Perencanaan Governor Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ( Pltmh ) Daya 30 Kw
BAB II
DASAR TEORI
2.1
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi
pembangkit listrik yang mengunakan energi air. Kondisi air yang bisa
dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah
yang memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu serta instalasi.
Pembangkit listrik kecil yang dapat menggunakan tenaga air pada saluran
irigasi dan sungai atau air terjun alam, dengan cara memanfaatkan tinggi
terjunan (head, dalam m) dan jumlah debit airnya (m3/detik). Semakin
besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari istalasi maka semakin
besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.
PLTMH umumnya merupakan pembangkit listrik jenis run of river
dimana head diperoleh dengan cara mengalihkan aliran air sungai ke satu
sisi dari sungai tersebut selanjutnya mengalirkannya lagi ke sungai pada
suatu tempat dimana beda tinggi yang diperlukan sudah diperoleh. Air
dialirkan ke power house (rumah pembangkit) yang biasanya dibangun
dipinggir sungai. Air akan memutar sudu turbin (runner ), kemudian air
tersebut dikembalikan ke sungai asalnya. Energi mekanik dari putaran
poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator.
Pembangkit listrik tenaga air dibawah 200 kW digolongkan sebagai
PLTMH.
Universitas Sumatera Utara
Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan adanya air yang
mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai.
Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan
waktu (flow capacity) sedangan beda ketingglan daerah aliran sampai ke
instalasi dikenal dengan istilah head. Mikrohidro juga dikenal sebagai
white resources dengan terjemahan bebasnya yaitu ”energi putih”. Sebab
instalasi pembangkit listrik seperti ini mengunakan sumber daya yang
disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam
memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir.
Dengan perkembangan teknologi sekarang maka energi aliran air beserta
energi dari pengaruh perbedaan ketinggian dengan daerah tertentu (tempat
instalasi yang akan dibangun) akan dapat diubah menjadi energi listrik.
Mikrohidro hanyalah sebuah istilah. Mikro artinya kecil sedangkan
hidro artinya air. Dalam prakteknya istilah ini tidak merupakan sesuatu
yang baku namun Mikrohidro, pasti mengunakan air sebagai sumber
energinya. Yang membedakan antara istilah Mikrohidro dengan Minihidro
adalah output daya yang dihasilkan.
Mikrohidro dapat menghasilkan daya lebih rendah dari 100 kW,
sedangkan minihidro daya keluarannya berkisar antara 101 sampai 1000
kW. Secara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air
(sumber energi), turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas
tertentu disalurkan dengan ketinggian tertentu menuju rumah instalasi
(rumah turbin). Di rumah instalasi, air tersebut akan menumbuk turbin
dimana turbin akan menerima energi air tersebut dan mengubahnya
Universitas Sumatera Utara
menjadi energi mekanik berupa berputarnya poros turbin. Poros yang
berputar
tersebut
kemudian
ditransmisikan
ke
generator
dengan
mengunakan kopling. Dari generator akan dihasilkan energi listrik yang
akan masuk ke sistem kontrol arus listrik, sebelum dialirkan ke rumahrumah atau keperluan lainnya (beban). Begitulah secara ringkas proses
Mikrohidro merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi energi
listrik.
Peningkatan kebutuhan suplai daya ke daerah-daerah pedesaan di
sejumlah negara, sebagian untuk mendukung industri-industri dan
sebagian untuk menyediakan penerangan di malam hari. Kemampuan
pemerintah yang terhalang oleh biaya yang tinggi untuk perluasan jaringan
listrik, dapat membuat Mikrohidro memberikan sebuah sebuah alternatif
ekonomi ke dalam jaringan. Hal ini dikarenakan Skema Mikrohidro yang
mandiri dapat menghemat dari jaringan transmisi, karena skema perluasan
jaringan tersebut biasanya memerlukan biaya peralatan dan pegawai yang
mahal. Dalam kontrak, Skema Mikro Hidro dapat didisain dan dibangun
oleh pegawai lokal, dan organisasi yang lebih kecil, dengan mengikuti
peraturan yang lebih longgar dan menggunakan teknologi lokal, seperti
untuk pekerjaan irigasi tradisional atau mesin-mesin buatan lokal.
Pendekatan ini dikenal sebagai Pendekatan Lokal.
2.1.1. Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) pada dasarnya
memanfaatkan energi potensial air Gatuhan air). Semakin tinggi jatuhan
Universitas Sumatera Utara
air (head) maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah
menjadi energi listrik. Di samping faktor geografts yang memungkinkan,
tinggi jatuhan air ( head) dapat pula diperoleh dengan membendung aliran
air sehingga permukaan air menjadi tinggi.
Secara umum lay-out sistem PLTMH merupakan pembangkit jenis
run off river, memanfaatkan aliran air permukaan (sungai). Komponen
sistern PLTMH tersebut terdiri dari banaunan intake (penyadap) bendungan, saluran pembavia, bak pengendap dan penenang, saluran
pelimpah, pipa pesat, rumah pembangkit dan saluran pembuangan. Basic
lay-out pada perencanaan pengembangan PLTMH dimulai dari penentuan
lokasi intake, bagaimana aliran air akan dibawa ke turbin dan penentuan
tempat rumah pembangkit untuk rnendapatkan tinggi jatuhan (head)
optimum dan aman dari banjir.
2.1.2. Komponen-komponen Pembangkit Listrik Mikrohidro
Berikut komponen-komponen Pembangkit Listrik Mikrohidro
:
Gambar 2.1.2 Komponen Besar Sebuah Skema Mikrohidro
Universitas Sumatera Utara
a. Diversion Weir dan Intake (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake)
Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah
pembuka di bagian sisi sungai (‘Intake’ pembuka) ke dalam sebuah
bak pengendap (Settling Basin).
Gambar 2.1.2(a). Diversion Weir dan Intake
b. Settling Basin (Bak Pengendap)
Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir
dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk
melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.
Gambar 2.1.2(b). Settling Basin (Bak Pengendap)
Universitas Sumatera Utara
c. Headrace (Saluran Pembawa)
Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga
elevasi dari air yang disalurkan.
