Analisis Pembangkit Listrik tanpa Bahan Bakar Minyak (BBM)
Transcript of Analisis Pembangkit Listrik tanpa Bahan Bakar Minyak (BBM)
Hamri dan Zulkifli M., Analisis Pembangkit Listrik Tanpa Bahan Bakar Minyak (BBM) 31
Analisis Pembangkit Listrik tanpa
Bahan Bakar Minyak (BBM)
Hamri(1) dan Zulkifli M.(2) (1)(2) Teknik Mesin, Universitas Muslim Indonesia
e-mail : [email protected]
Abstrak
Roda gaya umumnya digunakan pada mesin (engine), mampu menahan perubahan
kecepatan rotasi. Energi mekanik inilah yang akan diubah oleh generator menjadi energi
listrik. Pada pembangkit listrik berbasis roda gaya ( flywheell) . Penelitian ini bertujuan
Mengidentifikasi karakteristik sumber energi tanpa bahan bakar untuk diggunakan sebagai
pembangkit listrik, sebagai solusi tingginya harga listrik untuk, Metode yang dignakan adalah
eksprimen, pada mesin (alat) kemudian melakukan pengujian pada beberapa beban roda gaya yang digunakan, input dari PLN menggunakan motor listrik 2 HP menghasilkan output
dari generator listrik 2760 watt pada putaran roda gaya 1450 00 Rpm lama siklus kerjanya
adalah 45 detik.
Kata Kunci : Listrik tanpa Bahan Bakar
A. PENDAHULUAN
Sejak ditemukannya energi yang
modern, yaitu bahan bakar fosil, energi
listrik dan nuklir peranan energi terbarukan
sangat didambakan , terutama dinegara
maju. Namun terjadinya krisis minyak pada
era 1970-an dilanjutkan dengan
meningkatnya kesadaran kelestarian
lingkungan global, potensi energi
terbarukan sebagai sumber energi alternatif
kembali mendapat perhatian(Hamri, 2008)
Dengan meningkatnya kebutuhan akan
energi listrik, pada saat sekarang ini
komsumsi energi listrik sangat
berhubungan langsung dengan tingkat
kehidupan masyarakat serta derajat
industrialisasi suatu negara. Berbagai
kegiatan penelitian yang telah dilakukan
dalam rangka menghasilkan energi listrik
untuk memenuhi kebutuhan, baik industri
maupun rumah tangga.
Peningkatan penggunaan energi
listrik dapat dijadikan sebagai indikator
meningkatnya kemakmuran suatu
masyarakat. Namun pada waktu yang sama timbul masalah dalam upaya
penyediaannya. Hal ini disebabkan
semakin menipisnya persediaan
minyak bumi di Indonesia.
Perkembangan teknologi dan
perindustrian serta pertumbuhan
penduduk yang pesat membuat
kebutuhan akan listrik terus meningkat
setiap tahunnya. Dua abad lalu manusia
menjadi amat bergantung kepada bahan
bakar fosil seperti minyak ,batu bara, dan
gas alam untuk menghasilkan energi
listrik. Ketika sumber BBM itu mulai
menipis (terlihat dari harganya yang
semakin mahal), manusia berusaha
mencari energi alternatif.
Beberapa energi alternatif yang
dapat digunakan diantaranya, energi
angin, pembangkit microhydro, bahan
bakar biodiesel, bioethanol, pembangkit
listrik solar cell dan lain – lain. Untuk
mengembangkan salah satu energi
alternatif tersebut, maka dalam hal ini
akan dirancang Peningkatan Energi Listrik
32 TEKNOLOGI VOLUME 21 NO. 1 OKTOBER 2020
Alternatif dengan memanfaatkan putaran
roda gaya.
Putaran roda gaya menyimpan
momen inersia. Saat berputar momen ini
akan dikonversi menjadi bentuk energi
kinetik. Ketika dibandingkan dengan alat
penyimpan energi lainnya (seperti baterai
elektromagnet), roda gaya memiliki daya
yang tinggi, pengisian energinya lebih besar
dan siklus kerjanya bertahan lama. Roda
gaya rotor dilengkapi oleh bantalan
magnetik non – contact yang menghasilkan
kerugian gesek yang rendah. Untuk
menyimpan energi kinetik, motor/generator
mengubah energi mekanik menjadi energi
listrik, begitu sebaliknya
B. METODE PENELITIAN
Pembangkit Listrik Tanpa BBM yang
Berbasis gaya flywheel) adalah pembangkit
yang mengandalkan energi kinetik dari
roda gaya menghasilkan energi listrik.
