Uji Eksperimental Turbin Kaplan Analisa Perbandingan Variasi Jumlah Sudu Pada Sudut Guide Vane 45

15

BAB I

PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Dalam menjalankan aktivitasnya sehari-hari, manusia selalu menggunakan
tenaga listrik untuk berbagai keperluan. Listrik merupakan energi yang sangat
vital bagi kehidupan manusia. Energi listrik yang digunakan dapat diperoleh dari
berbagai macam pemanfaatan. Diantaranya adalah pemanfaatan air yang bisa
digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik.
Seiring dengan makin besarnya pertumbuhan penduduk di Negara ini dan
perkembangan teknologi yang semakin canggih maka pasokan listrik untuk tiap
daerah juga akan semakin tinggi. Namun masih ada kita jumpai daerah pedesaan
yang belum mendapat pasokan listrik dari PLN. Ketidakmerataan pasokan listrik
tersebut membuat pertumbuhan ekonomi tidak merata dan membuat masyarakat
pedesaan sulit untuk melakukan aktivitasnya. Tingginya pertumbuhan permintaan
akan tenaga listrik tidak dapat diimbangi oleh pertumbuhan penyedian tenaga
listrik menyebakan krisis penyediaan listrik dibeberapa daerah dan menghambat
perkembangan perekonomian bebearapa daerah.
Indonesia adalah Negara kepulauan dengan jumlah pulau yang mencapai

ribuan. Dari sekian banyak pulau tersebut belum semua pulau yang dihuni
manusia dapat menikmati listrik. Akibat sulitnya lokasi yang tidak dapat
dijangkau oleh jaringan listrik PLN, secara sosial lingkungan timbul kesenjangan
perekonomian, pendidikan, dan kesehatan.
Kemajuan teknologi sekarang banyak dibuat peralatan-peralatan yang
inovatif dan tepat guna. Salah satu contoh dalam bidang teknik mesin terutama

Universitas Sumatera Utara

16

dalam bidang konversi energi dan pemanfaatan alam sebagai sumber energi.
Diantaranya adalah pemanfaatan air yang bisa digunakan untuk menghasilkan
listrik.
Sebagai upaya untuk memenuhi kebutuhan akan tenaga listrik sekaligus
penanggulangan kondisi krisis penyediaan tenaga listrik di beberapa daerah.
Indonesia dengan wilayahnya yang beriklim tropis dengan curah hujan yang
tinggi dan kondisi topografi yang bergunung-gunung dengan aliran sungai yang
berpotensi untuk dikembangkan sebagai pembangkit tenaga listrik. Potensi ini
sebagian besar tersebar didaerah pedesaan, sementara diperkirakan masih banyak

penduduk desa yang belum menikmati energi listrik sehingga sangat tepat untuk
mengembangkan pembangkit tenaga listrik.
Tenaga air adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir. Energi
yang dimiliki air dapat dimanfaatkan dan digunakan dalam wujud energi mekanis
maupun energi listrik. Pemanfaatan energi air banyak digunakan dengan
menggunakan kincir air dan turbin air yang memanfaatkan adanya suatu air terjun
atau aliran air disungai.
Salah satu opsi dalam pengembangan sektor energi adalah pemanfaatan
Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro (PLTM) dan Pembangkit Listrik Tenaga
Mikro Hidro (PLTMH) untuk daerah terpencil yang tidak terjangkau oleh jaringan
listrik PLN. Pembangunan PLTM dan PLTMH tidak memerlukan relokasi tempat
tinggal masyarakat setempat akibat pembuatan bendungan atau waduk. Lebih
jauh, pemanfaatan PLTM dan PLTMH diharapkan dapat menyediakan tenaga
listrik yang murah dan ramah lingkungan serta dapat berdampak pada kesadaran
masyarakat untuk melestarikan hutan sebagai penjaga kelestarian sumber daya air.

Universitas Sumatera Utara

17


Mikrohidro merupakan pembangkit listrik skala kecil, sehingga mudah
untuk diterapkan pada masyarakat, peralatan yang digunakan sederhana, serta
kecilnya areal tanah yang digunakan untuk pengoperasian mikrohidro. Hal ini
merupakan salah satu keunggulan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro, yaitu
tidak menimbulkan kerusakan lingkungan. Mengingat masih besarnya potensi
tenaga air yang belum termanfaatkan, maka saat ini rekayasa mikrohidro masih
sangat dibutuhkan khususnya dalam pemanfaatan potensi pembangkit tenaga
listrik.
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 memiliki kapasitas aliran dan
ketinggian tertentu dari instalasi. Semakin besar kapasitas aliran maupun
ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan
untuk menghasilkan energi listrik.
Biasanya Mikrohidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa 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 ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi dikenal
dengan istilah head. Mikrohidro juga dikenal sebagai white resources dengan
terjemahan bebas bisa dikatakan "energi putih". Dikatakan demikian karena

instalasi pembangkit listrik seperti ini mengunakan sumber daya yang telah
disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam
memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan
teknologi sekarang maka energi aliran air beserta energi perbedaan ketinggiannya