Gambar 2.1.2(c). Headrace (Saluran Pembawa)
d. Headtank (Bak Penenang)
Fungsi dari bak penenang adalah untuk mengatur perbedaan keluaran
air antara sebuah penstock dan headrace, dan untuk pemisahan akhir
kotoran dalam air seperti pasir dan ranting kayu.
Gambar 2.1.2(d). Headtank (Bak Penenang)
Universitas Sumatera Utara
e. Penstock (Pipa Pesat/Penstock)
Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke
sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah Turbin.
Gambar 2.1.2(e). Penstock (Pipa Pesat/Penstock)
f. Turbine and Generator (Turbin dan Generator)
Perputaran gagang dari roda dapat digunakan untuk memutar sebuah
alat mekanikal (seperti sebuah penggilingan biji, pemeras minyak,
mesin bubut kayu dan sebagainya), atau untuk mengoperasikan sebuah
generator listrik. Mesin-mesin atau alat-alat, dimana diberi tenaga oleh
skema hidro, disebut dengan ‘Beban’(Load).
Gambar 2.1.2(f). Turbine and Generator (Turbin dan Generator)
Universitas Sumatera Utara
Tentu saja ada banyak variasi pada penyusunan disain ini. Sebagai
sebuah contoh, air dimasukkan secara langsung ke turbin dari sebuah
saluran tanpa sebuah penstock. Tipe ini adalah metode paling sederhana
untuk mendapatkan tenaga air tetapi belakangan ini tidak digunakan untuk
pembangkit listrik karena efisiensinya rendah.
2.1.3. Kelebihan Dan Kekurangan PLTMH
Kelebihan- kebihan PLTMH sebagai berikut :
1. Merupakan pembangkit listrik dengan pemanfaatan
energi
terbarukan.
2. Biaya operasi yang relatip kecil karena tidak ada biaya bahan
bakar, hanya biaya pemeliharaan.
3. Sumber potensi yang banyak terdapat di Indonesia
4. Teknologi yang relatif sederhana dan mudah dioperasikan.
Sedangkan kekurangan sebuah PLTMH diantaranya adalah :
1. Lokasi potensi jauh dari beban, sehingga cenderung tidak
ekonomis
2. Harga onderdil yang cenderung mahal
3. Penentuan tarif yang menyulitkan karena pertimbangan sosial yang
dominan.
Universitas Sumatera Utara
2.2
Turbin Air
Tenaga air mulai digunakan oleh manusia sudah sekitar 2000 tahun
yang lalu yaitu ketika bangsa Yunani dan Romawi sudah mengenal kincir
air, yang mana mereka meletakkan kincir air itu secara horizontal (arah
poros kincir horizontal) di aliran sungai yang panjang. Kincir air ini
digunakan tenaganya untuk menggiling jagung dengan menggunakan roda
gigi. Tenaga air yang ditimbulkan oleh adanya energi potensial dan energi
kinetik yang dimiliki oleh arus sungai yang mengalir tersebut yang akan
memutar kincir air itu, oleh karena itu beroperasi penggilingan.
Penggilingan menjadi tugas yang utama dilakukan dengan tenaga air
kemudian, dan pada perkembangannya kincir ini kemudian dikembangkan
oleh bangsa-bangsa di Asia dan Eropa Timur pada masa setelah itu yaitu
sekitar abad ke 4.
Gambar 2.2. Kincir Air.
Universitas Sumatera Utara
Karena kincir air sudah terkenal di berbagai tempat di dunia pada
waktu itu, maka manusia mulai memikirkan tentang bagaimana cara
meningkatkan
kegunaan dari tenaga air tersebut. Manusia mulai
mengubah bentuk kincir air dari keadaan yang sebelumnya, hal ini
merupakan suatu langkah yang penting bagi perkembangan teknologi
kincir air pada waktu itu. Bentuk kincir pun mulai bervariasi ada yang
dipasang secara horisontal dengan arah putaran roda dari kiri ke kanan.
Pada awalnya, kincir air dipasang sedemikian sehingga pusat dari kincir
tersebut berada di atas permukaan air dan arus air akan menggerakkan
bagian bawah dari kincir tersebut sehingga kincir air dapat berputar.
Kemudian, mereka akan mencelupkan kincir di bawah permukaan air yang
melebihi dari orientasi yang sebelumnya. Pada abad ke 18, John Smeaton
menguji kedua-duanya orientasi di atas dan menemukan bahwa kincir
yang bekerja mendapatkan efisiensi yang lebih tinggi. Pada abad
sesudahnya para insinyur telah dapat menyempurnakan kincir air
menemukan dua peningkatan, diantaranya adalah sudu dari kincir air yang
dibengkokkan dapat bekerja lebih baik ,dan yang kedua adalah dapat
diketahui posisi yang lebih tepat dari roda sehingga dihasilkan kincir air
yang
efisien.
Pengembangan
ini
membantu
orang-orang
dalam
penggunaan dari kincir air yang sudah mempunyai tenaga yang lebih dari
sebelumnya. Tenaga yang lebih tersebut tidak hanya untuk menggiling
hasil panen seperti jagung dan gandum, tetapi juga dapat digunakan
sebagai tenaga untuk menggerakkan konveyor, sehingga masalah
pengangkutan di dalam suatu pengilingan dapat diatasi dengan
Universitas Sumatera Utara
penggunaan tenaga kincir air. Pada abad ke 19, turbin air telah ditemukan,
dan lambat laun mulai menggeser penggunaan dari kincir air. Manusia
mulai meninggalkan kincir air karena melihat bahwa turbin air jauh lebih
efisien dibanding dengan kincir air. Bagaimanapun, kincir air masih tersisa
di seluruh dunia sampai hari ini.
