Jumal Teknik Energi, Vol 6 No 2 Tahun 2016 ISSN : 2089 -2527

RANCATTG BANGT]N TURBIN PELTON MIKROHIDRO

Abstraki

Kata Kunci : Turbin Pelton mikro, Efisiensi

I. PENDAHULUANBanyak Negara menyadari pentingnya

pemanfaatan sumber energi terbarukan sebagaipengganti energi tidak terbarukan seperti minyakbumi, batubara yang telah menimbulkan dampakyang men sak terhadap bumi, Dengan semakinmenipisnya cadangan energi tidak terbarukan,maka harganya akan semakin meningkat. Padasaat yang sama energi tidak terbarukan akanmelepas emisi karbon yang dapat menyebabkanpemanasan global.

Di tndonesia, masih banyak daerahpedalaman yang belum dilewati jaringan PLN.Daerah pedalaman ini menjadi tempat yangterisolasi dan bergantung pada pemakaian energitradisional yang tidak dapat diandalkan. Energitertarukan menjadi solusi praktis terhadapkebutuhan energi di pedesaan dan dapat mudahdiimplementasikan.

Banyak alasan mengapa energiterbarukan menjadi pilihan, diantaranya: tersediasecara melimpah; tidak akan habis; relatif tidakmahal; mudah implementasinya; ramahlingkungan, tidak menimbulkan polusi; tidakmemerlukan perawatan yang komplek dan dapat

memberikan peluang kemandirian kepadamasyarakat pedesaan.

Energi tenaga air merupakan salah satuenergi terbarukan [t]. Energi air merupakansumber energi yang ramah lingkungan. Aliranair diarahkan rmtuk menggerakkan turbin yangakan menghasilkan energi listrik yang disebutenergi tenaga air. Energi tenaga air mengubahenergi potensial yang terdapat didalam air.Aliran air yang mengandung energi potensial iniselanjutnya dialirkan ke turbin yang dikopeldengan generator dan akan menghasilkan energilistrik. Jenis tenaga air ini digolongkanberdasarkan head (ketinggian jatuh air),kapasitas, desain dan jaringan dayanya.

lndonesia sangat cocok memanfaatkantenaga air, mengingat potensinya sangat hsar.Banyak pedesaan Indonesia yang belumterjangkau jaringan listrik dan memiliki potensitenaga air, sangat cocok diban$m mikohidroatau picohidro l2l. Pembargkit listrikmikrohidro dapat mengurangi emisi bahan bakarfosil. Pembangkit mikohidro menggunakansumber daya energi terbarukan yang gratis, tidakada limbah. Pembangkit energi listrik

510

Maridjo, Bamtrarg Puguh, Shmeto, Budi Suhsrto, AbdulrahmanJunrsan Teknik Konversi Energi, Politehik Negeri Bandung

Jalan geger kalong Hilir, Ciwarug4 BandungEmail : mmaridjo@email.com

Pembangkit listrik tenaga air skala kecil, saat ini banyak diknbangkan di Negara berkembang, baikskala minihidro, mikro maupun picohidro. Saat ini Wmbangunan tenaga qir skala kecil yong termasuk klompokenergi terbarukan lagi gencar dikembongkan di lndone;sia. Pembongunan p sdl tenaga air skala kzcil ini dibuatuntuk memenuhi kbuuhan energi lktrik di pedesaan yang belum ada jaringan listrik dori PLN. Penelitian iniditujukan untuk mengklrji pemblatan dari desain, pembudan, pemosangan, pengoperasian da, pengujianpembangkit tenaga listrik skala kecil jenis picohidro Pelton. Jenis turbin yang di buot dan diuji jenis turbin peltonsufu mangkolt turbin ini dirancang dengan kapasilas debit 4 liter/detik d<tn head 5 meler yqng menghosilkan turbinpelton dengan sudu 17 buah, diameter runner 27 cm, dan dianeter nosel 20 mm. Turbin pelton, diuji funganvariasi beban a uk bakaon l@tup tedentu untuk mengerahui kinerja turbin. Adapun hosil pengjian tufiin peltontntuk bukaan kttap pemth adelqh 41,38 watt pads pttaran 45E rpm don menghosilkan ertsiensi turbin sebesqr24,81%_

Jurnal Teknil Energi, Vol 6 No 2 Tahun 2016

mikohidro dapar menyuplai listrik tanpamempengaruhi kualitas air.

