NASKAH PUBLIKASI Pemanfaatan Flywheel Magnet Sepeda Motor Dengan 12 Rumah Belitan Sebagai Generator Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh).
NASKAH PUBLIKASI
PEMANFAATAN FLYWHEEL MAGNET SEPEDA MOTOR
DENGAN 12 RUMAH BELITAN SEBAGAI GENERATOR
PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO
(PLTMh)
Diajukan oleh:
HILDA RIFAI ROMADHONI D 400 100 013
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2014
(2)
LEMBAR PERSETUJUAN
Karya ilmiah dengan judul “PEMANFAATAN FLYWHEEL MAGNET
SEPEDA MOTOR DENGAN 12 RUMAH BELITAN SEBAGAI
GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO (PLTMh)” ini diajukan oleh :
Nama : Hilda Rifai Romadhoni
NIM : D400 100 013
Guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program Sarjana Strata-Satu (S1) pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, telah diperiksa dan disetujui pada :
Hari :
Tanggal :
Mengetahui,
Pembimbing 1 Pembimbing 2
(3)
PEMANFAATAN FLYWHEEL MAGNET SEPEDA MOTOR DENGAN 12 RUMAH BELITAN SEBAGAI GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
MIKROHIDRO (PLTMh)
Hilda Rifai Romadhoni
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani tromol pos 1 pabelan kartasura surakarta
faol.13345@gmail.com
ABSTRAKSI
Pembuatan pembangkit listrik tenaga mikrohidro ini bertujuan untuk mengetahui daya keluaran yang mampu dihasilkan oleh flywheel magnet pada sepeda motor yang di uji di Waduk Botok, Mojodoyong, Kedawung, Sragen, Jawa Tengah dan sekaligus memanfaatan energi terbarukan secara optimal terutama air.
Pemanfaatan waduk untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ini menggunakan turbin tipe overshot. Desain turbin dibuat sedemikian rupa agar dapat memutar flywheel magnet secara maksimal, karena turbin digunakan sebagai penggerak awal. Turbin air digerakkan oleh tekanan air, sehingga turbin air memutar flywheel magnet. Sistem pembangkit ini memanfaatkan flywheel magnet sebagai pembangkit listrik, kemudian diubah dengan memakai inverter untuk mendapatkan keluaran AC.
Daya yang dihasilkan flywheel magnet tergantung pada debit air, diameter kawat email, jumlah gulungan kawat email dan kecepatan putar turbin air. Hasil pengujian menunjukkan bahwa daya AC dan DC flywheel magnet modifikasi lebih besar dari pada daya AC dan DC flywheel magnet asli. Daya DC yang dihasilkan flywheel magnet asli saat dipasang beban lampu maksimal sebesar 12,40 watt, sedangkan flywheel magnet modifikasi sebesar 14,72 watt. Daya AC yang dihasilkan flywheel magnet asli saat dipasang beban lampu maksimal sebesar 11 watt, sedangkan flywheel magnet modifikasi sebesar 13,26 watt. Kata kunci : Waduk, PLTMh, turbin tipe overshot, flywheel magnet sepada motor
1. Pendahuluan
Energi alternatif terbarukan mempunyai peran yang sangat penting dalam memenuhi kebutuhan energi. Hal ini disebabkan penggunaan bahan bakar untuk pembangkit – pembangkit listrik konvensional dalam jangka waktu yang panjang akan menguras sumber minyak bumi, gas dan batu bara yang makin menipis dan juga dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan. Hal tersebut sebagai pertimbangan untuk pemenuhan energi listrik, maka perlu diadakan
penelitian dan pengembangan terkait pemasangan pembangkit yang ekonomis, aman, dan handal.
Aliran air merupakan salah satu sumber energi yang bisa menggerakkan turbin air. Flywheel magnet dapat dimanfaatkan sebagai generator pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro. Flywheel magnet sering disebut sebagai alternator yang banyak digunakan pada sepeda motor. Flywheel magnet terdiri dari stator dan rotor yang mempunyai magnet
(4)
permanen.Stator flywheel yang membentuk cincin dengan generating coils (kumparan pembangkit) disusun secara radial dibagian ujung luarnya dan rotor dengan kutub magnetnya dilekatkan didalamnya. Output (keluaran) listrik dari alternator membentuk gelombang yang saling menyusul, sehingga keluarannya bisa lebih lembut dan stabil.