Di negara-negara berkembang, kebutuhan serta kemungkinan untuk
membuat turbin setempat kian meningkat. Peralatan, mesin-mesin, bahan
dan tenaga terlatih maupun staf teknis yang diperlukan telah tersedia, yang
belum ada hanyalah informasi dan know-hownya . Salah satu kategori
mesin yang digunakan untuk memanfaatkan tenaga air yang bisa dibuat
setempat adalah turbin air. Banyak dijumpai adanya tradisi maju di
beberapa negara dalam memproduksi, memasang dan mengoperasikan
penggilingan bertenaga air kecil. Di negara Nepal pada awal tahun 1970an telah dibangun dan dipasang beberapa Turbin Aliran Silang (TAS)
pertama. Beberapa selang kemudian dalam dekade yang sama sampai pada
tahun 1990-an, TAS mulai menyebar lebih dari 600 penggilingan
bertenaga air. Turbin Aliran Silang (TAS) adalah model yang paling
sederhana, sementara TAS memerlukan kisaran tinggi terjunnya rendah
dan debit air yang dibutuhkan sangat besar. Air yang mengalir mempunyai
energi yang dapat digunakan untuk memutar roda turbin, karena itu pusatpusat tenaga air dibangun di sungai-sungai dan di pegununganpegunungan. Pusat tenaga air tersebut dapat dibedakan dalam dua
golongan, yaitu pusat tenaga air tekanan tinggi dan pusat tenaga air
tekanan rendah.
Universitas Sumatera Utara
2.2.1 Klasifikasi Turbin Air
Turbin air dapat dikelompokkan dengan berbagai cara. Menurut H.
Grengg, jenis turbin dapat digolongkan menjadi tiga sesuai dengan range
dari head-nya, yaitu :
1. Turbin dengan head rendah.
2. Turbin dengan head medium.
3. Turbin dengan head tinggi.
Table 2.2.1. Pengelompokan Turbin.
High
Medium
Low
Head
Head
Head
Cross
Flow
Impulse
Pelton
Cross
Multi-Jet
Turbine
Turgo
Flow
Pelton
Turgo
Propeller
Reaction
Francis
Turbine
Kaplan
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2.1. Empat Macam Runner Turbin Konvensional
Sedangkan menurut cara kerjanya, maka terdapat dua jenis turbin yaitu :
1. Turbin Impuls (aksi).
2. Turbin Reaksi.
Universitas Sumatera Utara
1. Turbin Impuls (aksi).
Semua energi potensial air pada turbin ini dirubah menjadi menjadi energi
kinetis sebelum air masuk/ menyentuh sudu-sudu runner oleh alat
pengubah yang disebut nozel. Yang termasuk jenis turbin ini antara lain :
Turbin Pelton dan Turbin Cross-Flow.
2. Turbin Reaksi.
Pada turbin reaksi, seluruh energi potensial dari air dirubah menjadi energi
kinetis pada saat air melewati lengkungan sudu-sudu pengarah, dengan
demikian putaran runner disebabkan oleh perubahan momentum oleh air.
Yang termasuk jenis turbin reaksi diantaranya : Turbin Francis, Turbin
Kaplan dan Turbin Propeller.
2.2.2 Performance Turbin Cross-Flow
Model turbin yang direncanakan adalah Model Rakitan Turbin
Cross – Flow. Turbin Cross-Flow memiliki karakteristik yang spesifik
dibanding jenis penggerak turbin lainnya diantaranya ialah :
Universitas Sumatera Utara
Gambar. 2.2.2.(a). Model Rakitan Turbin Cross–Flow.
Turbin Cross-Flow adalah salah satu turbin air dari jenis turbin aksi
(impulse turbine). Prinsip kerja turbin ini mula-mula ditemukan oleh
seorang insinyur Australia yang bernama A.G.M. Michell pada tahun
1903. Kemudian turbin ini dikembangkan dan dipatenkan di Jerman Barat
oleh Prof. Donat Banki sehingga turbin ini diberi nama Turbin Banki
kadang disebut juga Turbin Michell-Ossberger (Haimerl, L.A., 1960).
Pemakaian jenis Turbin Cross-Flow lebih menguntungkan
dibanding dengan pengunaan kincir air maupun jenis turbin mikro hidro
lainnya. Penggunaan turbin ini untuk daya yang sama dapat menghemat
biaya pembuatan penggerak mula sampai 50 % dari penggunaan kincir air
Universitas Sumatera Utara
dengan bahan yang sama. Penghematan ini dapat dicapai karena ukuran
Turbin Cross-Flow lebih kecil dan lebih kompak dibanding kincir air.
Diameter kincir air yakni roda jalan atau runnernya biasanya 2 meter ke
atas, tetapi diameter Turbin Cross-Flow dapat dibuat hanya 20 cm saja
sehingga bahan-bahan yang dibutuhkan jauh lebih sedikit, itulah sebabnya
bisa lebih murah. Demikian juga daya guna atau effisiensi rata-rata turbin
ini lebih tinggi dari pada daya guna kincir air. Hasil pengujian
laboratorium yang dilakukan oleh pabrik turbin Ossberger Jerman Barat
yang menyimpulkan bahwa daya guna kincir air dari jenis yang paling
unggul sekalipun hanya mencapai 70 % sedang effisiensi turbin CrossFlow mencapai 82 % ( Haimerl, L.A., 1960 ). Tingginya effisiensi Turbin
Cross-Flow ini akibat pemanfaatan energi air pada turbin ini dilakukan dua
kali, yang pertama energi tumbukan air pada sudu-sudu pada saat air mulai
masuk, dan yang kedua adalah daya dorong air pada sudu-sudu saat air
akan meninggalkan runner. Adanya kerja air yang bertingkat ini ternyata
memberikan keuntungan dalam hal effektifitasnya yang tinggi dan
kesederhanaan pada sistim pengeluaran air dari runner. Kurva di bawah ini
akan lebih menjelaskan tentang perbandingan effisiensi dari beberapa
turbin konvensional
Universitas Sumatera Utara
Grafik 2.2.2. Effisiensi Beberapa Turbin dengan Pengurangan Debit
Sebagai Variabel
Dari kurva tersebut ditunjukan hubungan antara effisiensi dengan
pengurangan debit akibat pengaturan pembukaan katup yang dinyatakan
dalam perbandingan debit terhadap debit maksimumnya. Untuk Turbin
Cross Flow dengan Q/Qmak = 1 menunjukan effisiensi yang cukup tinggi
sekitar 80%, disamping itu untuk perubahan debit sampai dengan Q/Qmak
= 0,2 menunjukan harga effisiensi yang relatif tetap ( Meier, Ueli,1981).
