Abstrak

Tim Peneliti (2009). Pengembangan Prototype Pembangkit Listrik   Minihidro dengan  Efisiensi Tinggi . Laporan Penelitian Strategis Nasional, Fakultas Teknik  Universitas Negeri Medan.

Kegiatan ini dimaksudkan untuk melakukan kajian terhadap inovasi fabrikasi pengembangan minihidro sebagai Sumber Energi Listrik yaitu membuat prototipe Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTMH)) dengan efisiensi tinggi.. Penelitian ini juga bertujuan untuk mengadakan pengkajian terhadap performan dari turbin pelton sebagai pembangkit tenaga listrik. Secara garis besar output penelitian ini berupa prototipe PLTMH. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Pendidikan Teknik Elektro Universitas Negeri Medan yang bekerja sama dengan Politeknik San Thomas Medan. Hasil penelitian ini adalah (1) terdapatnya prototipe pembangkit listrik tenaga minihidro di jurusan pendidikan teknik elektro Universitas Negeri Medan, (2) Variasi jumlah bucket dari runner pada turbin pelton mempunyai pengaruh secara langsung terhadap peningkatan efisiensi dari turbin dan setiap peningkatan satu buah bucket sama dengan 1,504 dari efisiensi yang dihasilkan, (3)Besarnya sudut pancar air dari nozzel mempunyai pengaruh terhadap daya yang diterima oleh bucket untuk memutar turbin, (4) Besarnya efisiensi yang dibangkitkan oleh turbin tergantung kepada besarnya mangkok bucket, diameter runner dan jumlah bucket serta tekanan air yang dikeluarkan oleh nozzel, (5) Daya generator yang dibangkitkan eleh prototipe pembangkit listrik minihidro adalah; tegangan 23,6 volt dengan arus 13 Ampere dan efisiensi 81,89 %

Kata Kunci :  Prototipe PLTMH, turbin air, minihidro, efisiensi, tenaga listrik  ,  desain dan fabrikasi PLTMH.

A. PENDAHULUAN

Dewasa ini  minyak bumi (bahan  bakar fosil) merupakan sumber utama pemakaian energi di  dalam negeri. Penggunaannya terus meningkat, sedang jumlah persediaan  terbatas. Dalam situasi seperti ini sumber energi terbarukan khususnya sumber daya air dan lebih khusus lagi adalah Mikrohidro menjadi alternatif yang sangat penting untuk dikedepankan dan dikembangkan. Tidak sedikit diberbagai pelosok desa di Indonesia  dalam taraf hidup dibawah garis kemiskinan, tetapi memiliki potensi sumber daya air yang memadai untuk pembangkit enerji listrik mikrohidro. Perlu diyakini dengan adanya PLTMH, akan merangsang pertumbuhan ekonomi pedesaan terutama industri kecil dan rumah tangga. Selain itu Rasio Elektrifikasi Nasional (yang saat ini baru mencapai 60%) akan meningkat.

Kebutuhan energi dapat meningkat secara eksponensial, baik ditinjau dari kapasitasnya, kualitasnya maupun ditinjau dari tuntutan distribusinya. Tahun 2004/2005 kebutuhan energi di Jawa dan Bali sebesar 90.000 MWh sedangkan di luar Jawa-Bali sebsar 25.000 MWh. Tahun 2010 nanti diperkirakan kebutuhan energi meningkat drastis menjadi 140.000 MWh untuk Jawa-Bali dan 35.000 MWh untuk luar Jawa-Bali. Jika masing-masing Kabupaten dan Provinsi di seluruh Indonesia melakukan fungsi otonominya secara intensif dengan menyelenggarakan pembangunan dimasing-masing daerah, maka prakiraan kebutuhan tersebut jelas akan jauh terlampaui. Salah satu sumber energi yang sangat cocok di Indonesia adalah Pembangkit Listrik

Tenga Mikrohidro (PTMH). PLTMH adalah salah satu Pembangkit Lidtrik Tenaga Air (PLTA) low head dengan kapasitas kurang dari 500 Kilo Watt (KW). Potensi total PLTMH di Indonesia tahun 2002 adalah sebesar 500 Mega Watt (MW), yang sudah dimanfaatkan baru 21 MW, (Maryono, 2008). Potensi tersebut sebenarnya masih akan meningkat sejalan dengan intensitas studi potensi yang dilakukan untuk menemukan lokasi-lokasi baru. Jika potensi PLTMH dapat di kembangkan maka paling tidak 12.000 MWh atau sebesar 14 % dari kebutuhan energi total Indonesia tahun 2015 dapat disumbang dari PLTMH. Jika studi potensi dan pengembangan PLTMH dapat diintensifkan, maka prosentase sumbangan PLTMH terhadap kebutuhan energi nasional akan meningkat.

Dengan rancangan turbin air dengan nozel sebanyak 2 buah dan modifikasi sudu sudu turbin serta tersedianya potensi air terjun dengan tingkat curah hujan dan tinggi jatuh air yang memadai serta cukupnya persediaan air, maka dapat diasumsikan, bahwa dengan rancangan prototipe pembangkit listrik tenaga minihidro dengan efisiensi tinggi maka potensi air terjun tersebut dapat dimanfaatkan untuk membangkitkankan tenaga listrik yang efisien. Potensi tenaga listrik ini dapat digunakan sebagai pemasok enerji listrik. Selain itu dapat diasumsikan, bahwa dengan pemanfaatan potensi air terjun dan rancangan PLTMH, maka Prototipe hasil rancangan akan efektif untuk tinggi jatuh air yang pendek. Dengan demikian yang menjadi permasalahan adalah: (1) Bagaimanakah desain dan fabrikasi  pengembangan prototipe pembangkit listrik tenaga minihidro yang mempunyai  efisiensi tinggi.?, (2) Bagaimakah pengaruh variasi bucket runner dan diameter runner terhadap efisiensi turbin. Hasil yang Diharapkan Terdapatnya prototype pembangkit listrik tenaga minihidro dengan efesiensi tinggi..