Gambar 1. Diagram Pembangkit
Prinsip kerja dari pembangkit listrik
seperti pada Gambar 1 adalah bahwa pada
saat mau dijalankan saklar Sb yang di off
kan dan saklar sa di on kan, . Jadi motor
listrik memutar roda gaya(flywheel) dan
roda gayamemutar generator hingga
generator membangkitkan tegangan. Ketika saklar Sb dibuka dan Sa ditutup
maka diharapkan bahwa energi sisa yang
tersimpan di roda gaya akan cukup
memutar generator sehingga generator
mempunyai tegangan yang cukup untuk
mensuplai motor listrik . Motor akan
kembali mensuplai roda gaya dengan torsi
yang cukup. Demikian sampai
berlangsung proses pembangkitan listrik
yang cukup di generator secara terus
menerus dan proses pembangkitan energi
mekanik yang cukup di motor inilah yang
dinamakan pembangkit listrik tanpa BBM
berbasis roda gaya atau flywheel.
1. Energi Kinetik Roda Gaya
Energi kinetik adalah energi yang
dimiliki benda karena adanya pergerakan
dari suaru benda . Makin besar kecepatan
benda bergerak makin besar energi
kinetiknya dan semakin besar massa benda
yang bergerak makin besar pula energi
kinetik yang dihasilkan. Untuk
menghitung energi kinetik sebuah benda
maka digunakan persamaan :
Ek = ½ I 2 ...............1)
Dimana
Ek = Energi Kinetik (J)
I = Momen inersia roda gaya
(kg.m2),
ω = kecepatan sudut roda gaya
(rad/s)
Roda gaya merupakan benda yang
memiliki massa dan dapat berputar maka
dari itu roda gaya memiliki energi kinetik
rotasi, selain itu flywheel memiliki
kemampuan untuk masih menyimpan
energi ketika suplai diputuskan, maka dari
itu energi kinetik yang tersimpan tersebut
bisa dikonversi menjadi energi listrik.
2. Energi Listrik
Energi listrik adalah energi yang
digunakan untuk menghidupkan peralatan-
peralatan listrik. Sedangkan daya listrik
adalah energi listrik per satuan waktu.
Untuk
mengetahui besaran daya listrik maka
Roda gaya
/flaywhee
l Generator Motor
Listrik
Beban Sumber
Listrik PLN
Sa Sb
Hamri dan Zulkifli M., Analisis Pembangkit Listrik Tanpa Bahan Bakar Minyak (BBM) 33
digunakan persamaan
P= V.I ...................... (2)
Dimana
P = Daya (W),
V = Tegangan (V),
I = Arus (A)
Dalam satuan SI satu watt
didefinisikan sebagai satuan yang sama
dengan kerja yang dilakukan pada satu
joule setiap sekon. Untuk mengkonversi
energi mekanik menjadi energi listrik
dibutuhkan sebuah peralatan yang disebut
dengan generator listrik.
Untuk menghitung moment inertia
gaya
Dimana :
M = Massa roda gaya dan
R = Jari-jari roda gaya
Menghitung torsi roda gaya :
T = I α ………………..……..( 4 )
Dimana
I = Momen inertia roda gaya
α = Percepatan sudut
3. Komponen Pembangkit Listrik Berbasis
Roda gaya.
Pembangkit listrik Tanpa BBM
berbasis roda gaya terdiri dari : motor
listrik , roda gaya, dan generator yang
terkopel satu sama lain dengan
menggunakan transmisi mekanik.
Transmisi mekanik yang digunakan pada
pembangkit listrik adalah roda gaya terdiri
atas beberapa komponen antara lain :
poros, bantalan, sabuk V dan puli.