Dari kesederhanaannya jika dibandingkan dengan jenis turbin lain,
maka Turbin Cross-Flow yang paling sederhana. Sudu-sudu Turbin Pelton
misalnya, bentuknya sangat pelik sehigga pembuatannya harus dituang.
Demikian juga runner Turbin Francis, Kaplan dan Propeller pembuatannya
harus
melalui
proses
pengecoran/tuang.
Universitas Sumatera Utara
Tetapi runner Turbin Cross Flow dapat dibuat dari material baja sedang
(mild steel) seperti ST.37, dibentuk dingin kemudian dirakit dengan
konstruksi las. Demikian juga komponen-komponen lainnya dari turbin ini
semuanya dapat dibuat di bengkel-bengkel umum dengan peralatan pokok
mesin las listrik, mesin bor, mesin gerinda meja, bubut dan peralatan kerja
bangku, itu sudah cukup.
Dari kesederhanaannya itulah maka Turbin Cross-Flow dapat
dikelompokan sebagai teknologi tepat guna yang pengembangannya di
masyarakat
pedesaan
memiliki
prospek
cerah
karena
pengaruh
keunggulannya sesuai dengan kemampuan dan harapan masyarakat.
Dari beberapa kelebihan Turbin Cross-Flow itulah, maka sampai
saat ini pemakaiannya di beberapa negara lain terutama di Jerman Barat
sudah tersebar luas, bahkan yang dibuat oleh pabrik Turbin Ossberger
sudah mencapai 5.000 unit lebih, sebagaimana diungkapkan oleh Prof.
Haimerl (1960) dalam suatu artikelnya sebagai berikut :
"Today, numerous turbines throughout the world are operating on the
Cross-flow principle, and most of these (more than 5.000 so far) have been
built by Ossberger"
Selanjutnya Prof. Haimerl (1960) menyatakan pula bahwa setiap
unit dari turbin ini dapat dibuat sampai kekuatan kurang lebih 750 KW,
dapat dipasang pada ketinggian jatuh antara 01 sampai 200 meter dengan
debit air sampai 3.000 liter/detik. Cocok digunakan untuk PLTMH,
Universitas Sumatera Utara
penggerak instalasi pompa, mesin pertanian, workshop, bengkel dan lain
sebagainya.
Turbin Cross-Flow secara umum dapat dibagi dalam dua tipe ( Meier,
Ueli, 1981 ) yaitu :
1.
Tipe T1, yaitu Turbin Cross-Flow kecepatan rendah .
2.
Tipe T3, yaitu Turbin Cross-Flow kecepatan tinggi.
Kedua tipe turbin tersebut lebih dijelaskan oleh gambar berikut:
Gambar 2.2.2.(b). Dua Tipe Turbin Cross–Flow.
2.2.3. Cara Mengoperasikan Turbin Cross-Flow
Cara mengoperasikan Turbin Cross-Flow, pertama kali buka pintu
utama di sekitar bendungan agar air dapat mengalir melalui kanal ke bak
penenang. Setelah permukaan air di kolam penampung naik setinggi 1,5
meter di atas mulut pipa pesat hingga sebagian air ada yang terbuang
Universitas Sumatera Utara
melimpah melalui saluran limpah, maka pada saat itu pula pintu di mulut
pipa pesat dibuka hingga pipa pesat penuh terisi namun pada saat itu air
tak dapat masuk turbin sebab katup di bawah di dalam posisi menutup
penuh. Selanjutnya sekarang kegiatan pengoperasian berlangsung di
rumah pembangkit. Bukalah katup secara berkala dengan perantaraan
regulator tangan sampai air dapat keluar dari nozel dan akhirnya
memutarkan runner. Setelah runner berputar normal, lepaskan pasak
penghubung katup – regulator, proses pengaturan katup ini selanjutnya
dilakukan oleh governor mekanis. Selama pengoperasian awal ini,
generator jangan dahulu dihubungkan dengan beban, namun setelah
governor bekerja secara normal baru generator dihubungkan dengan
beban. Untuk selanjutnya, penyesuaian pemakaian beban dengan
pembukaan katup bekerja secara otomatis yang dilakukan oleh governor.
2.2.4 Perbandingan Karakteristik Turbin Air
Kecepatan spesifik dari sebuah turbin juga dapat diartikan sebagai
kecepatan ideal, persamaan geometris turbin, yang menghasilkan satu
satuan daya tiap satu satuan head. Kecepatan spesifik tubin diberikan oleh
perusahaan (dengan penilaian yang lainnya) dan dan selalu dapat diartikan
sebagai titik efisiensi maksimum. Perhitungan tepat ini menghasilkan
performa turbin dalam jangkauan head dan debit tertentu.
Kecepatan spesifik setiap turbin mempunyai kisaran (range)
tertentu berdasarkan data eksperimen. Kisaran kecepatan spesifik beberapa
turbin air adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2.5. Kecepatan Spesifik Turbin.
Turbin Pelton
12 < ns< 25
Turbin Francis
60 < ns< 300
Turbin Crossflow
40 < ns< 200
Turbin Propeller
250 < ns< 1000
Kecepatan spesifik (ns), menunjukkan bentuk dari turbin itu dan
tidak berhubungan dengan ukurannya. Hal ini menyebabkan desain turbin
baru yang diubah skalanya dari desain yang sudah ada dengan performa
yang sudah diketahui. Kecepatan spesifik merupakan kriteria utama yang
menunjukkan pemilihan jenis turbin yang tepat berdasarkan karakteristik
sumber air.
Dengan mengetahui kecepatan spesifik turbin, maka perencanaan
dan pemilihan jenis turbin akan menjadi lebih mudah, bahkan dimensi
dasar turbin dapat diestimasi (diperkirakan).
Grafik 2.2.5. Perbandingan Karakteristik Turbin.