Universitas Sumatera Utara

18

dengan daerah tertentu (tempat instalasi akan dibangun) dapat diubah menjadi
energi listrik.
Seperti dikatakan di atas, Mikrohidro hanyalah sebuah istilah. Mikro
artinya kecil sedangkan hidro artinya air. Dalam, prakteknya istilah ini tidak
merupakan sesuatu yang baku namun bisa dibayangkan bahwa Mikrohidro, pasti
mengunakan air sebagai sumber energinya. Yang membedakan antara istilah
Mikrohidro dengan Minihidro adalah output daya yang dihasilkan. Mikrohidro
menghasilkan daya lebih rendah dari 1 MW, sedangkan untuk minihidro daya
keluarannya berkisar antara 1 sampai 5 MW. Secara teknis, Mikrohidro memiliki
tiga komponen utama yaitu air (sumber energi), turbin dan generator. Air yang
mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dari ketinggian tertentu menuju

rumah instalasi (rumah turbin / power house ). Di rumah instalasi, air tersebut
akan menumbuk turbin dimana turbin sendiri dipastikan akan menerima energi air
tersebut dan mengubahnya 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 rumah-rumah atau
keperluan lainnya (beban).
Kebanyakan PLTMH dibangun dengan sistim run off river, tidak dengan
kolam tando ( reservoir ) dimana air sungai dialihkan dengan menggunakan dam
yang dibangun memotong aliran sungai, sehingga daya yang dibangkitkan
tergantung dari debit air sungai. Akan tetapi biaya pembangunan run off river
lebih ekonomis dibandingkan dengan sistim reservoir yang memerlukan
bedungan yang besar dan area genangan yang luas.

Universitas Sumatera Utara

19

1.2 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitian ini dibagi menjadi atas tujuan umum dan tujuan khusus :

1.2.1 Tujuan Umum
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk lebih mengetahui dan memahami
aplikasi ilmu yang diperoleh dari bangku kuliah terutama dari mata kuliah
energi air.
1.2.2 Tujuan Khusus
Secara khusus tujuan penelitian ini adalah :
1. Untuk menghitung daya air.
2. Untuk menghitung putaran poros turbin.
3. Untuk menghitung torsi pada poros turbin.
4. Untuk mengetahui kapasitas daya listrik yang dihasilkan.
5. Untuk menghitung daya dan efisiensi turbin dengan variasi jumlah sudu
runner.

1.3 BATASAN MASALAH
Untuk memberikan gambaran yang lebih jelas mengenai masalah yang
dikaji dalam penulisan skripsi, maka perlu kiranya diberikan batasan masalah
sebagai berikut :
1) Jenis turbin air yang diuji adalah jenis Propeller atau Kaplan.
2) Jumlah variasi sudu runner = 4, 5 dan 6 dengan kapasitas aliran 0,0528
m3/menit.

3) Sudut guide vane yang digunakan adalah sebesar 45o.
4) Aliran fluida dalam steady flow dengan memanfaatkan kinerja pompa.

Universitas Sumatera Utara

20

5) Transmisi menggunakan sabuk dan puli dengan gerakan sabuk terbuka.
6) Perancangan tidak termasuk pemilihan material.

1.4 METODOLOGI PENELITIAN
1) Studi Literatur
Berupa studi kepustakaan dengan mempelajari buku-buku, jurnal-jurnal,
artikel maupun karya-karya ilmiah yang terkait, baik yang bersumber dari
media cetak, elektronik maupun dari internet.
2) Diskusi Interaktif
Melakukan diskusi dalam bentuk tanya-jawab antara mahasiswa dan dosen
pembimbing menyangkut hal-hal yang berkaitan dengan rancang bangun
instalasi ini serta memecahkan permasalahan yang dihadapi secara
bersama.

3) Rancang Bangun Instalasi Dan Alat Penelitian
Perancangan serta pembuatan turbin Kaplan dimana turbin ini akan di uji
untuk di analisa data hasil dari pengujian tersebut.

1.5 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Bagi

peneliti, dapat menambah wawasan dan pengetahuan serta

pengalaman dalam proses pengujian performansi dan efisiensi pada
turbin kaplan.

Universitas Sumatera Utara

21

b. Bagi akademik, penelitian ini dapat dijadikan sebagai referensi
tambahan dalam melakukan riset pada mesin fluida khususnya turbin
kaplan.


1.6 KELUARAN SKRIPSI
Keluaran skripsi ini diharapkan akan menghasilkan:
1) Alat pengujian Turbin Kaplan yang dapat dioperasikan dengan pengunaan
kinerja satu unit pompa, pengunaan tiga buah variasi jumlah sudu (4, 5 dan
6 runner blade), dan pengunaan sudut guide vane sebesar 45o.
2) Buku skripsi akan digunakan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan
gelar Sarjana Teknik dari Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN
Agar penyusunan skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan
mempermudah pembaca memahai tulisan ini, maka skripsi ini dibagi dalam
beberapa bagian yaitu:
BAB I : PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang dari judul skripsi yang
telah ditetapkan, tujuan, manfaat, batasan masalah, sistematika penulisan, dan
metodologi penulisan skripsi.
BAB II : STUDI LITERATUR
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori yang berhubungan dengan

penulisan skripsi. Dasar teori didapatkan dari berbagai sumber, diantaranya

Universitas Sumatera Utara

22

berasal dari : buku - buku pedoman, jurnal, paper, tugas akhir, e-mail, e-book, dan
e-news.
BAB III: METODOLOGI DAN ALAT PENELITIAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai metode dan alat penelitian yang akan
digunakan untuk menyelesaikan penulisan skripsi. Pada bab ini juga akan dibahas
mengenai langkah-langkah perancangan, instalasi dan analisa data yang akan
digunakan untuk menyelesaikan permasalahan dari topik yang diangkat.
BAB IV: ANALISA DATA DAN HASIL PENGUJIAN
Pada bab ini akan dianalisa dan dibahas mengenai data-data yang telah
diperoleh dari pengujian yang telah dilakukan.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisi kesimpulan dari penulisan tugas akhir dan saran-saran.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN


Universitas Sumatera Utara