Flywheel magnet mampu
menghasilkan putaran yang menghasilkan energi listrik, sehingga dapat digunakan sebagai energi alternatif ke depannya. Hal ini memotifasi penulis untuk memodifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro dengan memanfaatkan flywheel magnet pada sepeda motor sebagai generator untuk menghasilkan listrik.
2. Metode Penelitian 2.1 Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Ampere meter
Alat ini digunakan untuk mengetahui arus yang dihasilkan pada flywheel magnet.
2. Volt meter
Alat ini digunakan untuk mengetahui tegangan yang dihasilkan pada flywheel magnet.
3. Tang ampere
Alat ini digunakan untuk mengukur tegangan dan arus pada flywheel magnet.
4. Tachometer
Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan putar flywheel magnet. 5. Personal Computer (laptop).
Alat ini digunakan untuk pengoperasian data hasil pengujian dan pembuatan laporan hasil penelitian. Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat rangkaian dalam penelitian ini adalah :
1. Flywheel magnet
Tabel 1. Spesifikasi flywheel magnet
2. Inverter 3. V–Belt A-54 4. Regulator
5. Pipa PVC diameter 8,5 cm 6. Besi As
7. Puli dengan perbandingan 2:13 8. Turbin air tipe overshot
9. Stop kontak dan lampu 7 watt, 15 watt, 20 watt
2.2 Pengumpulan Data
Penelitian ini dilakukan dengan memanfaatan aliran sungai untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh) menggunakan turbin tipe overshot di Waduk Botok, Mojodoyong, Kedawung, Sragen, Jawa Tengah.
Data yang harus dicatat antara lain : a. Kecepatan putar flywheel magnet b. Tegangan dan arus yang dihasilkan
flywheel magnet
2.3 Tahap Pengolahan Data
Langkah-langkah yang akan dilakukan sebagai berikut :
1. Melakukan perancangan rangka alat pembangkit.
2. Melakukan perancangan dudukan generator (flywheel magnet) dan turbin air.
3. Merangkai rangka sesuai dengan yang diharapkan, kemudian meletakkan generator (flywheel magnet) pada dudukan yang telah disediakan.
Flywheel magnet Jumlah lilitan Diameter kawat email (mm) Jumlah Rumah belitan
Asli 400 1 12
Modi fikasi
(5)
4. Melakukan pengujian dan pengukuran keluaran daya dari generator (flywheel magnet).
5. Menganalisis hasil dari pengujian tersebut.
6. Membuat kesimpulan dengan melihat hasil dari pengujian yang telah dilakukan.
2.4 Analisis Data
Analisis data yang dilakukan dalam pengujian ini adalahmenganalisis hasil dari pengujian dengan memasukkan data yang ada dan menghitung menggunakan rumus berdasarkan teori yang dibahas dalam penelitian ini, sehingga dapat mengetahui daya yang dihasilkan oleh generator (flywheel magnet). Selain itu, dapat mengetahui perbandingan daya yang dihasilkan oleh flywheel magnet asli (original) dengan flywheel magnet modifikasi.
2.5 Urutan pengujian
Gambar 1. Bagan pengujian alat
Penelitian diawali dengan perancangan flywheel magnet sepeda motor sebagai generator dan memodifikasi flywheel magnet dengan mengubah diameter belitan dan jumlah belitan. Setelah selesai merancang dan memodifikasi flywheel magnet selanjutnya pembuatan rangka besi sebagai tempat diletakannya turbin air, ampere meter, volt meter dan flywheel magnet. Selain itu juga pembuatan turbin air tipe overshot. Penelitian dilakukan dengan merangkai flywheel magnet, turbin air, ampere meter, volt meter, dan rangkaian beban pada rangka besi. Antara turbin air dan flywheel magnet dihubungkan dengan menggunakan V-Belt. Selanjutnya dari flywheel magnet dihubungkan ke regulator (kiprok) kemudian dihubungkan ke ampere meter dan volt meter yang digunakan untuk mengetahui arus dan tegangan yang dihasilkan oleh flywheel magnet. Setelah itu dihubungkan dengan inverter yang digunakan untuk menaikkan tegangan serta mengubah tegangan DC menjadi AC.
