i

PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

JUDUL PROGRAM

PLTNH (PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NANO HIDRO)

(PEMBANGIT LISTRIK BERBASIS TENAGA AIR SEDERHANA UNTUK

KEADAAN DARURAT DI INSTALASI PENERANGAN RUMAH TANGGA)

BIDANG KEGIATAN :

PKM - KARSA CIPTA

Diusulkan oleh :

Erfan Djati Widodo 3.31.13.1.08/2013

Ilham Adha Firdaus 3.31.13.1.10/2013

Reski Trimayuda Marani 3.31.13.1.16/2013

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

SEMARANG

2014

ii

iii

DAFTAR ISI

Halaman Sampul .............................................................................................. i

Halaman Pengesahan ....................................................................................... ii

Daftar Isi........................................................................................................... iii

Ringkasan ......................................................................................................... iv

I. Pendahuluan ................................................................................... 1

II. Tinjauan Pustaka ............................................................................. 2

III. Metode Pelaksanaan ........................................................................ 5

IV. Jadwal Kegiatan dan Biaya ............................................................. 6

V. Daftar Pustaka ................................................................................. 8

Lampiran - lampiran

iv

RINGKASAN

Pemadaman listrik akhir-akhir ini sering terjadi, terutama di kalangan rumah

tangga. Hal ini disebabkan karena transmisi listrik dari PLN yang sulit

terdistribusikan. Sehingga penulis merasa kurang nyaman apabila terjadi pemadaman

dan harus menggunakan penerangan sederhana yang mahal dan beresiko terjadi

kebakaran. Oleh karena itu, dalam kegiatan PKM ini tim penulis menciptakan

inovasi terbaru untuk pembangkit listrik tenaga air yang berskala nano yang

memanfaatkan air dari PAM yang mengalir deras. PLTNH diharapkan dapat

mensuplai listrik untuk fungsi penerangan dalam rumah. Kegiatan ini bertujuan untuk

menghasilkan produk PLTNH yang dapat digunakan untuk seluruh kalangan

masyarakat dalam meningkatkan kenyamanan.

Produk PLTNH memiliki cara kerja seperti PLTA yang dasarnya adalah

sebuah turbin yang digerakkan oleh air PAM yang kemudian disimpan dalam AKI

dan menggunakan inverter untuk mengubah tegangan Dc menjadi tegangan Ac.

Dengan desain PLTNH yang kecil dan dengan harga terjangkau, PLTNH diharapkan

dapat diproduksi masal untuk kalangan masyarakat.

Kegiatan ini dilakukan dengan kajian teori, melakukan percobaan berdasarkan

teori yang ada, serta modifikasi dari hasil percobaan tersebut.

1

I. PENDAHULUAN

Latar Belakang Masalah

Dalam usaha meningkatkan mutu kehidupan dan pertumbuhan ekonomi

dikalangan masyarakat, energi listrik memiliki peranan yang sangat penting.

Ketersediaan energi listrik di kalangan masyarakat sebagai salah satu bentuk energi

yang siap pakai, selain untuk penerangan tentu saja akan mendorong segala kegiatan

di berbagai aspek. Salah satu inovasi ini dapat berpotensi untuk dijadikan sumber

energi pembangkit listrik tenaga air skala mini. Untuk mengurangi keterbatasan

sumber energi listrik maka pembangkit listrik ini dapat menjadi solusi. Pembangkit

listrik ini menggunakan suatu inovasi teknologi baru yang dikembangkan untuk

membuat suatu cadangan sumber energi listrik dalam skala kecil yang dapat

digunakan untuk instalasi listrik di rumah tangga.

Melalui program PKM ini, penulis mencoba membuat sebuah desain PLTNH

dengan memperhatikan efisiensi, biaya produksi serta kenyamanan. Besar harapan

penulis agar PLTNH ini dapat menjadi pelopor teknologi kreatifitas dan solusi

sebagai sumber energi cadangan di masyarakat.

Perumusan Masalah

Perumusan yang akan digunakan adalah bagaimana membuat suatu desain

PLTNH yang memiliki tingkat kualitas efisiensi yang lebih tinggi serta mudah dan

menarik. Efisiensi yang dimaksud adalah tingkat kebutuhan yang digunakan

masyarakat, kualitas bahan, serta kenyamanan bagi pengguna. Desain yang dibuat

mencakup sistem pembangkit listrik tenaga air sebagai dasar pembuatan PLTNH.