Universitas Sumatera Utara
DASAR TEORI
2.1
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
Mikrohidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi
pembangkit listrik yang mengunakan energi air. Kondisi air yang bisa
dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah
yang memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu serta instalasi.
Pembangkit listrik kecil yang dapat menggunakan tenaga air pada saluran
irigasi dan sungai atau air terjun alam, dengan cara memanfaatkan tinggi
terjunan (head, dalam m) dan jumlah debit airnya (m3/detik). Semakin
besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari istalasi maka semakin
besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.
PLTMH umumnya merupakan pembangkit listrik jenis run of river
dimana head diperoleh dengan cara mengalihkan aliran air sungai ke satu
sisi dari sungai tersebut selanjutnya mengalirkannya lagi ke sungai pada
suatu tempat dimana beda tinggi yang diperlukan sudah diperoleh. Air
dialirkan ke power house (rumah pembangkit) yang biasanya dibangun
dipinggir sungai. Air akan memutar sudu turbin (runner ), kemudian air
tersebut dikembalikan ke sungai asalnya. Energi mekanik dari putaran
poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator.
Pembangkit listrik tenaga air dibawah 200 kW digolongkan sebagai
PLTMH.
Universitas Sumatera Utara
Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan adanya air yang
mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai.
Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan
waktu (flow capacity) sedangan beda ketingglan daerah aliran sampai ke
instalasi dikenal dengan istilah head. Mikrohidro juga dikenal sebagai
white resources dengan terjemahan bebasnya yaitu ”energi putih”. Sebab
instalasi pembangkit listrik seperti ini mengunakan sumber daya yang
disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam
memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir.
Dengan perkembangan teknologi sekarang maka energi aliran air beserta
energi dari pengaruh perbedaan ketinggian dengan daerah tertentu (tempat
instalasi yang akan dibangun) akan dapat diubah menjadi energi listrik.
Mikrohidro hanyalah sebuah istilah. Mikro artinya kecil sedangkan
hidro artinya air. Dalam prakteknya istilah ini tidak merupakan sesuatu
yang baku namun Mikrohidro, pasti mengunakan air sebagai sumber
energinya. Yang membedakan antara istilah Mikrohidro dengan Minihidro
adalah output daya yang dihasilkan.
Mikrohidro dapat menghasilkan daya lebih rendah dari 100 kW,
sedangkan minihidro daya keluarannya berkisar antara 101 sampai 1000
kW. Secara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air
(sumber energi), turbin dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas
tertentu disalurkan dengan ketinggian tertentu menuju rumah instalasi
(rumah turbin). Di rumah instalasi, air tersebut akan menumbuk turbin
dimana turbin akan menerima energi air tersebut dan mengubahnya
Universitas Sumatera Utara
menjadi energi mekanik berupa berputarnya poros turbin. Poros yang
berputar
tersebut
kemudian
ditransmisikan
ke
generator
dengan
mengunakan kopling. Dari generator akan dihasilkan energi listrik yang
akan masuk ke sistem kontrol arus listrik, sebelum dialirkan ke rumahrumah atau keperluan lainnya (beban). Begitulah secara ringkas proses
Mikrohidro merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi energi
listrik.
Peningkatan kebutuhan suplai daya ke daerah-daerah pedesaan di
sejumlah negara, sebagian untuk mendukung industri-industri dan
sebagian untuk menyediakan penerangan di malam hari. Kemampuan
pemerintah yang terhalang oleh biaya yang tinggi untuk perluasan jaringan
listrik, dapat membuat Mikrohidro memberikan sebuah sebuah alternatif
ekonomi ke dalam jaringan. Hal ini dikarenakan Skema Mikrohidro yang
mandiri dapat menghemat dari jaringan transmisi, karena skema perluasan
jaringan tersebut biasanya memerlukan biaya peralatan dan pegawai yang
mahal. Dalam kontrak, Skema Mikro Hidro dapat didisain dan dibangun
oleh pegawai lokal, dan organisasi yang lebih kecil, dengan mengikuti
peraturan yang lebih longgar dan menggunakan teknologi lokal, seperti
untuk pekerjaan irigasi tradisional atau mesin-mesin buatan lokal.
Pendekatan ini dikenal sebagai Pendekatan Lokal.
2.1.1. Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) pada dasarnya
memanfaatkan energi potensial air Gatuhan air). Semakin tinggi jatuhan
Universitas Sumatera Utara
air (head) maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah
menjadi energi listrik. Di samping faktor geografts yang memungkinkan,
tinggi jatuhan air ( head) dapat pula diperoleh dengan membendung aliran
air sehingga permukaan air menjadi tinggi.
Secara umum lay-out sistem PLTMH merupakan pembangkit jenis
run off river, memanfaatkan aliran air permukaan (sungai). Komponen
sistern PLTMH tersebut terdiri dari banaunan intake (penyadap) bendungan, saluran pembavia, bak pengendap dan penenang, saluran
pelimpah, pipa pesat, rumah pembangkit dan saluran pembuangan. Basic
lay-out pada perencanaan pengembangan PLTMH dimulai dari penentuan
lokasi intake, bagaimana aliran air akan dibawa ke turbin dan penentuan
tempat rumah pembangkit untuk rnendapatkan tinggi jatuhan (head)
optimum dan aman dari banjir.
2.1.2. Komponen-komponen Pembangkit Listrik Mikrohidro
Berikut komponen-komponen Pembangkit Listrik Mikrohidro
:
Gambar 2.1.2 Komponen Besar Sebuah Skema Mikrohidro
Universitas Sumatera Utara
a. Diversion Weir dan Intake (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake)
Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah
pembuka di bagian sisi sungai (‘Intake’ pembuka) ke dalam sebuah
bak pengendap (Settling Basin).
Gambar 2.1.2(a). Diversion Weir dan Intake
b. Settling Basin (Bak Pengendap)
Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir
dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk
melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.
Gambar 2.1.2(b). Settling Basin (Bak Pengendap)
Universitas Sumatera Utara
c. Headrace (Saluran Pembawa)
Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga
elevasi dari air yang disalurkan.