TINJAUN PUSTAKA

a. Komponen PLTM

Pada umumnya PLTM mempunyai tiga komponen utama yang  masing-masing fungsinya sangat menentukan, yaitu : turbin air,  generator, dan  governor (ELC). Pada pembangkit, pengendalian  putaran dimaksudkan untuk mengendalikan putaran generator sehingga pengendalian putaran dalam hal ini diutamakan  berfungsi sebagai pengendali frekuensi generator.  Perubahan putaran  (frekuensi) generator dapat disebabkan karena adanya perubahan  daya penggerak.  Jika daya air yang masuk ke turbin dibuat selalu  tetap sehingga daya penggerak turbin selalu tetap, maka frekuensi dan  respon generator akan menjadi fungsi dari beban.  Agar frekuensi  yang dihasilkan oleh generator besarnya selalu tetap, maka besar  beban dari generator harus selalu tetap.  Untuk itu diperlukan beban tiruan yang besar bebannya dapat diatur sesuai dengan pengurangan  beban dari PLTM.  Beban tiruan ini disebut beban komplemen.  Pada  suatu kondisi beban tertentu (misal pada beban sebesar 75% beban

Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTMH) adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang mengubah energi potensial air menjadi kerja mekanis, memutar turbin dan generator untuk menghasilkan daya listrik skala kecil, yaitu sekitar 0-100 Kw (Dandeker, 2001). Turbin merupakan salah satu mesin fluida yang mengubah energi mekanis fluida menjadi kerja poros. Terdapat dua jenis utama turbin, yaitu turbin aksi/impuls dan turbin reaksi. Pada turbin impuls, pancaran (jet) air bebas mendorong bagian turbin yang berputar yang ditempatkan pada tekanan atmosfir. Sebagai contoh turbin ini adalah turbin pelton, turgo, dan crossflow. Sedangkan pada

turbin reaksi, aliran air terjadi pada tekanan tertutup. Sebagai contoh turbin ini adalah turbin kaplan, propeller dan turbin francis. Kedua jenis turbin tersebut tergantung pada perubahan momentum dari air, sehingga gaya dinamiklah yang mengenai bagian yang berputar (Runner) dari turbin tersebut (Davis, 1998).

Gambar 1. Komponen PLTMH

b. Perencanaan Pipa pesat (penstock)

Pipa pesat (penstock) berfungsi untuk menyalurkan dan mengarahkan air ke cerobong turbin. Salah satu ujung pipa pesat dipasang pada bak penenang minimal 10 cm diatas lantai dasar bak penenang. Sedangkan ujung yang lain diarahkan pada cerobong turbin. Pada bagian pipa pesat yang keluar dari bak penenang, dipasang pipa udara (Air Vent) setinggi 1 m diatas permukaan air bak penenang. Pemasangan pipa udara ini dimaksudkan untuk mencegah terjadinya tekanan rendah (Low Pressure) apabila bagian ujung pipa pesat tersumbat. Tekanan rendah ini akan berakibat pecahnya pipa pesat. Fungsi lain pipa udara ini untuk membantu mengeluarkan udara dari dalam pipa pesat pada saat start awal  ½ inch.Æ PLTMH mulai dioperasikan.   Jenis bahan dan ukuran pipa pesat  Ada beberapa jenis dan bahan pipa pesat yaitu: (1). Pipa Carbon (Pipa baja) (2. Pipa spiral welded steel (Pipa baja spiral) (3). Pipa PVC (4). Pipa rolled weided steel (pipa baja gulung)

Pipa PVC lebih baik digunakan pada konstruksi pipa pesat yang tertanam ditanah, karena tidak tahan terhadap panas matahari. Sebaiknya digunakan pipa pesat dengan tebal minimal 3 – 4 mm (Kensaku, 1993). Perawatan pipa pesat dilakukan dalam jangka waktu tertentu. Misalnya pertahun dengan melaksanakan pengecatan ulang. Sedangkan secara rutin dilakukan kontrol terhadap kebocoran yang mungkin terjadi.  Hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan penstock untuk PLTMH adalah diameter pipa. Semakin kecil diameter maka kecepatan air dalam penstock akan semakin naik untuk debit yang sama, rugi – rugi pada penstock disebabkan debit air dan tinggi jatuh yang relatif kecil dan ketersediaan material di daerah lokal. Perhitungan diemeter menggunakan rumus sebagai berikut: A = ¼ π.d2 ; A = Q / V, Sehingga diameter pipa pesat  (Asdak, 2005) adalah:

Dimana:

A = Luas Penampang pipa (m2)

Q = Debit Air (m3/detik)

d = Diameter (m)

V = Kecepatan Air (m/detik)

Dalam perencanaan pipa pesat diupayakan dibuat lurus untuk mengurangi rugi – rugi pusaran dan rugi gesekan. Untuk mengurangi rugi-rugi pusaran air pada sisi masuk penstock maka harus ditentukan jarak minimum intake penstok dari permukaan air penampungan air (forebay).  Jarak minimum batang pipa dari permukaan penampung air digunakan rumus :

Dimana:

X = Jarak Minimum (m)

d = Diameter (m)

V = Kecepatan Air (m/detik)

g = 9.8 P = Tekanan Air pada kepala pipa pesat (kg/cm2)

b. Perencanaan Turbin Air

Pada dasarnya pemilihan tipe turbin untuk PLTMH sama seperti pemilihan tipe turbin pada PLTA konvensional. Dasar pemilihan tipe turbin sebagai penggerak generator pada Pembangkit Listrik Tenaga Minirohidro (PLTMH) terlebih dahulu harus diketahui besaran Head (meter), debit air (m3/detik), dan besarannya kecepatan putar turbin (n). Kecepatan putaran turbin diperoleh dengan mengetahui kecepatan air yang akan masuk sudu-sudu turbin, dengan merubah kecepatan linear menjadi kecepatan keliling (sentrifugal) pada poros turbin tersebut yang disebut dengan kecepatan keliling (U1 = D x phi x n).  Dimana: U1 = Kecepatan Keliling D= Diameter Roda Turbin n = Putaran Turbin

Pemilihan kecepatan putaran  ditentukan setinggi mungkin, karena dengan kecepatan putar yang tinggi akan didapat momen punter (kopel) yang kecil, poros yang kecil, dan diameter roda turbin yang kecil, sehingga akan membuat ukuran generator lebih kecil (Nechleda, 2002). Kecepatan keliling U1 meningkat dengan membesarnya n. Selanjutnya yang sangat penting untuk diketahui dalam merencanakan turbin adalah menentukan kecepatan spesifik (nq ) yang akan sangat menentukan dalam perencanaan tipe turbin yang akan digunakan dalam PLTMH. Besar kecepatan spesifik ( nq) dapat diperoleh dengan rumus:

Dimana:

n = Jumlah putaran permenit

V = Kapasitas air ( m3/detik)

H = Head/ tinggi air jatuh (m).

