

KAJIAN KINERJA RANCANG BANGUN SIMULASI PROTOTIPE

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH)

TURBIN PELTON BERDASARKAN DAYA

POTENSIAL AIR YANG DIHASILKAN

  Oleh : Dimas Muhammad Furqon

  061340411644

  Palembang, Juli 2017 Menyetujui, Pembimbing I, Pembimbing II

Dr. Ir. Aida Syarif, M.T. Lety Trisnaliani, S.T., M.T.

NIDN. 0011016505 NIDN. 0203047804

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Kimia

  

Adi Syakdani, S.T., M.T.

NIP. 196904111992031001

  

Telah Diseminarkan Dihadapan Tim Penguji

Di Jurusan Teknik Kimia Program Studi D-IV Teknik Energi

Politeknik Negeri Sriwijaya

Pada Tanggal 26 Juli 2017

  Tim Penguji : Tanda Tangan 1.

  ( ) Ir. Erlinawati, M.T. NIDN. 0005076115 2.

  ( ) Zulkarnain, S.T., M.T. NIDN. 0025027103 3.

  ( ) Ir. Tri Widagdo, M.T. NIDN. 0003096110 Palembang, Juli 2017 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Kimia Adi Syakdani, S.T., M.T. NIP. 196904111992031001

MOTO DAN PERSEMBAHAN

  

“Usaha dan Kerja Keras Tidak Pernah Berbohong

Ikhlas dan Bersabar Adalah Kuncinya”

  Terima kasih kepada :  ALLAH SWT.

   Nabi Muhammad SAW.  Ibuku (Nur Aini) yang tercinta serta Ayahku (Alm. Muhadi) yang tersayang yang telah mendahului kami ke sisi-Nya , atas doa-doa dan kasih sayangnya, yang telah mendidikku hingga sekarang, semoga senantiasa sehat dan bahagia selalu.

   Ayundaku Wiwit Putri Kusumaningrum dan Indah Putri Kusumaning Tyas, Adikku Subhan Muhammad Rizki, serta Teman Hidupkku Ade Putri Cendani atas curahan semangat untukku.

   Dosen pembimbing Tugas Akhir yang kuhormati Ibu Dr. Ir. Aida Syarif, M.T., dan Ibu Lety Trisnaliani, S.T., M.T., yang selalu sabar dalam membimbing dan meluangkan waktu untuk membantu penyelesaian Tugas Akhir ini, serta Dosen-dosen di Prgram Studi DIV Teknik Energi atas ilmu yang telah diberikan.

   Sahabat-sahabat seperjuangan di Program Studi DIV Teknik Energi yang akan selalu kubanggakan khususnya Energi B2013, atas kenangan dan pengalaman terbaik yang telah dilalui selama menempuh pendidikan .  Almamaterku, Politeknik Negeri Sriwijaya.

  

ABSTRAK

KAJIAN KINERJA RANCANG BANGUN SIMULASI PROTOTIPE

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH)

TURBIN PELTON BERDASARKAN DAYA

  

POTENSIAL AIR YANG DIHASILKAN

(Dimas Muhammad Furqon, 2017, 73 Halaman, 15 Tabel, 15 Gambar)

  Perancangan alat Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) skala laboratorium dianalisa dengan kajian faktor – faktor dan kajian dasar persamaan yang diterapkan dalam analisa perhitungan di PLTMH sehingga didapatkan kinerja terbaik dari alat ini. Penelitian yang dilakukan terhadap kajian PLTMH skala laboratorium dengan memanfaatkan energi air dan aplikasi turbin Pelton. Hasil penelitian dari pengkajian kinerja alat simulasi ini didapatkan kinerja pembangkit secara desain sebesar 6%. Pada pengaruh laju aliran air pada rotameter dan pengaruh besar bukaan katup nosel secara aktual didapatkan kinerja pembangkit yang paling baik pada aliran overshoot horizontal sebesar 7,35% dengan bukaan penuh (100%) dan laju aliran air pada rotameter 4,5%. Untuk kinerja pada bagian

• – bagian alatnya didapatkan kinerja pompa 10,23%, kinerja turbin 93,05% dan kinerja generator 77,22% dengan beban 12 Watt.

  Kata kunci : Energi, Kinerja, Mikrohidro, Pelton.