Gambar 2.1.2(c). Headrace (Saluran Pembawa)
d. Headtank (Bak Penenang)
Fungsi dari bak penenang adalah untuk mengatur perbedaan keluaran
air antara sebuah penstock dan headrace, dan untuk pemisahan akhir
kotoran dalam air seperti pasir dan ranting kayu.
Gambar 2.1.2(d). Headtank (Bak Penenang)
Universitas Sumatera Utara
e. Penstock (Pipa Pesat/Penstock)
Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke
sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah Turbin.
Gambar 2.1.2(e). Penstock (Pipa Pesat/Penstock)
f. Turbine and Generator (Turbin dan Generator)
Perputaran gagang dari roda dapat digunakan untuk memutar sebuah
alat mekanikal (seperti sebuah penggilingan biji, pemeras minyak,
mesin bubut kayu dan sebagainya), atau untuk mengoperasikan sebuah
generator listrik. Mesin-mesin atau alat-alat, dimana diberi tenaga oleh
skema hidro, disebut dengan ‘Beban’(Load).
Gambar 2.1.2(f). Turbine and Generator (Turbin dan Generator)
Universitas Sumatera Utara
Tentu saja ada banyak variasi pada penyusunan disain ini. Sebagai
sebuah contoh, air dimasukkan secara langsung ke turbin dari sebuah
saluran tanpa sebuah penstock. Tipe ini adalah metode paling sederhana
untuk mendapatkan tenaga air tetapi belakangan ini tidak digunakan untuk
pembangkit listrik karena efisiensinya rendah.
2.1.3. Kelebihan Dan Kekurangan PLTMH
Kelebihan- kebihan PLTMH sebagai berikut :
1. Merupakan pembangkit listrik dengan pemanfaatan
energi
terbarukan.
2. Biaya operasi yang relatip kecil karena tidak ada biaya bahan
bakar, hanya biaya pemeliharaan.
3. Sumber potensi yang banyak terdapat di Indonesia
4. Teknologi yang relatif sederhana dan mudah dioperasikan.
Sedangkan kekurangan sebuah PLTMH diantaranya adalah :
1. Lokasi potensi jauh dari beban, sehingga cenderung tidak
ekonomis
2. Harga onderdil yang cenderung mahal
3. Penentuan tarif yang menyulitkan karena pertimbangan sosial yang
dominan.
Universitas Sumatera Utara
2.2
Turbin Air
Tenaga air mulai digunakan oleh manusia sudah sekitar 2000 tahun
yang lalu yaitu ketika bangsa Yunani dan Romawi sudah mengenal kincir
air, yang mana mereka meletakkan kincir air itu secara horizontal (arah
poros kincir horizontal) di aliran sungai yang panjang. Kincir air ini
digunakan tenaganya untuk menggiling jagung dengan menggunakan roda
gigi. Tenaga air yang ditimbulkan oleh adanya energi potensial dan energi
kinetik yang dimiliki oleh arus sungai yang mengalir tersebut yang akan
memutar kincir air itu, oleh karena itu beroperasi penggilingan.
Penggilingan menjadi tugas yang utama dilakukan dengan tenaga air
kemudian, dan pada perkembangannya kincir ini kemudian dikembangkan
oleh bangsa-bangsa di Asia dan Eropa Timur pada masa setelah itu yaitu
sekitar abad ke 4.
Gambar 2.2. Kincir Air.
Universitas Sumatera Utara
Karena kincir air sudah terkenal di berbagai tempat di dunia pada
waktu itu, maka manusia mulai memikirkan tentang bagaimana cara
meningkatkan
kegunaan dari tenaga air tersebut. Manusia mulai
mengubah bentuk kincir air dari keadaan yang sebelumnya, hal ini
merupakan suatu langkah yang penting bagi perkembangan teknologi
kincir air pada waktu itu. Bentuk kincir pun mulai bervariasi ada yang
dipasang secara horisontal dengan arah putaran roda dari kiri ke kanan.
Pada awalnya, kincir air dipasang sedemikian sehingga pusat dari kincir
tersebut berada di atas permukaan air dan arus air akan menggerakkan
bagian bawah dari kincir tersebut sehingga kincir air dapat berputar.
Kemudian, mereka akan mencelupkan kincir di bawah permukaan air yang
melebihi dari orientasi yang sebelumnya. Pada abad ke 18, John Smeaton
menguji kedua-duanya orientasi di atas dan menemukan bahwa kincir
yang bekerja mendapatkan efisiensi yang lebih tinggi. Pada abad
sesudahnya para insinyur telah dapat menyempurnakan kincir air
menemukan dua peningkatan, diantaranya adalah sudu dari kincir air yang
dibengkokkan dapat bekerja lebih baik ,dan yang kedua adalah dapat
diketahui posisi yang lebih tepat dari roda sehingga dihasilkan kincir air
yang
efisien.
Pengembangan
ini
membantu
orang-orang
dalam
penggunaan dari kincir air yang sudah mempunyai tenaga yang lebih dari
sebelumnya. Tenaga yang lebih tersebut tidak hanya untuk menggiling
hasil panen seperti jagung dan gandum, tetapi juga dapat digunakan
sebagai tenaga untuk menggerakkan konveyor, sehingga masalah
pengangkutan di dalam suatu pengilingan dapat diatasi dengan
Universitas Sumatera Utara
penggunaan tenaga kincir air. Pada abad ke 19, turbin air telah ditemukan,
dan lambat laun mulai menggeser penggunaan dari kincir air. Manusia
mulai meninggalkan kincir air karena melihat bahwa turbin air jauh lebih
efisien dibanding dengan kincir air. Bagaimanapun, kincir air masih tersisa
di seluruh dunia sampai hari ini.