Pada rancang bangun simulasipembangkit lisrrik picohidro dipilih jenis turbinPelton. Turbin Pelton ini merupakan turbin aksialau impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu setmangkol, yang diputar oleh pancaran air yangdisemprotkan dari satu atau lebih alat yangdisebut nosel

2. METODOLOGITahapan rancanganDalam melakukan rancang bangun, tahapanyang dilakukan sebagai berikut :

l. PerancanganTahap ini terdiri dari beberapa kegiatandiantaranya perancangan untuk menentukandimensi turbin, pemilihan bahan, danmembuat gambar kerja sesuai dimensi yangtelah ditentukan.

2. Pembuatan peralatan simulasi pembangkitlistrikTahap pembuatan komponen turbin sesuaihasil rancangan dan dilanjutkan denganperakitan sehingga sistem pembangkit listrikterbangun.

3. Pengujian peralatanPengujian yang akan dilakukan adalahpengujian dari fungsi komponen dan kinerjaperalatan, metode yang dipilh yaitu denganvariasi beban untuk bukaan katup tertentu.

PerancanganTurbin Pelton

Perhitungan rancangan dapat dihitungmenggunakan persamaan berikut [2][3] :

Nosel, mangkok dan runner turbin :

I ) Kecepatan pancaran air keluar nozel

C:-: kc x 2xgxH(kc =KoefisienNozel -0.% 0.98)Dimana :

g - gravitasi (m/det2)H - head /tinggi tekan (m)Z) KecepatanKelilingrunner

U:kuxKu=koefisien=0,453) Persamaaan Daya

|SSN : 2089 -2527

Phidrotik: PSQHp - density

Q - laju aliran4) Diameter Nozel

dn 4xQtlnxCT

DI X ?rr-r,t roI

n - putaran6) JtrnlahBuckzt

ttXDzxd

7) DimensiBac,terlmangkoko Lebar rmangkok

b=3ZXdo. Kedalaman mangkok

t:O,9xd.o Lebar bukaan mangkok

4:7.Jxdn. Panjangmangkok

h:L7 x4Perancangan PormTurbin

Perancangan diameter poros turbinmenggunakan persamaan sebagai berikut [5]:

l) Daya yang akan diterima oleh turbinPd : f"r< Pt*+in

f" adalah factor koreksi daya yang akan

ditransmisikan, adapun nilai .f! sendiri

diambil dari koefisien tergantung nilaidaya yang di trasnmi sikan.

2) Momen punter maksimal.

r -- (s.74x1os) x--&-4i*ror

3) Tegangan geser maksimal.oB

" 'flx

S

4) Diameter Poros5.1 ,

Do:I=xKrxClx4;2xgxH

511

5) Diarneter Runner50xuxi

Jurnal Teloik Energi, Vol 6 No 2 Tohun 2016 ISSN : 2089 -2527

Tabel l. Hasil rancangan

Kecepatan pancaran air keluar nosel

Kecepatan Keliling nrnner

Diameter Nozel

Diameter Lingkaran tusuk

Jumlah Mangkok

Dimensi Sudu

o Lebar Mangkok (b)

. Tinggi Mangkok (h)

o Kedalaman Mangkok @

. Lebar Bukaan Mangkok (a)

o Kelonggaran Cetakan Mangkok (k)

. Diameter Luar Runner (Do)

. Jarak Pusat Pancaran AirPoros turbin :

Diameter Poros

5cm

4-2 cm

1.8 cm

2,4 cm

2-2 cm

27 cm

2.4czn

1.3 cm

Gamtrar I . lnstalasi pengujian

512

9.6 m/s

4.55 r/s20 mm

22 cm

t7

Jurnal Teknik Energi, Vol 6 No 2 Talrun 2016

HASIL DAN PEMBAHASAII

Hasil rancengan

Hasil rancangan berdasarkan asumsi debit airyang tersedi4 head dan putaran generatorsebagai berikut :

. Debit air yang akan digunakan untuk masukke turbin

(Q) t a.oa4 n' ld.dt,

o Head= 5 meter. Asumsi putaran generator adalah 400 rpm

Pengujian dan hasilUntuk mengetahui kinerja dari turbin yangdibuat maka dilakukan pengujiarl Metodepengujian dengan kondisi variasi beban padabukaan katup tertentu Instalasi pengujianseperti gambar l.Hasil pengujian turbin pelton sudu mangkokdengan Head 5 meter, Debit maksimal 3,4Iiter/detilq menggunakan I buah nozle dan diujidengan variasi beban pada bukaan katup 50olo

dan l00oZ adalah sebagai berikut:

Hubungan Antara Bukaan katup danPu ta ran

Putadr *dEd.D &lhn Y6trp

?5-!-Er

IIII

Gambar 2. Grafik putaran terhadap bukaan katup

Dari grafik dapat disimpulkan bahwa semakinbesar bukaan katup maka semakin tinggi pulaputaran turbinnya- Hal ini disebabkan oleh debitair yang keluar semakin besar karena semakinbesar bukaan katup. Debit air yang lebih besarakan memberikan dorongan yang lebih kuat

ISSN : 2089 -2527

terhadap sudu-sudu turbin sehingga putaran

turbin semakin cepat. Pada grafik didapatputaran tertinggi adalah 618 rpm pada bukaan

katup l00o/o.

Hubungan Antara Putarrn dan Torsi

PutaGn T€rhadap ftoi

t

a

Gambar 3 . Grafik putaran terhadap torsi

Bisa dilihat pada grafik bahwa semakin besartorsi maka putaran akan semakin turun. Hal inidisebabkan oleh beban yang diberikan semakinbesar dan membuat putaran turbin menurun.Pada grafik didapat torsi terbesar yaitu pada

bukaan katup l00o/o dengan Torsi 0,86 Nm padaputaran 458 rpm.

Hubungan Antara Putaran dan Daya Poros

Exi-ar,s.

't-,fF)a b,,x a htan

- r.+E- a4- rdr-!-r.rt

Gambar 4. Grafik putaran terhadap daya poros

Bisa dilihat pada grafik bahwa daya poros akansemakin naik jika putaran turbin turun hal iniakibatkan karena pembebanan dari tanpa bebanhingga beban 13,5 kg dan setelah mencapai titikoptimum daya menurun. Pada Grafik saatbukaan 50% daya maksimum yang dihasilkanadalah 13,55 watt pada putaran 300 rpmsedangkan saat bukaan katup 100% dayamaksimum yang dihasilkan adalah 41,38 watt

hrtaran tarhadap Day"d pol6

FI

=

ll---r-t---r--f__lr---T_---tt

ll+Lt- tt

----r---T__l

Eo

5r3

Jurnal Teknik Energi, Vol 6 No 2 Tahu 2016

pada putaran 458 rpm, daya yang dihasilkantergantung dari torsi dan putaran, semakin besartorsi semakin rendah putarannya, begitu jugasebaliknya.

Hubungan Antara Putaran dan Elisiensi

Efi fensi Terhadap Putardn

E roo

{r'-250 :b fr ao atc 50 55a 6ao 5to

Gambar 5. Grafik Efisiensi terhadap putaran

Grafik diatas merupakan hubungar antaraefisiensi terhadap putaran turbin (rpm). Bisadilihat pada grafik bahwa efisiensi turbinterbesar pada putaran tertentu. Hal inidisebabkan karena beban yang tinggi akanmempengaruhi putaran dan efisiensi, beban yangtinggi akan menurunkan putaran turbin danmenaikkan efisiensi pada aliran air tertentu.Pada grafik didapat efisiensi tertinggi yaitu padabukaan katup 1007o dengan efisiensi 24,81olodengan putaran 458 rpm-

ISSN : 20E9 -2527

KESIMPULANTurbin Pelton hasil rancangan mempunyai sudu17 buah, diameter runner 27 cm, dan diameternosel 20 mm. Hasil pengujian turbin peltonuntuk bukaan katup penuh adalah 41,38 wattpada putamn 458 rpm dan menghasilkanefisiensi turbin seLnsar 24,8lYo-

t r.l

12.l

t3.l

DAFTARPUSTAKAImam Kholiq, "Pemanfaatan EnergiAlternatif Sebagai Energi TerbarukqnUntuk Mendukung Subtitusi Bbm", JumalIPTEK Vol.l9 No. 2, Desember 2015,ISSN: l4l l-7010, eJSSN: 2477-507XMade Suard4 "Kajian Teknis danEkonomis Potensi Pembangkit ListrikTenaga Mikro-Hidro di Bali", JumalIlmiah Teknik Mesin, CakraM Vol.3No.2. Oktober 2009 (184-193)M. Edy Sunarto, Markus Eisenring. 1994."Turbin Pelton Mikro", Yogyakana:MHPG ANDI OFFSET.Abdulrahman, Maridjo, "PembuatanTurbin Pelton"Sularso, "Dasar Perencanaan danpemilihan Elemen Mesin", PradnyaParamita- 1987

t4.l

ts.l

.*'loi

-t rv.Gl-rI{-t{Y.D&.r5o*l

514