(6)
2.6 Flowchart Penelitian
Gambar 2. Diagram alur penelitian pembuatan pembangkit listrik tenaga mikrohidro 3 Hasil Pengujian Dan Pembahasan
3.1 Hasil Pengujian
Pengujian yang dilakukan adalah pengujian mengenai percobaan pembangkit listrik tenaga mikrohidro di Waduk Botok, Mojodoyong, Kedawung, Sragen, Jawa Tengah. Penelitian ini menganalisis hasil data pengujian berdasarkan pada pengujian pembangkit listrik tenaga mikrohidro dengan menggunakan turbin tipe overshot di Waduk Botok, Mojodoyong, Kedawung, Sragen, Jawa Tengah. Penelitian ini dilakukan dengan memanfaatan aliran sungai untuk memutar turbin air yang dihubungkan pada flywheel magnet.
Dalam pengujian ini debit air yang mengalir pada pipa dapat diperoleh dengan cara perhitungan sebagai berikut :
Luas penampang pipa :
2 4
1 D
A π
= ¼ . 3,14 . (0,085)2 = 0,785 . 0,0073 = 0,0057 m2
Debit air yang mengalir pada pipa : Av
Q
= 0,0057 . 3 = 0,017 (m3/s)
(7)
Tabel 2. Pengukuran flywheel magnet asli dengan pipa berdiameter 8,5 cm dan kecepatan air 3 m/s
Tabel 3. Pengukuran flywheel magnet modifikasi dengan pipa berdiameter 8,5 cm dan kecepatan air 3 m/s
Tabel 2 dan tabel 3 menunjukkan bahwa flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi diputar dengan debit air sebesar 0,017 m3/s melalui pipa.
Pengujian dilakukan bertujuan untuk mengambil data kecepatan putar flywheel magnet, arus DC dan AC dan tegangan DC
dan AC yang dihasilkan flywheel magnet. Data arus DC dan tegangan DC diperoleh dengan mengukur arus dan tegangan setelah melewati regulator (kiprok), sedangkan data arus AC dan tegangan AC diperoleh dengan mengukur arus dan tegangan setelah melewati inverter.
(8)
Gambar 3. Diagram batang pengukuran tegangan terhadap beban lampu pada flywheel magnet asli
Gambar 4. Diagram batang pengukuran arus terhadap beban lampu pada flywheel magnet asli
Gambar 5. Diagram batang pengukuran tegangan terhadap beban lampu pada flywheel
magnet modifikasi
Gambar 6. Diagram batang pengukuran arus terhadap beban lampu pada flywheel
(9)
3.2 Perhitungan Daya DC dan AC Daya DC yang dihasilkan oleh flywheel magnet dapat diperoleh dengan cara menghitung sebagai berikut :
1. flywheel magnet asli
a. Saat beban lampu 7 watt P = V . I
= 12 . 0,76 = 9,12 watt
b. Saat beban lampu 15 watt P = V . I
= 11 . 0,97 = 10,67 watt
c. Saat beban lampu 20 watt P = V . I
= 11 . 1,01 = 11,11 watt
d. Saat beban lampu 22 watt P = V . I
= 10 . 1,24 = 12,4 watt
2. flywheel magnet modifikasi a. Saat beban lampu 7 watt
P = V . I = 13 . 0,89 = 11,5 watt
b. Saat beban lampu 15 watt P = V . I
= 12,5 . 1,02 = 12,75 watt
c. Saat beban lampu 20 watt P = V . I
= 12 . 1,15 = 13,8 watt
d. Saat beban lampu 22 watt P = V . I
= 11,5 . 1,28 = 14,72 watt
Daya AC yang dihasilkan oleh flywheel magnet dapat diperoleh dengan cara menghitung sebagai berikut :
1. flywheel magnet asli
a. Saat beban lampu 7 watt P = V . I . cosϕ
= 170 . 0,06 . 0,85 = 8,6 watt
b. Saat beban lampu 15 watt P = V . I . cosϕ
= 180 . 0,06 . 0,85 = 9,18 watt
c. Saat beban lampu 20 watt P = V . I . cosϕ
= 180 . 0,07 . 0,85 = 10,7 watt
d. Saat beban lampu 22 watt P = V . I . cosϕ
= 185 . 0,07 . 0,85 = 11 watt
2. flywheel magnet modifikasi a. Saat beban lampu 7 watt
P = V . I . cosϕ
= 180 . 0,07 . 0,85 = 10,71 watt
b. Saat beban lampu 15 watt P = V . I . cosϕ
= 180 . 0,08 . 0,85 = 12,24 watt
c. Saat beban lampu 20 watt P = V . I . cosϕ
= 190 . 0,08 . 0,85 = 12,92 watt