D =Lebar dan Diameter Runner Turbin

L =     2047,98

D

Dimana :

L dan D dalam inch, dan nilai D mulai dari 50 cm sampai 100 cm.  Tabel  1. Jarak diameter runner berdasarkan lebar turbin.

Tabel 1. Penentuan Komponen Turbin Berdasarkan Lebar Turbin

Paramater perencanaan turbin secara manual dapat ditentukan dengan rumus (Patty, 1995) sebagai berikut:

Tebal Pancaran  :            A = Q/V

Jarak Antar Sudu  ;         s1 = kD1 ; maka  t =  s1/sinβ1

Jumlah Sudu, jarak antar sudu t dan jumlah sudu (n)  diperoleh :  N = π.D1/t

Lebar Keliling Radial ;   a = 0,17.D1

Kelengkungan Sudu ;      ρ = 0,326.r1

Jarak Pancaran dari Pusat Poros ;             y1 = (0,1986 – 0,945.k)D1

Jarak Pancaran dari Tepi Dalam Runner ; y2 = (0,1314 – 0,945.k)D1

Selain dengan menggunakan rumus diatas, nilai dapat juga diperoleh dengan menggunakan grafik kecepatan spesifik dibawah ini setelah diketahui besar nilai head, putaran turbin, dan kapasitas air. Setelah mengetahui kecepatan spesifik tersebut dapat ditentukan jenis turbin yang akan digunakan. Apakah akan digunakan turbin propeller, pelton, cross flow atau yang lainnya. Penentuan jenis turbin untuk PLTMH juga dapat secara langsung melalui grafik (Warnick, 1994) dibawah berikut setelah diketahui nilai kecepatan spesifik dari cara perhitungan diatas.

Gambar 3. Pemilihan Turbin Berdasarkan Tinggi Air Jatuh

1. Efisiensi Turbin Air

Perhitungan shaft power dan effisiensi dari turbin adalah sebagai berikut: dimana parameter berikut dapat digunakan dalam pengukuran, diantaranya adalah tekanan air, aliran rata rata air, torsi output, kecepatan putar dari turbin Pemilihan debit dan tinggi ter jun menentukan kapasitas terpasang PLTMH

yang direncanakan yang dapat digambarkan sebagai berikut:

P, Q, H, lt, lg = sama dengan di atas.

µ =  berat jenis (kg /m3).

Sebagaimana yang telah dijelaskan di atas bahwa daya yang dihasilkan turbin ditransmisikan ke generator listrik melalui komponen transmisi daya. Besarnya daya yang masuk ke generator listrik diketahui dengan menggunakan  sabuk–V harga effisiensinya berkisar antara 0,7–0,9.

f. Potensi Air Terjun

Potensi  Air Terjun sebagai Pembangkit Tenaga Listrk, maka faktor berikut perlu diperhatikan, yaitu  (1) Sistem pengelolaan jaringan irigasi cukup baik, sehingga pendistribusian air berlangsung secara teratur sepanjang tahun., (2) Debit air yang diperlukan tersedia sepanjang tahun dan dapat dipenuhi oleh debit sungai rata-rata pada musim kemarau., (3) Pembuatan PLTM tidak mengganggu sistem irigasi yang sudah ada, bahkan agar diusahakan adanya peningkatan/perbaikan,. (4) PLTM menggunakan teknologi tepat guna agar pembuatan, pengoperasian dan pemeliharaannya dapat dilakukan dengan menggunakan tenaga kerja setempat. (5) Tinggi terjun yang cukup, yang bersama-sama dengan debit aliran menghasilkan potensi tenaga air.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan pada Laboratorium Pendidikan Teknik Elektro Universitas Negeri Medan dan Politeknik Santa Thomas Medan. Waktu  penelitian ini adalah  4  bulan yang dilakukan mulai Juli 2009 sampai dengan Nopember 2009. Untuk mencapai tujuan penelitian ini, maka penelitian secara keseluruhan menggunakan pendekatan penelitian dengan metode research and development (R&D) (Borg dan Gaill 1983) dan Rekayasa Engineering. Sesuai  dengan model pendekatan research and development, maka pelaksanaan penelitian ini mengikuti langkah langkah dari pengembangan prototipe PLTMH, yaitu: (1) Desain dan perencanaan prototipe PLTMH. (2) Fabrikasi komponen prototipe PLTMH, (3) Perakitan prototipe  PLTMH, (4) Implementasi (uji laboratorium) prototipe PLTMH.

3. Konsep Desain Prototipe PLTMH

Gambar 6. Rancangan Prototipe Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro

Gambar 5.Konstruksi Sudu sudu

Gambar 7. Rancangan Bucket

Gambar 8. Konstruksi Runner Turbin

Untuk tahapan kegiatan  pembuatan unit pengontrol panel prototipe PLTMH dapat ditunjukan seperti ditunjukkan pada flowchart Gambar 8

4. Definisi Operasional

1. Minihidro adalah suatu pembangkit lstrik skala kecil dengan daya  keluarannya berkisar antara 100 sampai 5000 W dan tenaga input berupa air (hidro) sebagai  tenaga penggerak.

2. Prototipe PLTMH adalah suatu perangkat pembangkit listrik tenaga air yang memiliki beberapa komponen, yaitu: Pipa Penstock, Turbin, Generator, Instrumen dan Rangkaian Kontrol yang dkemas dalam wujud PLTMH dengan ukuran mini sebagai hasil desain dan Fabrikasi.

3. Pengembangan adalah suatu inovasi atau modifikasi Turbin Pelton, Transmisi Putaran, dan Generator untuk mencapai output enerji gerak dan tenaga listrik dengan efisiensi tinggi.

4. Efisiensi adalah hasil guna atau daya guna yang dibangkitkan oleh Turbin dan generator sebagai hasil pemanfaatan potensi air terjun seminal mungkin untuk menghasilkan tenaga listrik sebesar besarnya, efisiensi ini ditentukan dengan satuan persen.

5. Instrumen Ukur adalah suatu perangkat Alat ukur yang digunakan dalam menentukan tekanan air, frekuensi, arus, tegangan dan daya keluaran dari generator.

6. Rangkaian kontrol adalah suatu sistem pengaturan beban secara otomatis yang dirakit dari komponen komponen elektronika dengan tujuan untuk menstabilkan putaran generator akibat  penurunan dan kenaikan beban.