Di negara-negara berkembang, kebutuhan serta kemungkinan untuk
membuat turbin setempat kian meningkat. Peralatan, mesin-mesin, bahan
dan tenaga terlatih maupun staf teknis yang diperlukan telah tersedia, yang
belum ada hanyalah informasi dan know-hownya . Salah satu kategori
mesin yang digunakan untuk memanfaatkan tenaga air yang bisa dibuat
setempat adalah turbin air. Banyak dijumpai adanya tradisi maju di
beberapa negara dalam memproduksi, memasang dan mengoperasikan
penggilingan bertenaga air kecil. Di negara Nepal pada awal tahun 1970an telah dibangun dan dipasang beberapa Turbin Aliran Silang (TAS)
pertama. Beberapa selang kemudian dalam dekade yang sama sampai pada
tahun 1990-an, TAS mulai menyebar lebih dari 600 penggilingan
bertenaga air. Turbin Aliran Silang (TAS) adalah model yang paling
sederhana, sementara TAS memerlukan kisaran tinggi terjunnya rendah
dan debit air yang dibutuhkan sangat besar. Air yang mengalir mempunyai
energi yang dapat digunakan untuk memutar roda turbin, karena itu pusatpusat tenaga air dibangun di sungai-sungai dan di pegununganpegunungan. Pusat tenaga air tersebut dapat dibedakan dalam dua
golongan, yaitu pusat tenaga air tekanan tinggi dan pusat tenaga air
tekanan rendah.
Universitas Sumatera Utara
2.2.1 Klasifikasi Turbin Air
Turbin air dapat dikelompokkan dengan berbagai cara. Menurut H.
Grengg, jenis turbin dapat digolongkan menjadi tiga sesuai dengan range
dari head-nya, yaitu :
1. Turbin dengan head rendah.
2. Turbin dengan head medium.
3. Turbin dengan head tinggi.
Table 2.2.1. Pengelompokan Turbin.
High
Medium
Low
Head
Head
Head
Cross
Flow
Impulse
Pelton
Cross
Multi-Jet
Turbine
Turgo
Flow
Pelton
Turgo
Propeller
Reaction
Francis
Turbine
Kaplan
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2.1. Empat Macam Runner Turbin Konvensional
Sedangkan menurut cara kerjanya, maka terdapat dua jenis turbin yaitu :
1. Turbin Impuls (aksi).
2. Turbin Reaksi.
Universitas Sumatera Utara
1. Turbin Impuls (aksi).
Semua energi potensial air pada turbin ini dirubah menjadi menjadi energi
kinetis sebelum air masuk/ menyentuh sudu-sudu runner oleh alat
pengubah yang disebut nozel. Yang termasuk jenis turbin ini antara lain :
Turbin Pelton dan Turbin Cross-Flow.
2. Turbin Reaksi.
Pada turbin reaksi, seluruh energi potensial dari air dirubah menjadi energi
kinetis pada saat air melewati lengkungan sudu-sudu pengarah, dengan
demikian putaran runner disebabkan oleh perubahan momentum oleh air.
Yang termasuk jenis turbin reaksi diantaranya : Turbin Francis, Turbin
Kaplan dan Turbin Propeller.
2.2.2 Performance Turbin Cross-Flow
Model turbin yang direncanakan adalah Model Rakitan Turbin
Cross – Flow. Turbin Cross-Flow memiliki karakteristik yang spesifik
dibanding jenis penggerak turbin lainnya diantaranya ialah :
Universitas Sumatera Utara
Gambar. 2.2.2.(a). Model Rakitan Turbin Cross–Flow.
Turbin Cross-Flow adalah salah satu turbin air dari jenis turbin aksi
(impulse turbine). Prinsip kerja turbin ini mula-mula ditemukan oleh
seorang insinyur Australia yang bernama A.G.M. Michell pada tahun
1903. Kemudian turbin ini dikembangkan dan dipatenkan di Jerman Barat
oleh Prof. Donat Banki sehingga turbin ini diberi nama Turbin Banki
kadang disebut juga Turbin Michell-Ossberger (Haimerl, L.A., 1960).
Pemakaian jenis Turbin Cross-Flow lebih menguntungkan
dibanding dengan pengunaan kincir air maupun jenis turbin mikro hidro
lainnya. Penggunaan turbin ini untuk daya yang sama dapat menghemat
biaya pembuatan penggerak mula sampai 50 % dari penggunaan kincir air
Universitas Sumatera Utara
dengan bahan yang sama. Penghematan ini dapat dicapai karena ukuran
Turbin Cross-Flow lebih kecil dan lebih kompak dibanding kincir air.
Diameter kincir air yakni roda jalan atau runnernya biasanya 2 meter ke
atas, tetapi diameter Turbin Cross-Flow dapat dibuat hanya 20 cm saja
sehingga bahan-bahan yang dibutuhkan jauh lebih sedikit, itulah sebabnya
bisa lebih murah. Demikian juga daya guna atau effisiensi rata-rata turbin
ini lebih tinggi dari pada daya guna kincir air. Hasil pengujian
laboratorium yang dilakukan oleh pabrik turbin Ossberger Jerman Barat
yang menyimpulkan bahwa daya guna kincir air dari jenis yang paling
unggul sekalipun hanya mencapai 70 % sedang effisiensi turbin CrossFlow mencapai 82 % ( Haimerl, L.A., 1960 ). Tingginya effisiensi Turbin
Cross-Flow ini akibat pemanfaatan energi air pada turbin ini dilakukan dua
kali, yang pertama energi tumbukan air pada sudu-sudu pada saat air mulai
masuk, dan yang kedua adalah daya dorong air pada sudu-sudu saat air
akan meninggalkan runner. Adanya kerja air yang bertingkat ini ternyata
memberikan keuntungan dalam hal effektifitasnya yang tinggi dan
kesederhanaan pada sistim pengeluaran air dari runner. Kurva di bawah ini
akan lebih menjelaskan tentang perbandingan effisiensi dari beberapa
turbin konvensional
Universitas Sumatera Utara
Grafik 2.2.2. Effisiensi Beberapa Turbin dengan Pengurangan Debit
Sebagai Variabel
Dari kurva tersebut ditunjukan hubungan antara effisiensi dengan
pengurangan debit akibat pengaturan pembukaan katup yang dinyatakan
dalam perbandingan debit terhadap debit maksimumnya. Untuk Turbin
Cross Flow dengan Q/Qmak = 1 menunjukan effisiensi yang cukup tinggi
sekitar 80%, disamping itu untuk perubahan debit sampai dengan Q/Qmak
= 0,2 menunjukan harga effisiensi yang relatif tetap ( Meier, Ueli,1981).