Tujuan

Tujuan program yang hendak dicapai adalah sebagai berikut :

a. Mensosialisasikan suatu inovasi baru tentang PLTNH.

b. Menumbuhkan jiwa kreatifitas mahasiswa dalam penggunaan sumber energi

listrik.

c. Meningkatkan kemudahan disekitar lingkungan masyarakat.

d. Meminimalisir keterbatasan sumber energi listrikyang ada di lingkungan

masyarakat.

e. Menjadi suatu alat penyimpanan sumber energi listrik di lingkungan

masyarakat.

2

Luaran Yang Diharapkan

Luaran yang diharapkan dalam program ini adalah :

a. Mencegah sering keterbatasan sumber energi listrik di lingkungan

masyarakat.

b. Meningkatkan efisiensi penggunaan energi listrik di kalangan masyarakat.

c. Menemukan manfaat produk PLTNH bagi lingkungan masyarakat.

Kegunaan

a. Dapat membangkitkan energi listrik berbasis tenaga air sebagai sumber energi

listrik cadangan.

b. PLTNH sebagai inovasi baru dalam pencegahan keterbatasan sumber energi

listrik di lingkungan masyarakat.

c. Meningkatkan kreatifitas mahasiswa dalam menciptakan hasil karya yang

dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan dan menyimpan sumber energi listrik

di lingkungan masyarakat.

d. Menumbuhkan rasa kenyamanan bagi penggunanya ketika suatu saat sumber

energi listrik hilang atau padam.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Dasar Teori

PLTNH adalah suatu sistem yang memanfaatkan air yang mengalir, atau

dialirkan sedemikian rupa, sehingga dapat menghasilkan energy listrik dalam

skala kecil. Komponen pada system mikrohidro, tidak jauh berbeda dengan

sistem PLTA, yang antara lain adalah:

1. Turbin

2. Altenatoratau generator

3. Transmisi roda gigi

Sedangkan untuk mendapatkan hasil atau energi listrik yang optimal

bias ditambahkan komponen lain seperti nosel ataupun accumulator untuk

menyimpan energy listrik yang dihasilkan.

Prinsip kerja system mikrohidro adalah:

Pertama, aliran air diarahkan ke turbin sedemikian rupa sehingga

turbin dapat berputar. Putaran dapat terjadi karena aliran air menabrak sudu-

sudu turbin sehingga energy mekanis dari air diubah untuk menggerakkan

turbin. Seiring perputaran turbin maka poros turbin pun ikut berputar. Putaran

dari poros turbin tidak dapat secara langsung digunakan untuk memutar

3

alternator karena putaran poros harus disesuaikan dengan spesifikasi

alternator. Karena itulah diperlukan adanya transmisi roda gigi, tidak lain

untuk menyesuaikan putaran seperti apa yang diinginkan (sesuai dengan

spesifikasi alternator).

Jika didasarkan pada pemakaian atau tidaknya nosel pada turbin, maka

turbin dapat dibedakan menjadi dua yaitu:

1. Turbin Impulse, dan

2. TurbinReaksi.

Turbin impulse menggunakan nosel untuk mempercepat aliran,

sedangkan turbin reaksi dapat digunakan tanpa harus membuat nosel. Secara

garis besar perbedaan kedua jenis turbin diatas adalah sebagai berikut:

Jenis Turbin Turbin Reaksi Turbin Impuls

Keunggulan Hasil lebih besar

Efisien pada head rendah

Efisien pada head tingi

Tidak terpengaruh oleh

pengotor air

Kelemahan Perawatan susah dan mahal Tidak optimal pada head yang

rendah

Dalam dunia keteknikan dikenal banyak jenis turbin diantaranya adalah Turbin

Cross-flow Francis, Pelton, Keplan, dan Turgo. Turbin Crossflow atau turbin bangki

dapat bekerja baik pada head yang randah serta debit air yang tidak terlalu besar.

Turbin Crossflow dapat bekerja efektif pada head 1 meter sampai dengan 12 meter.