7. Potensi air terjun adalah besarnya enerji potensial yang ditimbulkan oleh debit air dan tinggi jatuh air.

5. Sumber dan Teknik Pengumpulan Data

Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah berhubungan dengan potensi air terjun, efisiensi prototipe PLTMH, dan spesifikasi prototipe. Data potensi air terjun diambil melalui studi kepustakaan atau data primer dari pihak PLN yang terkait yang sekurang kurangnya 10 tahun terakhir dan data sekunder yaitu melalui suatu pengukuran secara langsung dari implementasi prototipe PLTMH  dilapangan serta uji laboratorium.

6. Teknik Analisis Data

Data yang dijaring melalui studi kepustakaan dan Uji Laboratorium dan uji lapangan yang dianalisis dengan menggunakan statistik deskriptif yang selanjutnya dibandingkan dengan analisis perhitungan.

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

1. Prototipe Pembangkit Listrik Minihidro.

Peralatan prototipe pembangkit listrik tenaga minihidro (PLTMH) terdiri dari turbin, generator, transmisi mekanik, pompa, dan jaringan listrik seperti terlihat pada gambar 10. Sedangkan bagian utama, yaitu turbin pelton terdiri dari rotor, rumah turbin dibuat dari bahan Alkalit, guide vane, puli, adapter dan base frame. Puli sebenarnya merupakan bagian dari transmisi mekanik yang meneruskan daya putar turbin ke generator, serta mengubah putaran turbin air sehingga sesuai dengan putaran generator. Dalam pembuatannya puli atau transmisi mekanik ini merupakan bagian yang tak terpisahkan dari turbin. Sedangkan bagian roda janan dan tramsmisi yang terbuat dari baja melelui tahap perhitungan, disain gambar dan fabrikasi.

Gambar 10. Diagram perlengkapan Prototipe PLTMH

Secara ringkas komponen-komponen utama turbin cross-flow adalah sebagai berikut :

1. 1. Rotor atau runner turbin. Rotor atau adalah bagian yang berputar dari turbin. Runner ini terdiri dari poros, blade dan piringan atau disk.

2. 2. Rumah turbin. Rumah turbin adalah bagian turbin yang merupakan tempat memasang bagian-bagian turbin lain, seperti poros atau runner, guide vane dan adapter.

3. 3. Nozzel atau Guide Vane. Guide vane atau sering juga disebut sebagai distributor berfungsi untuk mengarahkan aliran air sehingga secara efektif meneruskan energinya ke blade atau rotor turbin. Dengan demikian energi kinetik yang ada pada pancaran air akan menggerakkan rotor dan menghasilkan energi mekanik yang seterusnya memutar generator melalui puli.

4. 4. Puli dan belt : Puli merupakan salah satu dari sistem transmisi mekanik yang sering dipakai pada PLTMH. Sistem transmisi tersebut juga berfungsi untuk mengubah kecepatan putar dari satu poros ke poros yang lain, jika kecepatan putar turbin berbeda dengan kecepatan generator atau peralatan lain yang harus diputarnya. Sebenarnya terdapat beberapa jenis system penggerak / transmisi mekanik pada mikrohidro , yaitu : Penggerak langsung, Flat belt dan pulley, V atau wedge belt dan pulley, Chain and sprocket dan Gearbox. Namun Puli dan belt merupakan yang paling banyak dipakai.

5. 5. Adapter Merupakan ”pipa” penghubung antara rumah turbin dengan pipa pesat. Bentuk adapter pada satu sisi yang terhubung dengan rumah turbin adalah persegi sesuai dengan rumah turbin, sedangkan bagian yang disambung dengan inlet valve atau pipa pesat berbentuk lingkaran.

6. 6. Base frame. Base frame merupakan tempat atau rangka untuk meletakkan turbin. Biasanya pada PLTMH berkapasitas kecil, base frame turbin menyatu dengan base frame generator sehingga dudukan turbin dan generator telah tertentu susunannya dan tidak berubah-ubah

Tabel 2. Komponen Prototipe Pembangkit listrik Minihidro

Nomor Komponen Material Jumlah Keterangan1. Inlet casing Pipa PVC 1 set2. House casing Alkalit 1 set3. Tutup casing Alkalit 1 set4. Bucket (Sudu arah) Baja dibalut

fiber glass1 set Aluminium

5. Nozel (Governor) Baja ASSAB 705

1 Kuningan + Baja

6. Runner (Roda jalan) Baja ST 42 2 Terdiri dari flens pengikat kipas dan ipas dudukan sudu jalan dibuat dari baja

7. Poros turbin Baja ASSAB 705

1

8. Bantalan poros turbin Standar 2 SY 30 TF9. Kopling Standar 1 Fenner F 50 B

10. Poros puli penggerak Baja ASSAB 705

1

11. Bantalan poros puli penggerak

Standar 2 SY 35 TF

12. Puli penggerak Standar 1 Al, tipe B3 diameter 12 inci

13. Sabuk transmisi Standar 3 Banrope B7914. Puli generator Standar 1 Al, tpe B 3 diameter 3,5

inci15. Generator Standar 1 24 Volt dan 220 3 Kw

Hasil perakitan pembangkit listrik tenaga minihidro dengan menggunakan turbin pelton dan pompa sebagai pengganti tinggi jatuh air terdapat pada gambar 11, dimana penggunaan turbine pelton ini adalah tergantung kepada tinggi jatuh air. Untuk itu tekanan air adalah merupakan hal yang esensial sehingga dapat mendorong rotor melalui sudu sudu turbine untuk bergerak secara rotasi. Debit air (Q) = 100 Vdet, Tinggi jatuh air (head) = 5 meter atau sama dengan daya motor pompa air 746 HP

1. Daya Air

Daya yang dapat dihasilkan oleh turbin dengan melihat keadaan tinggi jatuh air dan kapasitas air yang tersedia :

P = γ xQxHx ηt

Dimana :

γ = berat jenis air (N/meter kubik)

Q           = kapasitas aliran air (liter/detik)

H           = tinggi jatuh air (meter)

ηt           = efisiensi tota turbin, yaitu perhitungan terhadap adanya ketidak sempurnaan turbin, tinggi terjun yang tidak efektif dan sebagainya. Berdasarkan hasil penelitian didapat nilainya berkisar 0,68  – 0,86.