Rangkaian pembangkit listrik ini dapat
dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Skema Pembangkit
C. HASIL DAN PEMBAHASAN
Energi Input motor listrik bersumber dari
PLN di besarkan oleh roda gaya
sehingga mampu menggerakkan sistim
output generator. Nilai output lebih besar
dari pada input bergantung pada Rpm dan
torque roda gaya. Di samping itu energi input juga memiliki T (second) batasan
untuk menggerakkan sistem roda gaya
mengalami kerugian pada saat pembebanan
(Generator) P 1600 watt turun dan
mengalami ke untungan pada saat
pembebanan (Generator) P naik 1600 watt
sampai 2700 watt Dari grafik di atas
penggunaan P Out sangat berpengaruh pada
waktu kerja kemampuan alat tersebut
sehingga dapat di simpulkan penggunaan P
Out yang besar akan memperpendek
kemampuan alat tersebut dalam melakukan
siklus kerjanya
Gambar 3. Grafik Hasil pembangkitan
Listrik
Sumbe
r
Beban
Flay wheel Motor
Listrik
Bantala
n
Sabuk /
belt
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1 2 3 4 5
Day
a (
Wat
t)
Grafik Hasil pembangkitan
Generator Motor Listrik
34 TEKNOLOGI VOLUME 21 NO. 1 OKTOBER 2020
D. KESIMPULAN DAN SARAN
D.1. Kesimpulan
Dari pengujian, analisis, dan pembahasan
yang telah dilakukan, maka dapat
disimpulkan sebagai Desain sistem alat
yang paling bagus dapat di simpulkan dari
pengambilan data hasil analisis
mengunakan input dari PLN menggunakan motor listrik 2 HP menghasilkan output
dari generator listrik 2700 watt pada
putaran roda gaya 1450 00 Rpm lama siklus
kerjanya adalah 45 detik
D.2. Saran
Diperlukan penelitian lanjutan tentang waktu hidup dan mati kinerja alat dalam melakukan siklus kerjanya sesuai dengan rancangan agar bisa stabil sehingga alat tersebut bisa stabil. Untuk pengujian lebih lanjut perlu dilakukan penelitian mengenai analisa dan ujicoba berat roda gaya, karakteristik kekuatan rangka, efisiensi sistim penghubung ( pulley dan v belt)
DAFTAR PUSTAKA
Anggi D. A. (2015). Pemanfaatan WRF-
ARW Untuk Simulasi Potensi Angin
Sebagai Sumber Energi di Teluk Bone
, . Jurnal Material dan Energi
Indonesia , 17-23.
Arif Febriansyah Juwito 1, T. H. (2013).
Optimisasi Energi Terbarukan dalam
Pembangkitan. JNTETI, Vol. 2, No. 3,
Agustus 2013 , -.
Azly,Rahmad. 2017. Menghitung
ratio,Putaran dan kapasitas.
(http://kumpulan-ilmu-pengetahuan
umum.blogspot.co.id/2017/06/menghit
ung-ratio- putaran-gearbox-dan-
kapasitas.html,Diakses
pada tanggal 1 November 2017)
Conteh A.Michael, et al. 2016. “Composite
Flywheel Material Design For High-
Speed Energy Storage”. Applied
Research and Technology. 14 : 184 –
190
Generator 2017.
(https://id.wikipedia.org/wiki/Generato
r_listrik., Diakses pada tanggal 17
Agustus 2017).
Han Yongjie, et al. 2012. “General Design
Method of
Flywheel Rotor for Energy
Conteh A.Michael, et al. 2016. “Composite
Flywheel Material Design For High-
Speed Energy Storage”. Applied
Research and Technology. 14 : 184 –
190
Edwaren Liun, S. (2014). Perbandingan
Harga Energi Dari Energi Sumber
Energi Baru , Jurnal Pengembangan
Energi Nuklir Volume 16, Nomor 2,
119-130.
Generator 2017.
(https://id.wikipedia.org/wiki/Generato
r_listrik., Diakses pada tanggal 17
Agustus 2017).
Hamri, dkk, 2018, “Pemanfaatan Minyak
jelantah Sebagai Alternatif Bahan
Bakar Mesin Diesel” , Makassar
Han Yongjie, et al. 2012. “General Design
Method of Flywheel Rotor
for EnergyStorage System”.
Energy Procedia. 16 : 359 -364
Kholiq, I. (2015). Pemanfaatan Energi
Alternatif Sebagai Energi Terbarukan
Untuk Mengdukung Subtitusi BBM
BBM. Jurnal IPTEK , 75-91.
Kim. J.Seong, et al. 2014. “Design And
Fabrication Of Hybrid Composite
Hubs For A Multi-Rim Flywheel
Energy Storage System”. Composite
Structures. 107 : 19 – 29
Muhammad Agus Sahbana1, A. S. (2018).
Pemanfaatan Pembangkit Listrik
Tenaga . Conference on Innovation and
Application of Science and Technology
(CIASTECH 2018) , 693-702.
Hamri dan Zulkifli M., Analisis Pembangkit Listrik Tanpa Bahan Bakar Minyak (BBM) 35
Mayank Grover, B. L. (2014). The Free
Energy Generator. International
Journal of Scientific and Research
Publications, Volume 4, Issue 12,
December 2014 1 , 1-4.
Prarit Rajput1, H. U. (2017). Free Energy
Generator. nternational Research
Journal of Engineering and
Technology (IRJET) , 1832-1834
R.S.khurmi, J.K. gupta. 1980. “A
Textbook of Machine Design”.
Eurasia Publishing House (PVT)
LTD, Rah.
Sarojo, Ganijanti Aby. 2011. “Mekanika
Edisi