LAPORAN TUGAS AKHIR SIMULASI PROTOTYPE PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO DITINJAU DARI VARIASI DIAMETER DAN SUDUT NOZZLE TERHADAP DAYA LISTRIK DAN EFFISIENSI SISTEM PEMBANGKIT
LAPORAN TUGAS AKHIR SIMULASI PROTOTYPE PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO DITINJAU DARI VARIASI DIAMETER DAN SUDUT NOZZLE TERHADAP DAYA LISTRIK DAN EFFISIENSI SISTEM PEMBANGKIT Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan S1 (Terapan) pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang OLEH : FERALIZA WIDANTI 061340411686 POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2017 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR SIMULASI PROTOTYPE PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO DITINJAU DARI VARIASI DIAMETER DAN SUDUT NOZZLE TERHADAP DAYA LISTRIK DAN EFFISIENSI SISTEM PEMBANGKIT Oleh:
FERALIZA WIDANTI 061340411686
Palembang, Agustus 2017 Menyetujui, Pembimbing I, Pembimbing II, Ir. K.A Ridwan, M.T Ir. Erlinawati, M.T NIDN.0025026002 NIDN. 0005076115
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Kimia Telah Diseminarkan Dihadapan Tim Penguji di Program Studi Sarjana Terapan (DIV) Teknik Energi, Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya
Pada tanggal 27 Juli 2017 Tim Penguji TandaTangan 1.
( ) Ir. Robert Junaidi, M.T. NIDN. 0012076607 2.
( ) Ir. Hj. Sutini Pujiastuti Lestari, M.T. NIDN. 0023105603 3.
( )
Ir. Nyayu Zubaidah, M.Si
NIDN. 0001015524 Palembang, Agustus2017 Mengetahui, Ketua Program Studi Sarjana Terapan (DIV) Teknik Energi Ir. Arizal Aswan, M.T
Motto :
- “Have courage and be kind” - Cinderella
- - Feraliza Widanti
- “Choose a job you love, adn you will never have to work a day in your life”
- – Albert Einstein
- “Life’s like a movie, write your own ending, keep believing and keep
Allah SWT beserta Rasul-Nya yang selalu menemani setiap langkah kaki ini
Kedua orang tua yang telah bersusah payah memberikan yang terbaik untukku dan tanpa lelah selalu mendoakanku
Teman Seperjuangan Kelompok PLTMH serta Teman – Teman di DIV Teknik Energi Polsri.
Semua keluarga besarku yang selalu mendoakanku.
Kakak-kakak ku yang selalu memberiku semangat dan doa
pretending, because a hard beginning make a good ending ” - Feraliza Widanti Kupersembahan Untuk :
keep it but can spend it, once you’ve lost is you can never get it back”
“Time is free but it’s priceless, you can’t own it but can use it, you can’t
Kedua pembimbingku Ir. KA Ridwan, M.T dan Ir. Erlinawati, M.T yang tanpa lelah memberikan bimbingan sampai selesainya laporan ini
Pak Azharuddin, S.T., M.T yang selalu memberikan saran dan masukan kepada kami
Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Beserta Staff di Jurusan Teknik Kimia terutama di DIV Teknik Energi terima kasih atas segala bantuannya
ABSTRAK
SIMULASI PROTOTIPE PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO
(Variasi Diameter dan Sudut Nozel Terhadap Daya Listrik dan Effisiensi Sistem
Pembangkit)
(Feraliza Widanti, 2017, 40 Lembar, 16 Tabel, 22 Gambar, 4 Lampiran) Pemanfaatan air sebagai energi alternatif salah satunya adalah dengan mengubahnya menjadi listrik dengan bantuan alternator pada pembangkit listrik tenaga mikrohidro. Selain itu, untuk mengubah air menjadi energi listrik dibutuhkan komponen lainnya seperti pompa, nozel, kincir air, baterai aki serta inverter. Nozel merupakan salah satu komponen penting yang mempengaruhi nilai daya yang dihasilkan. Nozel yang digunakan dengan variasi diameter 4 mm, 8mm
o o o o o
dan 12 mm serta variasi sudut nozel pada 15 , 20 , 25 , 30 dan 35 . Dari permasalahan tersebut, maka dirancang alat Simulasi Prototype Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro. Tujuan pembuatan alat ini adalah digunakan untuk menghasilkan energi listrik yang effisien dan ramah lingkungan. Dari hasil pengolahan data dan perhitungan, nilai daya yang dihasilkan meningkat seiring dengan semakin kecil diameter nozel yang dipakai. Nilai daya dan effisiensi
o tertinggi diperoleh pada kondiri diameter nozel 4 mm dan posisi sudut nozel 20 .