1. Daya Turbin

Diturunkan dari persamaan Euler, daya yang dihasilkan turbin arus lintang  melalui dua tingkat energi tumbukan airnya yaitu :

Ptotal = m(2.U1.C1.cos α1 – 2U12)

Dimana :

m         = ρxQ = satuan massa aliran fluida

U1       = Kecepatan keliling sisi luar roda jalan tingat pertama

C1       = Kecepatan absolut masuk tingkat pertama

α1        = Sudut absolut aliran fluida masuk tingkat 1

Dengan  menggunakan data lapangan dan daya aliran arus serta daya turbin, dapat didisain struktur rotor yang terdiri dari sudu jalan, roda jalan dan poros serta sistim transmisi dari turbin tersebut.

Gambar 11. Prototipe Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTMH)

2. Desain dan Fabrikasi Prototipe PLTMH

1. Bucket (Sudu sudu Turbine)

Bucket direncanakan dan dibuat 2 (dua) macam dalam bentuk ukuran, bucket ini dibuat dari bahan aluminium murni dengan tahapan sebagai berikut; pembuatan cetakan (mal) dari bahan kayu dengan desain seperti pada gambar 3.

Gambar 12. Diagram Bucket dari Turbin Pelton

Tabel 3. Ukuran dari Bucket

Deskripsi Bucket 1 (20 buah) Bucket 2 (16 buah)h1 6 cm 5 cmH2 5cm 4 cmD1 130 derajat 130 derajatD2 130 derajat 130 derajatL1 6 cm 5 cmL2 5 cm 4 cmt 2,5 cm 2,5 cmT1 3,5 cm 2 cm

Fabrikasi bagian komposit pada sudu turbin ini dibagi menjadi dua bagian yaitu :  mal cetakan dan sudu itu sendiri. Proses pembentukan kedua bagian diatas menggunaan pembentukan mal dari kayu yang dibuat sesuai dengan desain gambar dari bucket itu. Pembentukannya adalah menggunakan peralatan, gergaji, bor tangan, ketam, amplas kayu, pahat dan mesin bubut. Kayu dibentuk seperti desain rancangannya kemudian dibubut dan dihaluskan dengan menggunakan amplas. Setelah didapat bentuk dari bucket tersebut, maka dilapisi dengan menggunakan cat dempul dengan tujuan agar diperoleh permukaan bucket dalam keadaan licin. Tahap selanjutnya adalah mengecor mal bucket tersebut yang dilakukan oleh pabrik pengecoran dengan menggunakan bahan aluminium. Hasil pengecoran dari mal bucket tersebut dapat dilihat dari gambar 13.

Gambar 13. Hasil Cetakan Bucket (Sudu sudu) Turbin

b. Runner Turbin

Pembuatan runner dibuat dari plat besi dengan tebal 0,3 cm, pemotongan plat dilakukan dengan menggunakan las karbit sesuai dengan ukuran pada gambar 15, pengeboran lubang baut sebanyak 40 buah dan pengerjaan pembentukan runner dilakukan dengan menggunakan mesin bubut. Untuk pembentukan poros turbin digunakan batang besi dengan panjang 20 cm dengan diameter 4 cm.

Gambar 14. Desain Runner dan Poros

Perlengkapan yang digunakan untuk membangun runner adalah terdiri dari cakram, poros turbin dan menggunakan bucket dua jenis dengan ukuran berbeda ini adalah untuk keperluan penelitian. Sudut pemasangan bucket menggunakan 9 derajat. Runner secara keseluruhan terdiri dari lahar poros 2 buah, tiang bagian kiri dan kanan. Hasil pemasangan runner turbin pelton dapat dilihat pada gambar 15.

Gambar 15. Hasil pemasangan Bucket pada Runner Turbine

c. Nozzel Turbin, Kopling dan Transmisi Putaran (Belt), Puli

a. Bucket                                                             b. Kopling Langsung

c. Kopling Turbin-Generator                      d. Puli dan Transmini

e. Rumah Turbin                                                    f. Generator

Gambar 16. Komponen Prototipe Pembangkit Listrik Minihidro

Gambar 17. Pompa air

3. Pengujian Prototipe Pembangkit Listrik minihidro

Tahapan eksperiment terhadap prototype pembangkit listrik minihidro dapat dilakukan sebagai berikut:

1. Prototipy MH: Terdiri dudukan penampungan air, pengukur tangki dan pompa air2. Pelton  Turbine: Turbin ini  memiliki 16 buah dan 22 sudu sudu dan dipasang pada poros

yang ditopang oleh 2 buah bantalan atau lahar yang terletak pada sebelah kiri dan kanan dari poros turbin dan  ditutupi oleh jendela kaca.

3. Nozzle: Fluida masuk ke dalam rumah turbin  melalui nosel konvergen dilengkapi dengan  jarum katup untuk mengontrol laju aliran air.

4. Pengukur tekanan: Tekanan statis nozzel  diukur menggunakan alat ukur tekanan air sebelum dan sesudah air dipancarkan.

5. Dynamometer: Aparat dilengkapi dengan dynamometer untuk mengukur .turbin output torsi

6. Stroboscope: Sebuah Stroboscope digunakan untuk mengukur kecepatan putaran turbin

Dimana Prosedur pengujian tersebut dilakukan dengan tahapan sebagai berikut:

1. Mengatur katup jarum nozzle pada posisi tertutup sepenuhnya dan dynamometer memuat beban penuh.

2. Pompa dihidupkan dengan menekan push button pada posisi ON dari prototioe MH.3. Membuka katup nozzel secara bertahap sampai mencapai kira-kira setengah posisi

terbuka dan posisi terbuka penuh.4. Mencatat hasil penunjukan alat ukur tekanan didalam mengukur aliran air yang

dikeluarkan oleh nozzle pada selang waktu t5. Mengurangi kecepatan aliran air dari katup nozzel secara bertahap hingga kecepatan

turbin mencapai 100 rpm dan mencatat hasilnya.6. Menggunakan Stroboscope untuk mengukur kecepatan turbin.7. Meningkatkan kecepatan turbin secara bertahap dari 100 rpm dan mencatat beban

generator dalam setiap langkah sampai mencapai kecepatan maksimum.8. Mengatur pembukaan katup jarum ke posisi terbuka penuh dan ulangi langkah c → g