d. Saat beban lampu 22 watt P = V . I . cosϕ
= 195 . 0,08 . 0,85 = 13,26 watt
(10)
3.3 Hasil Perhitungan Daya DC dan AC
Tabel 4. Hasil pengukuran daya DC flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi
Tabel 5. Hasil pengukuran daya AC flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi
Hasil pengukuran daya dari data pengujian menunjukkan bahwa pada kecepatan putar flywheel magnet rata-rata 750 rpm daya DC dan daya AC yang dihasilkan flywheel magnet asli lebih kecil dibandingkan flywheel magnet modifikasi dengan kecepatan putar flywheel magnet rata-rata 650 rpm. Hal ini dikarenakan lebih banyaknya jumlah gulungan lilitan pada flywheel magnet modifikasi dari pada jumlah gulungan lilitan pada flywheel
magnet asli. Putaran turbin sangat berpengaruh pada besar kecilnya daya yang dihasilkan flywheel magnet walaupun diberi beban lampu yang sama.
Apabila dalam pengujian pembangkit listrik tenaga mikrohidro kecepatan putar flywheel magnet rendah dan head rendah maka penggunaan flywheel magnet modifikasi lebih cocok dari pada flywheel magnet asli.
(11)
Hasil pengujian daya DC dan daya AC pada flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi dapat juga dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 7. Diagram batang perhitungan daya DC terhadap beban lampu pada flywheel magnet asli
dan flywheel magnet modifikasi
Gambar 8. Diagram batang perhitungan daya AC terhadap beban lampu pada flywheel magnet asli
dan flywheel magnet modifikasi
Hasil perhitungan tersebut menjelaskan bahwa daya DC yang dihasilkan oleh flywheel magnet modifikasi lebih besar dibandingkan flywheel magnet asli. Daya AC yang dihasilkan oleh flywheel magnet modifikasi juga lebih besar dibandingkan flywheel magnet asli. Hal ini dikarenakan faktor jumlah gulungan lilitan flywheel magnet modifikasi lebih banyak dari pada jumlah gulungan lilitan flywheel magnet asli.
3.4 Perhitungan Daya Turbin Air Daya turbin air yang dihasilkan pada pengujian ini dapat dilihat pada tabel 6. Daya turbin air tersebut diperoleh dengan cara perhitungan sebagai berikut :
P =ρ .g.Q.h.ilt
= 1000 . 9,81 . (0,02 . 2 . 0,8) = 9810 . 0,03
= 294,30 watt
Tabel 6. Hasil perhitungan daya turbin air dengan pipa berdiameter 8,5 cm dan
kecepatan air 3 m/s
(12)
Gambar 9. Diagram batang hasil perhitungan daya yang dihasilkan oleh
turbin air
3.5 Perhitungan Energi Potensial Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air, turbin dan generator. Air adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam. Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada ketinggian jatuhan air dan debit air. Hubunganya dengan penampungan air maka head adalah beda ketinggian antara muka air pada penampungan air dengan muka air keluar dari turbin air.
Total energi yang tersedia dari suatu penampungan air merupakan energi potensial air yaitu :
Ep = mgh...(1) Sebelumnya mencari massa air (m) karena belum diketahui
V m
ρ
...(2) Perhitungan energi potensial air pada sungai :
V = p . l . t = 50 . 3 . 0,3 = 45 m3
45 1000 m
m = 1000 . 45 = 45.000 kg Ep = mgh
= 45000 . 9,81 . 2 = 882900 joule
Perhitungan energi potensial air pada pipa : l
D V (41π 2)
= (1/4 . 3,14 . 8,5)2. 670 = 56,72 . 670
= 37999,88 cm3
= 0,038 m3
038
,
0
1000
m
m = 1000 . 0,038 = 38 kg Ep = mgh
= 38 . 9,81 . 2 = 745,56 joule
Total energi yang tersedia dari suatu penampungan air merupakan energi potensial air.
