ALAT PERAGA TENAGA PASANG SURUT ( TIDAL POWER )

UNTUK MATA KULIAH ENERGI BARU DAN TERBARUKAN

( NEW AND RENEWABLE ENERGY)

Oleh

Eko Suyadi

NIM: 612008081

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Juli 2015

i

INTISARI

Penelitian dalam skripsi ini adalah untuk merealisasikan suatu alat miniatur

Tenaga Pasang Surut Air Laut sebagai alat peraga mata kuliah Energi Baru dan

Terbarukan, Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya

Wacana. Alat peraga ini bekerja dengan menggerakkan turbin cross flow untuk

memutar generator menggunakan sumber dari aliran air oleh pompa listrik 125 W.

keluaran dari generator berupa tegangan, arus, daya dan energi ditampilkan dalam

display 7 segment.

Turbin yang dipakai adalah jenis cross flow dengan diameter 13 cm dan tinggi

10 cm. Turbin ini memiliki 11 sirip dan menghasilkan daya sebesar 3.02 W. Dengan

debit air yang dihasilkan oleh pompa air sebesar 0.3676 liter/detik. Tegangan keluaran

pada generator tanpa beban setelah di step up adalah 5.0 VDC, sedangkan daya

keluaran menggunakan beban resistor agar tegangan stabil 5 VDC yaitu berupa resistor

470 Ω menghasilkan arus 10 mA dan daya sebesar 49 mW. Efisiensi keseluruhan sistem

sebesar 1.7 %.

ii

ABSTRACT

The research in this thesis is to realize a miniature tool Tidal Power Sea as props

course New and Renewable Energy, Electronics and Computer Engineering Faculty of

the Satya Wacana Christian University. Props is working with cross flow turbine to turn

a generator using the source of the water flow by an electric pump 125 W. output of the

generator in the form of voltage, current, power and energy displayed in the 7 segment

display.

Turbine used is the type of cross flow with a diameter of 13 cm and 10 cm high.

This turbine has 11 fins and generating power by 3.02 W. With the discharge of water

produced by the water pump at 0.3676 liters / sec. The output voltage at no-load

generator in the step-up is after 5.0 VDC, while the output power using a load resistor

so that a stable voltage 5 VDC in the form of 470 Ω resistor generates a current of 10

mA and a power of 49 mW. The overall efficiency of the system amounted to 1.7%.

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala

rahmat karunia yang senantiasa penulis terima dalam menyelesaikan perancangan serta

penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknik

Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.

Pada kesempatan ini penulis juga hendak mengucapkan terima kasih kepada

berbagai pihak yang baik secara langsung maupun tidak, yang telah membantu penulis

dalam menyelesaikan skripsi ini :

1. Tuhan yang Maha Esa atas semua berkat yang tak terkira sehingga penulis

dapat menyelesaikan skripsi ini.

2. Kedua orang tua, Terima kasih untuk segala dukungan dalam materi dan doa

dalam pengerjaan skripsi ini.

3. Bapak Deddy Susilo, M.Eng dan Bapak Gunawan Dewantoro, M.Eng selaku

pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan, pengarahan

dan solusi selama mengerjakan skripsi ini.

4. Pacarku tersayang Dessi Puspita Hapsari “ Oneng “ atas dukungan moral,

pengertian, dan doa yang diberikan selama pengerjaan skripsi ini.

5. Kakak – Kakak ku terima kasih atas doa-doanya.

6. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK, Mbak Rista, Mbak Dita,

Pak Budi, Pak Harto, dan Pak Bambang yang turut andil dalam proses

pengerjaan skripsi ini.

7. Teman-teman angkatan 2008, ayo segera lulus!!!

8. Para penghuni Lab XT selama penulis mengerjakan skripsi.

9. Bengkel las Bagus Rohmat atas bantuannya dalam realisasi turbin.

10. Teman ku Mas Purngadi “ Grandong “ atas bantuannya dalam realisasi

mekanik pasang surut.

11. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu tetapi turut andil

dalam proses pengerjaan skripsi ini.

iv

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh karena

itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga

skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika.