Banyak kemudahan yang bisa didapatkan dari turbin ini tidak hanya pembuatannya

yang mudah dan murah, perawatannya pun tidak mahal dan tidak susah. Turbin

Francis terdiri dari sudu sudu pengarah dan sudu jalan yang keduanya terendam

dalam air. Turbin jenis ini menggunakan saluran berbentuk rumah keong untuk

mengalirkan air. Karena kerumitannya turbin ini tentu sulit untuk dibuat. Turbin

Kaplan seperti baling-baling kipas angin listrik. Kelengkungan sudu, jumlah sudu,

dan belokan air dalam sudu pada Turbin Kaplan lebih kecil jika dibandingkan dengan

Turbin Francis, karena turbin ini digunakan pada kapasitar aliran yang besar dengan

head yang kecil. ( Dietzel, 1980)

Jika didasarkan pada pemakaian atau tidaknya nosel pada turbin, maka turbin

dapat dibedakan menjadi dua yaitu:

1. Turbin Impulse, dan

4

2. Turbin Reaksi.

Pada tahap awal, pemilihan jenis turbin dapat diperhitungkan dengan

mempertimbangkan parameter-parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi

turbin, yaitu :

1. Potensi daya air

Daya potensial yang tersedia dari tenaga air dihitung dengan rumus:

P = x Q x H

Dimana:

= berat jenis air ( N/m3)

Q = debit air (m3/s)

H = tinggi jatuh air (m)

P = x Q x H

= 9800 x 0,00015 x 1

= 1,47kW

2. Daya output turbin

Daya output pada turbin dihitung dengan rumus :

P = g x Q x h x eff. turbin

Dimana:

P = Daya (watt)

g = percepatan gravitasi (9.8 m/s2)

H = head (m)

Q = debit air (liter/sekon)

eff. turbin = Efisiensi turbin (untuk tipe crossflow = 0,7-0,8)

Misal efisiensi turbin =570% (untuk turbin hingga 10kW)

P teoritis = (0,15 x 1 x 9.81 0.5)

= 0,736 Kw

5

III. METODE PELAKSANAAN

Diagram alur penelitian yang akan dilakukan:

Diagram 1. Alur Penelitian PLTNH

Mulai

Studi Literatur

Desain Awal

Cek Fungsionalitas

Gagal

Desain Ulang

Berhasil

Cek Kualitas

Gagal

Selesai

6

IV. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN

A. Biaya

No Jenis Pengeluaran Biaya (Rp)

1 Peralatan penunjang Rp. 103.000,00

2 Bahan habis pakai Rp. 5.077.000,00

3 Perjalanan -

4 Lain-lain -

Jumlah Rp.5.270.000,00

7

B. Kegiatan

No Jenis Kegiatan

Waktu Kegiatan

Bulan 1 Bulan 2 Bulan 3 Bulan 4 Bulan 5

Minggu

ke-

Minggu

ke-

Minggu

ke-

Minggu

ke-

Minggu

ke-

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 Persiapan dan pengumpulan hasil

survey

2 Analisa hasil survey

3 Perancangan peralatan dan hasil

komponen

4 Pengolahan dan analisisa data

5 Perakitan komponen

6 Pengujian rangkaian

7 Membandingkan hasil analisis data

8 Kesimpulan, saran, dan laporan akhir

Tabel 1. Jadwal Kegiatan

8

V. DAFTAR PUSTAKA

_______. 2014,http://insyaansori.blogspot.com/2014/02/pembangkit-listrik-

tenaga-mikro-hidro.html (diakses 10September 2014)

_______.2014,http://xa.yimg.com/kq/groups/21848584/1643241799/name/PROP

OSAL+PEMANFAATAN+MIKROHIDRO+SEBAGAI+PEMBANGKIT.docx(d

iakses 10September 2014)

_______.2014,http://id.wikipedia.org/wiki/Mikrohidro(diakses 14September 2014)

_______.2014,ahabe.wordpress.com/plth(diakses 14September 2014)

Arismunandar, Wiranto. 1977. Penggerak Mula Turbin. Bandung: ITB.

Dietzel, Fritz, & Dakso Sriyono. 1980. Turbin, Pompa, dan Kompressor.

Jakarta:Erlangga.

Kadir, Abdul.1987. Energi: Sumber Daya, Inovasi, Tenaga Listrik dan Potensi

Ekonomi: UI-Press.

Pekik A. Dahono. 2004. Sumber Energi Alternatif (SEA), Laboratorium Penelitian

Konversi Energi Elektrik. Bandung: Teknik Elektro. ITB.

Zuhal. 197 Dasar Tenaga Listrik. Bandung: Institut Teknologi Bandung (ITB).