  

ABSTRACT

REVIEW OF THE DESIGN PERFORMANCE OF MICRO

HYDRO POWER PLANT PROTOTYPE SIMULATION WITH

PELTON TURBINE BASE ON HYDRO POWER PRODUCED

(Dimas Muhammad Furqon, 2017, 73 Page, 15 Table, 15 Figure)

  The design of the Micro Hydro Power Plant (PLTMH) equipment in the laboratory scale is analyzed by the study of the factors and the basic study of equations applied in the calculation analysis in PLTMH so as to obtain the best performance from this tool. Research conducted on study of PLTMH scale of laboratory by utilizing water energy and Pelton turbine application. The result of this simulation tool performance study is 6% design performance. At the influence of the water flow rate on the rotameter and the effect of the maximum of the nozzle valve opening is actually obtained the best generator performance at 7.35% horizontal overshoot flow with full aperture (100%) and water flow rate at 4.5% rotameter. For performance on the parts of the instrument, the pump performance is 10.23%, turbine performance is 93.05% and the performance of generator is 77.22% with 12 Watt load.

  Keyword : Energy, Performance, Microhydro, Pelton.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT karena atas berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan Laporan Tuagas Akhir yang berjudul “Kajian Kinerja Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Turbin Pelton Berdasarkan Daya Potensial Air Yang Dihasilkan” tepat pada waktunya.

  Laporan ini disusun berdasarkan hasil penelitian selama kurang lebih juni bulan mulai dari tanggal 27 maret 2017 sampai dengan 22 juni 2017 di Laboratoriem Sarjana Terapan (DIV) Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang untuk memenuhi persyaratan kelulusan di jurusan Teknik Kimia Program Studi Sarjana Terapan (DIV) Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.

  Dalam melaksanakan Tugas Akhir ini penulis banyak menerima bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak makan pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1.

  Dr. Dipl. Ing. Ahmad Taqwa, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.

  2. Ir. Irawan Rusnadi, M.T., selaku Pembantu Direktur 3 Politeknik Negeri Sriwijaya.

  3. Adi Syakdani, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.

  4. Ahmad Zikri, S.T., M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.

  5. Ir. Arizal Aswan, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya. 6. selaku Dosen Pembimbing I Jurusan Teknik Kimia

  Dr. Ir. Aida Syarif, M.T., Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya. 7. selaku Dosen Pembimbing II Jurusan Teknik

  Lety Trisnaliani, S.T., M.T.,

  8. Bapak/Ibu Dosen Teknik Kimia, selaku Dosen Pengajar Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.

  9. Bapak Adi Gunawan, selaku Teknisi yang membantu perancangan dan penelitian dalam pelaksanaan Tugas Akhir in.

  10. Kedua orang tua dan saudara-saudara yang telah memberi dukungan moral maupun material.

  11. Rekan-rekan Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya angkatan 2013 yang banyak membantu dalam pembuatan Tugas Akhir ini.

  Penulis menyadari banyaknya kesalahan dan ketidak sempurnaan dalam penulisan laporan ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan adanya saran ataupun kritik yang bersifat membangun dari pembaca dan dosen yang bersangkutan, untuk kesempurnaan penulisan dimasa yang akan dating. Penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulisa khususnya dan bagi para pembaca umumnya.

  Palembang, Juli 2017 Penulis

  

DAFTAR ISI

  HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ ii ABSTRAK ......................................................................................................... iv MOTO ................................................................................................................ vi KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix DAFTAR TABEL .............................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii

  BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................. 1 1.1. Latar belakang ................................................................................. 1 1.2. Tujuan .............................................................................................. 3 1.3. Manfaat ............................................................................................ 3 1.4. Perumusan Masalah ......................................................................... 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................

  2.1. Energi .............................................................................................. 5 2.1.1.

  Perkembangan Energid an PLTA ............................................... 6 2.2. Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) ...... 8 2.3. Prinsip Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) ............ 11 2.4. Jenis Turbin ..................................................................................... 12 2.4.1.

  Jenis turbin menurut cara kerjanya ............................................. 12 2.4.2. Jenis turbin berdasarkan susunan poros ..................................... 12 2.5. Turbin Pelton ................................................................................... 12 2.5.1.

  Tipe Turbin Pelton ...................................................................... 14 2.6. Dasar Persamaan Turbin Pelton ...................................................... 14 2.7. Konsep Dasar Pompa ...................................................................... 19 2.7.1.

  Pengertian Fluida ........................................................................ 19 2.7.2. Pengertian Debit ......................................................................... 20 2.7.3. Pengertian Pompa ....................................................................... 20

  2.8. Sistem Perpipaan ............................................................................. 28 2.9.

  Nosel ................................................................................................ 29 2.10.