Dari hasil tersebut diperoleh nilai daya sebesar 78,2 watt dan efisiensi sebesar 25,5 %. Sedangkan daya alternator yang didapat sebesar 133,92 watt dan effisiensi sistem pembangkit sebesar 43,70 %.
Kata Kunci : PLTMH, Kincir Air, Diameter Nozel, Sudut Nozel, Daya
Listrik, Effisiensi Sistem Pembangkit.
ABSTRACT
PROTOTYPE MICROHYDRO POWER PLANT SIMULATION WITH WATER
WHEEL
(Diameter and Nozzle Angle on Electrical Power and Efficiency of Generating System )
(Feraliza Widanti, 2017, 40 Pages, 16 Tables, 22 Pictures, 4 Appendixes)
Utilization of water as an alternative energy one of them is to convert it into
electricity with the help of alternator in microhydro power plant. In addition, to
convert water into electrical energy required other components such as pumps,
nozzles, waterwheels, battery batteries and inverters. Nozzle is one important
component that affects the value of power generated. Nozzles are used with 4 mm,
o o
8mm and 12 mm diameter variations and variations of nozzle angles at 15 , 20 ,
o o o
25 , 30 and 35 . From these problems, it is designed Prototype Simulation tool
for Microhydro Power Plant. The purpose of making this tool is used to produce
electrical energy that is efficient and environmentally friendly. From the results of
data processing and calculation, the value of power generated is increases with
the smaller nozzles diameter are used. The highest value of power and efficiency
ois obtained at 4 mm nozzle diameter and 20 nozzle angle position. From the
results it's obtained the power value of 78,2 watts and efficiency 25,5%. While the
alternator is obtained the power of 133.92 watts and the efficiency of the
generating system 43,70 %.Keywords: PLTMH, Water Wheel, Nozzle Diameter, Nozzle Angle, Electrical Power , Efficiency of Generating System.
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas segala Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Simulasi Prototype Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Ditinjau Dari
Variasi Diameter Dan Sudut Nozzle Terhadap Daya Listrik Dan Effisiensi
Sistem Pembangkit ”.Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan mata kuliah Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi di Politeknik Negeri Sriwijaya. Tugas Akhir ini didasarkan pada studi rancang bangun yang dilakukan pada bulan April-Juni 2017.
Selama penyusunan dan penulisan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat : 1.
selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.
2. Adi Syakdani, S.T ., M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik negeri Sriwijaya.
3. Ahmad Zikri, S.T ., M.T, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik negeri Sriwijaya.
4. Ir. Arizal Aswan, M.T, selaku Ketua Program studi Teknik Energi Jurusan Teknik Kimia Politeknik negeri Sriwijaya.
5. Ir. KA Ridwan, M.T, selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak membantu selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir ini.
6. Ir. Erlinawati, M.T, selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak membantu selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir ini.
7. Seluruh Staf Pengajar, Administrasi, dan Jurusan Teknik Kimia terutama di DIV Teknik Energi atas bantuan dan kemudahan yang diberikan dalam
8. Kedua orang tua dan saudara-saudara saya yang telah memberikan do’a, restu, motivasi, bantuan moril dan semangat serta dukungannya selalu penyelesaian Tugas Akhir ini.
9. Terima kasih kepada Teman Seperjuangan Kelompok PLTMH 2013 atas segala bantuannya, secara langsung maupun tak langsung.
10. Teman-teman 8 EGD dan teman-teman Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang Angkatan 2013 yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu, terima kasih atas masukan dan bantuannya yang telah diberikan selama ini.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini. Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Semoga Allah SWT senantiasa memberikan ridho- Nya kepada kita, Amin.