A.

Justifikasi Anggaran Kegiatan

1. Peralatan penunjang

Material Justifikasi

Pemakaian

Kuantitas Harga

Satuan (Rp)

Jumlah (RP)

Solder 2160 jam 1 buah Rp 70.000,00 Rp 70.000,00

Tang Sekun 1116 jam 1 buah Rp 25.000,00 Rp 25.000,00

Atraktor 2060 jam 1 buah Rp 8.000,00 Rp 8.000,00

SUB TOTAL (Rp) Rp 103.000,00

2. Bahan Habis Pakai

Material Justifikasi

Pemakaian

Kuantitas Harga Satuan (Rp) Jumlah (RP)

Transformator step up 2160 jam 1 buah Rp600.000,00 Rp. 600.000,00

Turbin 2160 jam 2 buah Rp 450.000,00 Rp.900.000,00

Dioda Rectifire 2160 jam 12buah Rp. 1.000,00 Rp.12.000 ,00

Generator 2160 jam 1 buah Rp. 1.200.000,00 Rp. 1.200.000,00

Kabel NYAF 1,5

mm2

2160 jam 8meter Rp. 3000,00 Rp.24.000,00

Kawat tembaga 0,20

mm2

2160 jam 200 meter Rp. 2000,00 Rp. 400.000,00

Kawat tembaga 0,30

mm2

2160 jam 250 meter Rp. 2.200,00 Rp. 550.000,00

Selubung kawat 0,40

mm2

2160 jam 10 meter Rp.2500,00 Rp.25.000,00

Terminal blok 2160 jam 5 meter Rp. 5000,00 Rp. 25.000,00

Sekrup 0,1 mm2 2160 jam 1pak Rp. 20.000,00 Rp. 20.000,00

Sepatu kabel1,5 mm2 2160 jam 10 buah Rp. 500,00 Rp. 5.000,00

Timah 2160 jam 2buah Rp. 16.000,00 Rp.32.000,00

Penutup turbin 2160 jam 1 buah Rp. 150.000,00 Rp. 150.000,00

Panel besi 2160 jam 1 buah Rp. 400.000,00 Rp. 400.000,00

Kabel NYMHY 2160 jam 25 meter Rp. 10.000,00

10.000,00/M

Rp. 250.000,00

Aki 24V 2160 jam 1 buah Rp.250.000,00 Rp. 250.000,00

Aki 12V 2160 jam 1buah Rp. 150.000,00 Rp. 150.000,00 Lampu LED 4W 2160 jam 2 buah Rp. 30.000,00 Rp. 60.000,00

Fitting lampu 2160 jam 2 buah Rp. 2000,00 Rp. 4.000,00

Stop kontak 2160 jam 4buah Rp. 3500,00 Rp. 14.000,00

Steker 2160 jam 2 buah Rp. 3000,00 Rp. 6.000,00

SUB TOTAL (Rp) Rp. 5.167.000,00

3. Perjalanan

4. Lain-lain

Material Justifikasi

Perjalanan

Kuanitas Harga

Satuan (Rp)

Jumlah (Rp)

Perjalanan ke

tempat/kota

- - - -

SUB TOTAL (Rp) Rp 0

Material Justifikasi

Perjalanan

Kuanitas Harga

Satuan (Rp)

Jumlah (Rp)

Perjalanan ke

tempat/kota

- - - -

SUB TOTAL (Rp) Rp 0

SUSUNAN ORGANISASI TIM KEGIATAN DAN PEMBAGIAN TUGAS

No. Nama/NIM Program Studi Bidang

Ilmu

Alokasi

Waktu

(Jam/Minggu)

Uraian Tugas

1. Erfan Djati

Widodo/

3.31.13.1.08

Teknik Listrik Ilmu

Terapan

20 Mengkoordinasi

seluruh anggota

kelompok dan

penanggung

jawab

2. Ilham Adha

Firdaus/

3.31.13.1.10

Teknik Listrik Ilmu

Terapan

20 Penyusun

laporan, editor

laporan dan

pencari

narasumber

3. Reski

Trimayuda

Marani

3.3113.1.16

Teknik Listrik Ilmu

Terapan

20 Penyusun

laporan, survei

lapangan dan

penyusun

anggaran biaya

GAMBAR GAMBAR

1. GAMBAR PLTNH

2. GAMBAR INSTALASI LAMPU DARURAT