  Generator ......................................................................................... 30

  BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 31 3.1. Pendekatan Desain Fungsional ........................................................ 31 3.2. Pendekatan Desain Struktural ......................................................... 32 3.3. Pertimbangan Percobaan ................................................................. 33 3.3.1. Waktu dan Tempat Penelitian .................................................... 33 3.3.2. Bahan dan Alat ........................................................................... 34 3.3.3. Perlakuan Percobaan .................................................................. 34 3.3.4. Pengamatan ................................................................................. 35 3.4. Prosedur Penelitian .......................................................................... 35 3.4.1. Pembuatan simulasi prototipe PLTMH Turbin Pelton ............... 35 3.4.2. Prosedur percobaan pada simulasi PLTMH Turbin Pelton pengaruh laju alir ........................................................................................ 35

  3.4.3. Prosedur percobaan pada simulasi PLTMH Turbin Pelton pengaruh arah aliran ................................................................................... 35

  BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 37 4.1. Hasil Penelitian ............................................................................... 37 4.1.1. Pengaruh Bukaan Katup Nosel ................................................... 37 4.1.2. Pengaruh laju aliran air pada rotameter ...................................... 38 4.2. Pembahasan Hasil Penelitian .......................................................... 40 4.2.1. Pengaruh bukaan katup nosel ..................................................... 40 4.2.2. Pengaruh Aliran Air ................................................................... 41 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 44 5.1. Kesimpulan ...................................................................................... 44 5.2. Saran ................................................................................................ 45 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 46 LAMPIRAN

  DAFTAR TABEL Tabel

  Halaman

  1. Cadangan Energi Fosil ............................................................................... 6

  2. Potensi Energi Terbarukan di Indonesia ................................................... 7 3.

  Potensi Proyek PLTA dalam Masterplan Of Hydro Power Development .......... 7

  4. Potensi Tenaga Air yang Perlu Kajian Lebih Lanjut ................................ 8

  5. Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Air .............................................. 9

  6. Hasil Perhitungan Daya PLTMH Turbin Pelton dengan Pengaruh Bukaan katup nosel secara desain .......................................................................... 38

  7. Hasil Perhitungan Daya PLTMH Turbin Pelton dengan Pengaruh Bukaan katup nosel secara aktual .......................................................................... 38

  8. Hasil Perhitungan Daya PLTMH Turbin Pelton dengan laju aliran Air secara desain ............................................................................................. 39

  9. Hasil Perhitungan Daya PLTMH Turbin Pelton dengan laju aliran fluida pada aliran secara aktual ........................................................................... 40

  10. Data pengamatan simulasi prototipe PLTMH Turbin Pelton dengan variasi bukaan katup nosel secara aktual .............................................................. 48

  11. Data pengamatan simulasi prototipe PLTMH Turbin Pelton dengan variasi Laju Aliran Air secara aktual ....................................................................49 12. Daya yang Dihasilkan oleh PLTMH Turbin Pelton dengan Pengaruh

  Bukaan katup nosel secara desain..............................................................56 13. Daya yang Dihasilkan oleh PLTMH Turbin Pelton dengan laju aliran air secara desain .............................................................................................59

  14. Daya yang Dihasilkan oleh PLTMH Turbin Pelton dengan Pengaruh Bukaan katup nosel secara aktual .............................................................63 15. Daya yang Dihasilkan oleh PLTMH Turbin Pelton dengan laju aliran air secara aktual ..............................................................................................67

  DAFTAR GAMBAR Gambar

  Nozzle

  Komponen Pada Simulasi PLTMH Turbin Pelton (a) Tangki Penampung, (b) Pompa Sentrifugal, (c) Generator, (d) Turbin Pelton, (e) Inverter 300 Watt, (f) Flowmeter ..................................................................................69 15. Penggunaan Variasi Jumlah Sudu Pelton (a) 16 buah, (b) 8 buah,

  Secara Desain dan Aktual ......................................................................... 43 13. Alat Simulasi PLTMH Turbin Pelton .......................................................68 14.

  Dihasilkan Secara Desain dan Aktual ....................................................... 41 12. Grafik Hubungan Pengaruh Laju Aliran air Terhadap Daya yang Dihasilkan

  Ukuran rancangan PLTMH dengan turbin Pelton .................................... 32 11. Grafik Hubungan Pengaruh Bukaan Katup Nosel Terhadap Daya yang

  9. Diagram Alir Desain Proses Simulasi PLTMH dengan Turbin Pelton .... 31 10.

  ........................................................................................................ 29

  7. Penampang memanjang pompa sentrifugal .............................................. 26 8.

  Halaman

  6. Pompa aksial ............................................................................................. 25

  5. Skema pompa piston ................................................................................. 24

  4. Pompa Roda Gigi ...................................................................................... 23

  3. Skema Pompa Torak ................................................................................. 22

  2. Nozel/Injektor Turbin Pelton .................................................................... 13

  1. Turbin Pelton ............................................................................................ 13

  (c) 4 buah ..................................................................................................70