Perhitungan

1. Menghitung laju aliran, Q =2. Menentukan tinggi jatuh air dari turbin dari persamaan, H =  Tentukan jumlah turbin

kepala dari persamaan, Karena kecepatan V pipa inlet sangat kecil dibandingkan dengan kecepatan aliran pada nozzel, maka dapat diabaikan, maka H=

3. Untuk setiap kecepatan, torsi dapat diperoleh dari pembacaan dynamometer . Torque (Nm) = Torque (Nm) = penunjukan dynamometer  ×  0,0045

4. Menghitung   daya input fluida dari persamaan Pfluida = γ.Q.H.5. Menghitung daya  keluaran  dari persamaan BP = Tω.6. Menghitung efisiensi turbin dengan persamaan ηact = Pfluida/ B.P7. menentukan factor kecepatan sudut φ  dari persamaan φ = , Dimana  R adalah jari-jari

rummer turbin  (R = 30 mm)

1. Pengaruh Runner Dan Sudu Terhadap Efisiensi Turbin

Bucket atau runner adalah komponen penting dalam proses konversi energi kinetic menjadi energi mekanik pada sebuah instalasi turbin air Pelton. Konstruksi bucket sangat mempengaruhi hasil guna atau konversi potensi energi yang terkandung dalam air terjun menjadi energi mekanik yang selanjutnya dapat dikonversi menjadi bentuk yang lain sesuai dengan kebutuhan. Dalam penelitian ini peneliti membuat beberapa buah runner masing-masing memiliki 16 buah, dan 20 buah mata sudu. Selanjutnya sudu dipasang pada mesin uji prestasi turbin air dan diberikan beberapa varisi pembebanan. Setelah diberikan pembebanan kemudian diamati berapa putaran yang dihasilkan untuk dianalisis lebih lanjut.

Dalam setup eksperimen air biasanya disertakan pada turbin melalui sebuah pompa sentrifugal. Sebuah manometer Venturimeter untuk mengukur tingkat aliran. Air keluar dapat divariasikan dengan mengubah pembukaan nozzle melalui tombak roda. Pancaran air pada turbin dapat divariasikan oleh pengontrol katup bypass. Kecepatan turbin dapat diukur oleh Tachometer dan Torsi oleh dynamometer. Rotor poros roda terdiri dari roda gila. Roda gila dipasang sabuk. Kedua ujung sabuk yang terhubung ke dua puli yamg digunakan.

2. Pengamatan:

berat air (γ)                                          = 1000 kg/m3Efektif jari-jari roda gila dan sabuk       = 0,11 mDiameter dari Pipa (d1)                       = .05 mDiameter dari Tenggorokan (d2)          = 0,03 mLuas penampang dari Pipa (A1)           = 0,00196349 m2Luas penampang dari Tenggorokan (A2) = .00070685 m2Jarak antara alat pengukur tekanan dan garis tengah turbin Z = 0,15 mAir Kepala ditunjukkan oleh alat pengukur tekanan = p (lbs)(H1) = 0,703 x P (m air)manometer reading (hm) = .. mKoefisien discharge (Cd) = 0.91load (membaca sisi yang lebih tinggi) (W) = … … … .. kgfMembaca ditunjukkan dengan arah roda gila (S) = Kgf

Perhitungan:Diameter dari  nozzle, D               = 10.0 mm

Luas Penampang nozzle, A = πD2/4= 78.5 mm2= 7.85 × 10−5 m2

Height of vane above nozzle tip s = 35 mm= 0,03 m

Jarak dari pusat turbin      = 150 mm

Massa runner       = 0,600kg

Berat Runner W= M g = 0,600 x 9,81 = 5,89 N

Berat runner bergerak sejauh y mm dari posisi nol, gaya F pada bucket yang diperlukan untuk mengembalikan keseimbangan diberikan oleh:F × 150 = W × y

Dengan memasukkan nilai W = 5,89 N, maka:

F  = atau F = 0,03924 y N

Laju aliran massa m dalam jet ditemukan oleh waktu pengumpulan massa yang diketahui air. U1 kecepatan dari jet saat meninggalkan nossel ditemukan dari laju aliran volumetrik Q dan  luas

penampang A dari nossel. V0 kecepatan yang membentur jet baling-baling sedikit kurang dari u1 karena perlambatan gravitasi. Efek ini dapat dihitung dari ekspresi

v02 = u12 – 2gs

Memasukkan nilai s = 0,035 m, maka diperoleh rumus sebagai berikut:

uO = m/s

Nilai tercatat kuantitas dikumpulkan, diukur waktu, dan perpindahan y runner disajikan pada Tabel 1 dan 2, bersama-sama dengan perhitungan berikutnya. Pada baris pertama Tabel 1, misalnya,Laju aliran massa m =    =  0 482 kg s.

Kecepatan aliran volume air = 0,482  10-3 m3/s

Kecepatan pada keluar nozzle u1=  =  = 6,14 m s

Dengan dampak kecepatan pada baling-baling uo = = 6,08 m s

Momentum aliran dalam dampak jet nozzel J = 0,482  6,08 = 2,93 N

Gaya pada baling-baling F = 0,03924  y = 0,3924 74 = 2,90 N

Tabel  4. Hasil Pengukuran dari pengujian prototipo MH

Tabel 2. Hasil pengukuran dan perhitungan

Jelas dari Gambar 18 bahwa gaya yang dihasilkan pada masing-masing dari sudu sudu sebanding dengan momentum aliran di jet sebagai menyentuh baling-baling.

Gambar 18 Momentum aliran dengan jet nozzel

Untuk bidang datar, kemiringan grafik untuk adalah 0,97, dibandingkan dengan nilai ideal 1,00. Perbedaan ini mungkin disebabkan oleh kesalahan eksperimental yang sistematis, seperti kesalahan kecil dalam nilai yang diukur diameter nozzle. Kemungkinan lebih lanjut terletak pada131perilaku dari jet setelah memukul baling-baling. Membentuk  lembar radial yang impinges di dinding bagian dalam silinder sekitarnya, dan kemudian dibagi, sebagian air mengalir di dinding silinder dan sisanya mengalir ke atas. Walaupun visibilitas yang dirugikan oleh semprotan yang dihasilkan, hal itu tampaknya bahwa beberapa air jatuh ke sisi atas baling-baling. Ini akan mempunyai efek menghasilkan kekuatan momentum kecil dalam arah ke bawah, sehingga mengurangi total gaya ke atas pada baling-baling. Untuk hemispherical cangkir, kemiringan grafik adalah 1,92, sehingga  F = 1.92J.