Palembang, Juli 2017 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman ABSTRAK ........................................................................................... v KATA PENGANTAR .........................................................................vii
DAFTAR ISI ....................................................................................... viii DAFTAR TABEL ............................................................................... x DAFTAR GAMBAR ........................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................... xiii BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ....................................................................
1 1.2 Tujuan ................................................................................
3 1.3 Manfaat ..............................................................................
4 1.4 Perumusan Masalah ............................................................
4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) ..............
5 2.2 Kincir Air ...........................................................................
6 2.3 Pipa Pesat (Nozel) ..............................................................
17 2.4 Alternator ...........................................................................
21 2.5 Pompa ................................................................................
23 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Pendekatan Desain Fungsional ............................................
26 3.2 Pendekatan Desain Struktural ..............................................
26
3.3 Desain Alat Protipe Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
27 3.4 Waktu dan Tempat ..............................................................
29 3.5 Alat dan Bahan ....................................................................
30 3.6 Perlakuan dan Rancangan Percobaan ..................................
31 3.7 Prosedur Percobaan .............................................................
31 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil .....................................................................................
33 4.2 Pembahasan ...........................................................................
35 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan............................................................................
38 5.2 Saran ....................................................................................
38
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman 1. Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Air ...............................30
16. Data Hasil Perhitungan Pengaruh Sudut dan Diameter Nozel Terhadap Effisiensi Sistem Pembangkit ....................................
59
15. Data Hasil Perhitungan Pengaruh Sudut dan Diameter Nozel Terhadap Daya yang Dihasilkan Alternator ..............................
59
14. Data Hasil Perhitungan Pengaruh Sudut dan Diameter Nozel Terhadap Daya dan Effiensi Mekanik Kincir ............................
57
56 13. Data Hasil Perhitungan Effisiensi Maksimum Kincir ................
49 12. Data Hasil Daya Maksimum Kincir Air Secara Teoritis ............
48 11. Data Desain PLTMH dengan Kincir Air ..................................
o ............................................................................................
35
47 10. Data Pengamatan Variasi Diameter Nozel dengan Sudut Tetap
o ............................................................................................
46 9. Data Pengamatan Variasi Diameter Nozel dengan Sudut Tetap
5 2. Hasil Pengujian Penelitian Supardi ..........................................
o ............................................................................................
25
45 8. Data Pengamatan Variasi Diameter Nozel dengan Sudut Tetap
o ............................................................................................
20
44 7. Data Pengamatan Variasi Diameter Nozel dengan Sudut Tetap
o .................................................................... .........................
15
34 6. Data Pengamatan Variasi Diameter Nozel dengan Sudut Tetap
34 5. Data Hasil Perhitungan Variasi Sudut Dan Diameter Nozel Terhadap Daya Alternator Dan Effisiensi Sistem Pembangkit ..
4. Data Hasil Perhitungan Daya Dan Effisiensi Maksimum Kincir Air Secara Teoritis Berdasarkan Variasi Sudut Nozel ..............
20
19 3 Hasil Putaran Kincir Terhadap Sudut dan Panjang Nozel .........
60
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman 1. Kincir Air Overshoot ......................................................................37 13. Jet Pump .........................................................................................
65 22. Proyeksi Arah Sudut Nozzle ..........................................................
65 21. Prototipe Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro .........................
65 20. Kontrol Panel .................................................................................
V-Belt ..............................................................................................
64 19.
64 18. Alternator DC .................................................................................
64 17. Bak Penampungan ..........................................................................
63 16. Pulley Kincir Air ............................................................................
63 15. Kincir Air .......................................................................................
63 14. Nozel ..............................................................................................
36 11. Grafik Hubungan Sudut Nozzle Terhadap Effisiensi Sistem Pembangkit ......................................................................................
9 2. Kincir Air Undershoot ....................................................................
29 11. Grafik Hubungan Sudut Nozzle Terhadap Daya Alternator ...........
29 10. Tampak Atas Desain Kincir Air ......................................................
Tampak Depan Desain Kincir Air ...................................................
28 9.
Tampak Samping Prototipe Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ...............................................................................
28 8.
27 7. Tampak Depan Prototipe Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro .
22 6. Tampak Atas Prototipe Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro. ...
18 5. Skema Kerja Alternator...................................................................
12 4. Nozel Air ........................................................................................
11 3 Kincir Air Breatshoot .....................................................................
66