Dari kesederhanaannya jika dibandingkan dengan jenis turbin lain,
maka Turbin Cross-Flow yang paling sederhana. Sudu-sudu Turbin Pelton
misalnya, bentuknya sangat pelik sehigga pembuatannya harus dituang.
Demikian juga runner Turbin Francis, Kaplan dan Propeller pembuatannya
harus
melalui
proses
pengecoran/tuang.
Universitas Sumatera Utara
Tetapi runner Turbin Cross Flow dapat dibuat dari material baja sedang
(mild steel) seperti ST.37, dibentuk dingin kemudian dirakit dengan
konstruksi las. Demikian juga komponen-komponen lainnya dari turbin ini
semuanya dapat dibuat di bengkel-bengkel umum dengan peralatan pokok
mesin las listrik, mesin bor, mesin gerinda meja, bubut dan peralatan kerja
bangku, itu sudah cukup.
Dari kesederhanaannya itulah maka Turbin Cross-Flow dapat
dikelompokan sebagai teknologi tepat guna yang pengembangannya di
masyarakat
pedesaan
memiliki
prospek
cerah
karena
pengaruh
keunggulannya sesuai dengan kemampuan dan harapan masyarakat.
Dari beberapa kelebihan Turbin Cross-Flow itulah, maka sampai
saat ini pemakaiannya di beberapa negara lain terutama di Jerman Barat
sudah tersebar luas, bahkan yang dibuat oleh pabrik Turbin Ossberger
sudah mencapai 5.000 unit lebih, sebagaimana diungkapkan oleh Prof.
Haimerl (1960) dalam suatu artikelnya sebagai berikut :
"Today, numerous turbines throughout the world are operating on the
Cross-flow principle, and most of these (more than 5.000 so far) have been
built by Ossberger"
Selanjutnya Prof. Haimerl (1960) menyatakan pula bahwa setiap
unit dari turbin ini dapat dibuat sampai kekuatan kurang lebih 750 KW,
dapat dipasang pada ketinggian jatuh antara 01 sampai 200 meter dengan
debit air sampai 3.000 liter/detik. Cocok digunakan untuk PLTMH,
Universitas Sumatera Utara
penggerak instalasi pompa, mesin pertanian, workshop, bengkel dan lain
sebagainya.
Turbin Cross-Flow secara umum dapat dibagi dalam dua tipe ( Meier,
Ueli, 1981 ) yaitu :
1.
Tipe T1, yaitu Turbin Cross-Flow kecepatan rendah .
2.
Tipe T3, yaitu Turbin Cross-Flow kecepatan tinggi.
Kedua tipe turbin tersebut lebih dijelaskan oleh gambar berikut:
Gambar 2.2.2.(b). Dua Tipe Turbin Cross–Flow.
2.2.3. Cara Mengoperasikan Turbin Cross-Flow
Cara mengoperasikan Turbin Cross-Flow, pertama kali buka pintu
utama di sekitar bendungan agar air dapat mengalir melalui kanal ke bak
penenang. Setelah permukaan air di kolam penampung naik setinggi 1,5
meter di atas mulut pipa pesat hingga sebagian air ada yang terbuang
Universitas Sumatera Utara
melimpah melalui saluran limpah, maka pada saat itu pula pintu di mulut
pipa pesat dibuka hingga pipa pesat penuh terisi namun pada saat itu air
tak dapat masuk turbin sebab katup di bawah di dalam posisi menutup
penuh. Selanjutnya sekarang kegiatan pengoperasian berlangsung di
rumah pembangkit. Bukalah katup secara berkala dengan perantaraan
regulator tangan sampai air dapat keluar dari nozel dan akhirnya
memutarkan runner. Setelah runner berputar normal, lepaskan pasak
penghubung katup – regulator, proses pengaturan katup ini selanjutnya
dilakukan oleh governor mekanis. Selama pengoperasian awal ini,
generator jangan dahulu dihubungkan dengan beban, namun setelah
governor bekerja secara normal baru generator dihubungkan dengan
beban. Untuk selanjutnya, penyesuaian pemakaian beban dengan
pembukaan katup bekerja secara otomatis yang dilakukan oleh governor.
2.2.4 Perbandingan Karakteristik Turbin Air
Kecepatan spesifik dari sebuah turbin juga dapat diartikan sebagai
kecepatan ideal, persamaan geometris turbin, yang menghasilkan satu
satuan daya tiap satu satuan head. Kecepatan spesifik tubin diberikan oleh
perusahaan (dengan penilaian yang lainnya) dan dan selalu dapat diartikan
sebagai titik efisiensi maksimum. Perhitungan tepat ini menghasilkan
performa turbin dalam jangkauan head dan debit tertentu.
Kecepatan spesifik setiap turbin mempunyai kisaran (range)
tertentu berdasarkan data eksperimen. Kisaran kecepatan spesifik beberapa
turbin air adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2.5. Kecepatan Spesifik Turbin.
Turbin Pelton
12 < ns< 25
Turbin Francis
60 < ns< 300
Turbin Crossflow
40 < ns< 200
Turbin Propeller
250 < ns< 1000
Kecepatan spesifik (ns), menunjukkan bentuk dari turbin itu dan
tidak berhubungan dengan ukurannya. Hal ini menyebabkan desain turbin
baru yang diubah skalanya dari desain yang sudah ada dengan performa
yang sudah diketahui. Kecepatan spesifik merupakan kriteria utama yang
menunjukkan pemilihan jenis turbin yang tepat berdasarkan karakteristik
sumber air.
Dengan mengetahui kecepatan spesifik turbin, maka perencanaan
dan pemilihan jenis turbin akan menjadi lebih mudah, bahkan dimensi
dasar turbin dapat diestimasi (diperkirakan).
Grafik 2.2.5. Perbandingan Karakteristik Turbin.
Universitas Sumatera Utara