Gaya maksimum yang mungkin ditunjukkan oleh Persamaan F= 1,92 J untuk menjadi 2I, yang terjadi saat jet dibelokkan melalui 180 ° tanpa kehilangan energi. Diukur rasio antara kekuatan

dan maksimum teoretis dapat dianggap sebagai suatu efisiensi baling-baling, 0,96 dalam kasus ini, dan akan selalu kurang 1,00 karena kerugian akan selalu terjadi dalam praktek Kemampuan untuk mengendalikan kedua titik operasi pompa dan kecepatan rotasi dari turbin memungkinkan eksperimen untuk dapat dilakukan untuk berbagai kondisi operasi. Sebuah set selesai pengukuran seperti itu terkonsentrasi pada Gambar 19. Setiap kurva data diskrit tertentu mewakili jet diameter, sebagaimana ditentukan dalam legenda. Parameter laju aliran Φ didefinisikan sebagai:

Dimana Q adalah laju aliran nossel dan Rrunner diameter rotor. Keseluruhan efisiensi hidrolikmodel didapat sebagai rasio dari kekuatan mekanik dikembangkan di poros, ke sesuai daya hidrolik disediakan pada inlet dari model:

engan  M dan H adalah torsi mekanik yang diukur pada batang dan kepala bersih diukur hanyahulu nossel, masing-masing. Semua pengukuran dikonversi untuk dibandingkan dengan konstan kecepatan nominal runner..

Gambar 19. Hubungan Efisiensi Dengan Aliran Air Pada Posisi BucketEfisiensi kurva dari turbin hádala  yang merupakan kurva amplop yang melewati poin maksimum dari semua kurva lain cukup datar (tidak tertarik pada Gambar 19, dengan nilai sekitar 80%, yang merupakan perilaku yang memuaskan dan sesuai dengan referensi internasional. Itu poin efisiensi terbaik sesuai, seperti yang diharapkan, untuk kondisi sirkulasi arus keluar nol. Ini diverifikasi dengan mengamati arah arus keluar, yang kemudian menjadi normal terhadap dinding transparan. Ketika jet mengurangi diameter di bawah 60% dari maksimum efisiensi menjadi menurun secara drastis (Gambar 19), mungkin karena peningkatan analog hidrolik kecil kerugian pada jarum katup, yang pendekatan dengan posisi tertutup. Dalam rangka untuk membandingkan hasil model numerik dengan pengukuran di atas, maka torsi mekanik pada pelari dihitung dengan menggunakan persamaan kekekalan momentum

Dimana Mnum adalah torsi diperkirakan numerik, dan keluaran laju aliran kumulatif yang masuk masing-masingember. Mean momentum sudut pada inlet, dengan asumsi yang seragam, konstan kecepatan aliran jet, menjadi:

Kerugian hidrolik yang disesuaikan koefisien dalam persamaan gerak partikel diatur dengan mengacu kepada efisiensi maksimum pada maksimum (99%) jet diameter (Gambar 19) Kesepakatan yang diperoleh cukup baik sepanjang seluruh jajaran kurva yang sesuai dan cukup memuaskan sepanjang kondisi operasi lainnya diilustrasikan pada Gambar. 19. Lebih spesifik, perbedaan selalu di bawah 5%, kecuali dari jet tertipis kasus (46%), di mana kerugian tambahan pada nozzle tidak disimulasikan oleh metodologi sekarang. Selain itu, kecenderungan nilai-nilai yang diukur untuk menjadi sedikit berkurang sebagai pendekatan katup terbuka penuh posisi nya juga muncul dalam hasil numerik.

3.  Analisis Aliran AirUntuk menjelaskan kinerja turbin pelton terhadap pancaran aliran air dari nozzle pada saat pancaran air menentuh bucket turbine pelton  pada selang waktu tertentu adalah sebagai berikut. Pada  Gambar. 20 dan 21. Pada posisi awal waktu di mana juga Δθ = 0 adalah diambil ketika bucket dari runner berada pada 39o. Pertama interaksi bucket dengan  jet-jet dari nozzle terjadi ketika mencapai pinggiran adalah relatif kecil pada bagian sudut bibir bucket. Untuk pancaran air

dari nozzel maksimum Gambar. 20 dimulai hanya pada Δθ = 0 (Gambar 20a). Aliran dihasilkan aliran pada  permukaan,  awalnya diarahkan ke bagian bawah bucket. Setelah sekitar 15o dari perputaran bucket sehingga sekitar 35o air pancaran(jet) secara  penuh di bucket dan secara split di sudut-sudut tentang mendapat dampak yang normal, pergerakan sedikit pada pertengahan bucket (Gambar 20b untuk 20d). Selama periode waktu yang sama aliran  semakin menyebar keseluruh permukaan dan mencapai outlet bucket pada bagian pinggir. Pada sekitar 20o jet dari nozzle  mulai berinteraksi dengan bucket berikutnya  (Gambar 20c), yang semakin mengurangi jet. Selama tahap terakhir ditunjukkan pada Gambar. 20e dan 20f  sisa bagian dari jet terpisah dan akan mencapai bucket bergerak  terhadap wilayah potongan, karena perputaran elevasi bucket, maka akan mengakibatkan aliran teruskan untuk keluar dari pinggiran bucket sampai sekitar 60o. Medan aliran evolusi air agak berbeda ketika laju aliran berkurang dan jet menjadi sangat kecil. Seperti dapat diamati pada hasil yang sesuai Gambar. 21 awal interaksi jet bucket tertunda sampai sekitar 5o (Gambar 8a) yaitu sampai bucket berputar sampai 34o. Bucket berikutnya dari pancaran arus air mendapat perubahan serupa, tetapi kurang tersebar pada permukaan bucket (Gambar 21b untuk 21d). Bucket berikutnya memotong jet sebelumnya (Gambar 21e), dan sejumlah besar partikel mengalir keluar hanya dari setengah bagian dari pinggiran bucket (Gambar 21F). Perilaku ini dapat menjelaskan pengurangan dalam efisiensi diamati dalam hasil numerik yang sesuai Gambar. 18.