Tabel 7. Hasil perhitungan energi potensial air
(13)
3.7 Perhitungan Energi Kinetik
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro mengkonversikan energi air menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin air. Mikrohidro memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head), semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Cara kerjanya cukup sederhana, energi air yang memutar turbin air, diteruskan untuk memutar flywheel magnet, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Berdasarkan prinsip tersebut perhitungan energi kinetik dapat dilakukan dengan mengacu pada debit air.
Perhitungan energi kinetik air pada sungai sebagai berikut :
2
2 1
mv Ek
= ½ . 45000 . (3)2
= 22500 . 9 = 202500 joule
Perhitungan energi kinetik air pada pipa sebagai berikut :
2
2 1
mv Ek
= ½ . 37,9 . (3)2
= 18,95 . 9 = 170,55 joule
Energi kinetik yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 8. Hasil perhitungan energi kinetik air
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro merupakan proses perubahan energi kinetik berupa kecepatan dan tekanan air yang digunakan untuk menggerakkan turbin air dan generator listrik hingga menghasilkan energi listrik.
Operasi pembangkitan listrik pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh) sama sekali tidak menghasilkan emisi. Berbeda dengan pembangkit listrik dengan batubara, yang menghasilkan emisi karbon dioksida. Oleh karena itu selain bisa menjadi energi alternatif, pemanfaatan aliran air sungai sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh) juga ramah terhadap lingkungan.
(14)
4. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian dan analisis Pemanfaatan aliran sungai Waduk Botok untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh) menggunakan turbin air tipe overshot di Waduk Botok, Mojodoyong, Kedawung, Sragen, Jawa Tengah dapat disimpulkan bahwa :
1. Hasil pengujian menunjukkan bahwa daya AC dan DC flywheel magnet modifikasi lebih besar dari pada daya AC dan DC flywheel magnet asli. 2. Daya DC yang dihasilkan flywheel
magnet asli saat dipasang beban lampu maksimal sebesar 12,40 watt, sedangkan flywheel magnet modifikasi sebesar 14,72 watt.
3. Daya AC yang dihasilkan flywheel magnet asli saat dipasang beban lampu maksimal sebesar 11 watt, sedangkan flywheel magnet modifikasi sebesar 13,26 watt.
DAFTAR PUSTAKA
Damastuti, Anya P. 1997. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro.
Sumber:http://www.elsppat.or.id/download /file/w8_a6.pdf. Diakses 25 Januari 2014.
Djajusman Hadi, S.Sos., M.AB dan kincir air kaki angsa dan inovasi listrik Mikrohidro.
Sumber: http://www.kendali.net/. Diakses 25 Januari 2014.