Salatiga, Juli 2015

Penulis

v

DAFTAR ISI

INTISARI .............................................................................................. i

ABSTRACT .......................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii

DAFTAR TABEL ................................................................................................. viii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1. Latar Belakang Permasalahan ..................................................... 1

1.2. Tujuan ......................................................................................... 5

1.3. Spesifikasi Sistem ....................................................................... 5

1.4. Sistematika Penulisan ................................................................. 6

BAB II LANDASAN TEORI ......................................................................... 7

2.1. Energi Potensial .......................................................................... 7

2.2. Gerak Rotasi Benda Tegar .......................................................... 8

2.3. Perbandingan Pulley ................................................................... 9

2.4. Generator ..................................................................................... 9

2.5. Mikrokontroler ............................................................................ 10

2.6. Sensor Kapasitif .......................................................................... 13

2.7. Sensor Arus ................................................................................. 14

2.8. Valve Elektrik ............................................................................. 14

2.9. Pompa Air ................................................................................... 15

2.10. Turbin ........................................................................................ 15

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM .............................. 18

vi

3.1. Mekanik ...................................................................................... 19

3.1.1. Mekanik Bak Pasang Surut ............................................... 20

3.1.2. Mekanik Bak Penampung ................................................. 21

3.1.2. Pompa Air ......................................................................... 21

3.1.2. Turbin (cross flow ) ........................................................... 22

3.1.2. Pulley ................................................................................ 24

3.1.2. Valve Elektrik ................................................................... 26

3.2. Generator ..................................................................................... 26

3.3. Kontrol Utama ............................................................................ 27

3.3.1. Modul mikrokontroler ....................................................... 27

3.3.2. Modul Sensor Arus ........................................................... 28

3.3.3. Modul driver beban AC .................................................... 29

3.3.4. Modul Sensor Kapasitif .................................................... 32

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ......................................................... 35

4.1. Pengujian Valve Elektrik dan Valve Manual .............................. 35

4.1.1. Pengujian debit air dengan satu valve elektrik ................. 35

4.1.2. Pengujian debit air dengan satu valve elektrik diparalel

dengan satu valve manual .................................................. 36

4.1.3. Pengujian debit air dengan dua valve elektrik diparalel dengan

dua valve manual ............................................................... 36

4.1.4. Pengujian debit air yang mengalir melewati dua lubang ¾ inchi

...............................................................................................37

4.2. Pengujian Pompa Air .................................................................. 38

4.3. Pengujian Output Generator ....................................................... 39

4.4. Penghitungan Efisiensi Sistem .................................................... 41

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 43

5.1. Kesimpulan ................................................................................. 43

vii

5.2. Saran Pengembangan .................................................................. 43

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 44

LAMPIRAN

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Pasang surut air laut yang dipengaruhi oleh gravitasi bulan dan

matahari ......................................................................................... 2

Gambar 1.2. proses pasang ................................................................................ 2

Gambar 1.3. proses surut .................................................................................... 3

Gambar 2.1. Potensial Gravitasi ........................................................................ 7

Gambar 2.2. Rotasi Benda Tegar ....................................................................... 8

Gambar 2.3. Kombinasi Pulley .......................................................................... 9

Gambar 2.4. Generator ....................................................................................... 10

Gambar 2.5. Board Atmega 2560 ...................................................................... 11

Gambar 2.6. Sensor Kapasitif .......................................................................... 12

Gambar 2.7. Sensor Arus ................................................................................... 13

Gambar 2.8. Valve Electrik ................................................................................ 14

Gambar 2.9. Pompa Air ..................................................................................... 15

Gambar 2.10. Turbin cross flow ........................................................................... 17

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Secara Keseluruhan ................................... 18

Gambar 3.2. Blok Diagram Mekanik ................................................................. 19

Gambar 3.3. Realisasi Mekanik ......................................................................... 19

Gambar 3.4. Mekanik Bak Pasang Surut ........................................................... 20

Gambar 3.5. Mekanik Bak Penampung ............................................................. 21

Gambar 3.6. Pompa Air ..................................................................................... 22

Gambar 3.7. Turbin Cross Flow ........................................................................ 24

Gambar 3.8. Realisasi Pulley ............................................................................. 24

Gambar 3.9. Gambaran Pulley Secara Sederhana .............................................. 25

Gambar 3.10. Valve Elektrik ............................................................................... 26

Gambar 3.11. Generator .............................................................................................. 27

Gambar 3.12. Arduino mega 2560 sebagai kontroler utama ..................................... 28

Gambar 3.13. Sensor arus ACS 712 .................................................................... 29

Gambar 3.14. Rangkaian driver beban AC untuk pompa air ............................... 29

Gambar 3.15. Sensor Kapasitif ............................................................................ 33

ix

Gambar 4.1. Paralel valve elektrik dengan valve manual ..................................... 35

Gambar 4.2. Display sensor ketinggian air dan VA pompa air ............................ 39

Gambar 4.3. Pengujian keluaran genetarator dengan beban resistor ................. 40

x

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Konfigurasipenggunaan pin/port Arduino Mega 2560 ...................... 28

Tabel 4.1. Pengujian Modul Pompa Air ............................................................. 38

Tabel 4.2. Pengujian Output Generator dengan beban Resistor ......................... 40