M. M Dandekar dan K.N. Sharma. 1991. Buku Pembangkit Listrik tenaga Air. Jakarta:Penerbit Universitas Indonesia
Marsudi, Djiteng. 2005. Pembangkit Energi Listrik.Jakarta : Penerbit Erlangga
Soetrisno. 1978. Fisika Dasar - Mekanika. Bandung: Penerbit ITB
Tri, Ali W. 2011. Perancangan pembangkit listrik tenaga mikrohidro (pltmh) dengan desain turbin air crossflow. Surakarta: Penerbit UMS
Satriyo, Puguh Adi, ST. 2004. Pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Untuk Daerah Terpencil. Jakarta: Puslitbang Iptekhan Balitbang Dephan
(1)
3.2 Perhitungan Daya DC dan AC Daya DC yang dihasilkan oleh flywheel magnet dapat diperoleh dengan cara menghitung sebagai berikut :
1. flywheel magnet asli
a. Saat beban lampu 7 watt P = V . I
= 12 . 0,76 = 9,12 watt
b. Saat beban lampu 15 watt P = V . I
= 11 . 0,97 = 10,67 watt
c. Saat beban lampu 20 watt P = V . I
= 11 . 1,01 = 11,11 watt
d. Saat beban lampu 22 watt P = V . I
= 10 . 1,24 = 12,4 watt
2. flywheel magnet modifikasi a. Saat beban lampu 7 watt
P = V . I = 13 . 0,89 = 11,5 watt
b. Saat beban lampu 15 watt P = V . I
= 12,5 . 1,02 = 12,75 watt
c. Saat beban lampu 20 watt P = V . I
= 12 . 1,15 = 13,8 watt
d. Saat beban lampu 22 watt P = V . I
= 11,5 . 1,28 = 14,72 watt
Daya AC yang dihasilkan oleh flywheel magnet dapat diperoleh dengan cara menghitung sebagai berikut :
1. flywheel magnet asli
a. Saat beban lampu 7 watt P = V . I . cosϕ
= 170 . 0,06 . 0,85 = 8,6 watt
b. Saat beban lampu 15 watt P = V . I . cosϕ
= 180 . 0,06 . 0,85 = 9,18 watt
c. Saat beban lampu 20 watt P = V . I . cosϕ
= 180 . 0,07 . 0,85 = 10,7 watt
d. Saat beban lampu 22 watt P = V . I . cosϕ
= 185 . 0,07 . 0,85 = 11 watt
2. flywheel magnet modifikasi a. Saat beban lampu 7 watt
P = V . I . cosϕ = 180 . 0,07 . 0,85 = 10,71 watt
b. Saat beban lampu 15 watt P = V . I . cosϕ
= 180 . 0,08 . 0,85 = 12,24 watt
c. Saat beban lampu 20 watt P = V . I . cosϕ
= 190 . 0,08 . 0,85 = 12,92 watt
d. Saat beban lampu 22 watt P = V . I . cosϕ
= 195 . 0,08 . 0,85 = 13,26 watt
(2)
3.3 Hasil Perhitungan Daya DC dan AC
Tabel 4. Hasil pengukuran daya DC flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi
Tabel 5. Hasil pengukuran daya AC flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi
Hasil pengukuran daya dari data pengujian menunjukkan bahwa pada kecepatan putar flywheel magnet rata-rata 750 rpm daya DC dan daya AC yang dihasilkan flywheel magnet asli lebih kecil
magnet asli. Putaran turbin sangat berpengaruh pada besar kecilnya daya yang dihasilkan flywheel magnet walaupun diberi beban lampu yang sama.
(3)
Hasil pengujian daya DC dan daya AC pada flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi dapat juga dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 7. Diagram batang perhitungan daya DC terhadap beban lampu pada flywheel magnet asli
dan flywheel magnet modifikasi
Gambar 8. Diagram batang perhitungan daya AC terhadap beban lampu pada flywheel magnet asli
dan flywheel magnet modifikasi
Hasil perhitungan tersebut menjelaskan bahwa daya DC yang dihasilkan oleh flywheel magnet modifikasi lebih besar dibandingkan flywheel magnet asli. Daya AC yang dihasilkan oleh flywheel magnet modifikasi juga lebih besar dibandingkan flywheel magnet asli. Hal ini dikarenakan faktor jumlah gulungan lilitan flywheel magnet modifikasi lebih banyak dari pada jumlah gulungan lilitan flywheel magnet asli.
3.4 Perhitungan Daya Turbin Air Daya turbin air yang dihasilkan pada pengujian ini dapat dilihat pada tabel 6. Daya turbin air tersebut diperoleh dengan cara perhitungan sebagai berikut :
P =ρ .g.Q.h.ilt
= 1000 . 9,81 . (0,02 . 2 . 0,8) = 9810 . 0,03
= 294,30 watt
Tabel 6. Hasil perhitungan daya turbin air dengan pipa berdiameter 8,5 cm dan
kecepatan air 3 m/s
(4)
Gambar 9. Diagram batang hasil perhitungan daya yang dihasilkan oleh
turbin air
3.5 Perhitungan Energi Potensial Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air, turbin dan generator. Air adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam. Besarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada ketinggian jatuhan air dan debit air. Hubunganya dengan penampungan air maka head adalah beda ketinggian antara muka air pada penampungan air dengan muka air keluar dari turbin air.
Total energi yang tersedia dari suatu penampungan air merupakan energi potensial air yaitu :
Ep = mgh...(1) Sebelumnya mencari massa air (m) karena belum diketahui
V
m
ρ
...(2) Perhitungan energi potensial air pada
45
1000
m
m = 1000 . 45 = 45.000 kg Ep = mgh
= 45000 . 9,81 . 2 = 882900 joule
Perhitungan energi potensial air pada pipa :
l
D
V
(
41π
2)
= (1/4 . 3,14 . 8,5)2. 670 = 56,72 . 670
= 37999,88 cm3 = 0,038 m3
038
,
0
1000
m
m = 1000 . 0,038 = 38 kg Ep = mgh
= 38 . 9,81 . 2 = 745,56 joule
Total energi yang tersedia dari suatu penampungan air merupakan energi potensial air.
Tabel 7. Hasil perhitungan energi potensial air
(5)
3.7 Perhitungan Energi Kinetik
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro mengkonversikan energi air menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin air. Mikrohidro memanfaatkan energi potensial jatuhan air (head), semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Cara kerjanya cukup sederhana, energi air yang memutar turbin air, diteruskan untuk memutar flywheel magnet, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Berdasarkan prinsip tersebut perhitungan energi kinetik dapat dilakukan dengan mengacu pada debit air.
Perhitungan energi kinetik air pada sungai sebagai berikut :
2
2 1
mv Ek
= ½ . 45000 . (3)2 = 22500 . 9 = 202500 joule
Perhitungan energi kinetik air pada pipa sebagai berikut :
2
2 1
mv Ek
= ½ . 37,9 . (3)2 = 18,95 . 9 = 170,55 joule
Energi kinetik yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 8. Hasil perhitungan energi kinetik air
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro merupakan proses perubahan energi kinetik berupa kecepatan dan tekanan air yang digunakan untuk menggerakkan turbin air dan generator listrik hingga menghasilkan energi listrik.
Operasi pembangkitan listrik pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh) sama sekali tidak menghasilkan emisi. Berbeda dengan pembangkit listrik dengan batubara, yang menghasilkan emisi karbon dioksida. Oleh karena itu selain bisa menjadi energi alternatif, pemanfaatan aliran air sungai sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh) juga ramah terhadap lingkungan.
(6)
4. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian dan analisis Pemanfaatan aliran sungai Waduk Botok untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh) menggunakan turbin air tipe overshot di Waduk Botok, Mojodoyong, Kedawung, Sragen, Jawa Tengah dapat disimpulkan bahwa :
1. Hasil pengujian menunjukkan bahwa daya AC dan DC flywheel magnet modifikasi lebih besar dari pada daya AC dan DC flywheel magnet asli. 2. Daya DC yang dihasilkan flywheel
magnet asli saat dipasang beban lampu maksimal sebesar 12,40 watt, sedangkan flywheel magnet modifikasi sebesar 14,72 watt.
3. Daya AC yang dihasilkan flywheel magnet asli saat dipasang beban lampu maksimal sebesar 11 watt, sedangkan flywheel magnet modifikasi sebesar 13,26 watt.
DAFTAR PUSTAKA
Damastuti, Anya P. 1997. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro.
Sumber:http://www.elsppat.or.id/download /file/w8_a6.pdf. Diakses 25 Januari 2014.
Djajusman Hadi, S.Sos., M.AB dan kincir air kaki angsa dan inovasi listrik Mikrohidro.
Sumber: http://www.kendali.net/. Diakses 25 Januari 2014.
M. M Dandekar dan K.N. Sharma. 1991. Buku Pembangkit Listrik tenaga Air. Jakarta:Penerbit Universitas Indonesia
Marsudi, Djiteng. 2005. Pembangkit Energi Listrik.Jakarta : Penerbit Erlangga
Soetrisno. 1978. Fisika Dasar - Mekanika. Bandung: Penerbit ITB
Tri, Ali W. 2011. Perancangan pembangkit listrik tenaga mikrohidro (pltmh) dengan desain turbin air crossflow. Surakarta: Penerbit UMS
Satriyo, Puguh Adi, ST. 2004. Pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Untuk Daerah Terpencil. Jakarta: Puslitbang Iptekhan Balitbang Dephan