Gambar 20. Medan aliran evolusi air pada              Gambar 21. Medan aliran evolusi  air pada

permukaan Bucket Rf = Rmaks  = 0,012      permukaan Bucket Rf= 0,45 Rmaks  = 0,026

4. Pengaruh Variasi Jumlah Sudu (Bucket)  Terhadap Putaran, Daya Dan Efisiensi

Dengan melihat pengaruh jumlah pemasangan bucket terhadap efisiensi diperoleh dengan pengukuran daya input (Pin) dan daya output (Pout), dimana tekanan air yang keluar dari nozzle dibuat maksimum dan beban sebesar 5 kg. Diperoleh bahwa dengan semakin banyak jumlah bucket yang digunakan, maka kecepatan turbin akan semakin tinggi. Demikian juga semakin banyak jumlah bucket yang digunakan maka efisiensi dan daya output akan semakin tinggi, hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 22. Namun kenaikan dengan jumlah 18 bucket sampai 20 bucket diperoleh kenaikan putaran atau efisiensi adalah kecil.

Tabel  6. Hasil Pengukuran Dari Variasi Jumlah Bucket

Nozzel 5 10 14 16 18 20Rpm 225 250 550 600 650 725Pout 0.15 0.35 0.45 0.58 0.63 0.65Pin 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74 0.74Efisiensi 0.20 0.47 0.60 0.78 0.85 0.87

Gambar 22. Variasi jumlah bucket terhadap efisiensi Turbin Pelton

Bucket atau runner adalah komponen penting dalam proses konversi  energi kinetik menjadi energi mekanik pada sebuah instalasi turbin air Pelton. Konstruksi bucket sangat mempengaruhi

hasil guna atau konversi potensi energi yang terkandung dalam air terjun menjadi energi mekanik yang selanjutnya dap dikonversi menjadi bentuk yang lain sesuai dengan kebutuhan. Dalam penelitian ini peneliti membuat beberapa buah runner masing-masing memiliki 6 buah, 9 buah, 12 buah, dan 15 buah mata sudu. Selanjutnya sudu dipasang pada mesin u prestasi turbin air dan diberikan beberapa varisi pembebanan. Setelah diberikan  pembebanan kemudian diamati berapa putaran yang dihasilkan untuk dianalisis  lebih lanjut. Variasi pembebanan yang dipakai adalah 0 kg, 5kg, 10  kg   Melalui penelitian menggunakan metode eksperimental di laboratorium teknik mesin Politeknik San Thomas Medan  dilakukan dengan menggunakan mesin uji prestasi turbin air yang  jumlah sudunya divariasi terhadap putaran, daya, serta efisiensi dan didapatkan  bahwa terdapat peningkatan yang signifikan dari putaran, daya, dan efisiensi turbin yang dihasilkan. Hasil penelitian menunjukan beberapa hal, yaitu: Jika jumlah sudu bertambah1 buah maka putaran turbin akan bertambah sebesar  13,886 rpm, Jika jumlah sudu bertambah1  buah maka daya turbin akan  bertambah sebesar 0,043 watt, 3. Jika jumlah sudu bertambah 1 buah maka  efisiensi turbin akan bertambah sebesar 1,56%.

5. Variasi Putaran Terhadap Torsi dan Efisiensi.

Metodologi numerik dapat dengan mudah diterapkan untuk mempelajari efek dari setiap desain atau operasi parameter pada kinerja turbin. Hasil diilustrasikan pada Gambar. 23 adalah contoh seperti  studi, di mana efisiensi hidrolik, bersama dengan tenaga mesin dan torsi yang dikembangkan  pada batang, yang dihitung sebagai fungsi dari kecepatan rotasi turbin, untuk sepenuhnya terbuka nozzle dan Φ = 0,0124. Semua tiga kurva menunjukkan perilaku yang diharapkan: torsi meningkat pada kecepatan lebih rendah dan kekuatan dan memaksimalkan efisiensi dalam rentang kecepatan yang sama. Yang terakhir adalah antara 800 dan 850 rpm, verifikasi yang benar dari model desain.  Efek dari jumlah bucket yang diperiksa dalam penelitian kedua untuk efisiensi yang terbaik  berbagai sudut bukaan nozzel dan kecepatan rotasi nominal (725 rpm). Beberapa indikasi  hasil yang diambil dalam Gambar. 10, menunjukkan bahwa efisiensi hidrolik menurun secara signifikan bila kurang  dari sekitar 15 bucket yang digunakan dalam runner ini. Hal ini terjadi karena peningkatan bagian aliran jet melewati oleh runner tanpa menemukan sebuah bucket. Efisiensi mencapai maksimum  nilai untuk sekitar 20 bucket, sangat dekat dengan pilihan desain 22. Perkiraan efisiensi  maka tetap konstan untuk setiap jumlah bucket yang lebih besar, karena kerugian tambahan terkait  dengan jet memotong dan distorsi pada potongan bibir bucket, seperti juga beberapaterkait mekanisme, sebagai aliran dikembangkan pada sisi uang bucket.

Gambar 23. Variasi Putaran Terhadap Torsi dan Efisiensi

Jika ditinjau dari penggunaan satu buah nozzel dan dua buah, maka dapat dipredikasi bahwa putaran pada turbin pelton menggunakan dua buah nozel lebih besar dibandingkan menggunakan satu buah nozel. Demikian juga diperoleh berdasarkan eksperimen bahwa efisiensi menggunakan 2 dua buah Nozzel lebih tinggi dibandingkan dengan satu buah nozzel. Hal ini dimungkinkan oleh pancaran air yang mendorong bucket hádala lebih besar. Dapat disimpulkan semakin tinggi dorongan air terhadap bucket maka efisiensi turbin semakin tinggi seperti terlihat pada diagram berikut

Gambar 23. Perbandingan Efisiensi Menggunakan 1 Dan 2 Buah Nozzle

6. Daya Listrik

Berdasarkan hasil pengujian dengan menggunakan Dinamo listrik dengan kapasistas  24 volt, dan arus 15 Ampere. Diperoleh hasil pengujian sebagai berikut :

Tabel  7. Hasil Pengukuran Daya Listrik

Putaran Tegangan Arus Beban Efisiensi100 rpm 5,5 volt 1,3 A

35 watt

46,8 %250 rpm 7,5 volt 4,5 A 57,9 %500 rpm 18,9 volt 9,6 A 67 %700 rpm 23,6 volt 13 A 81,89 %

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Variasi jumlah bucket dari runner pada turbin pelton mempunyai pengaruh secara langsung terhadap peningkatan efisiensi dari turbin dan setiap peningkatan satu buah bucket sama dengan 1,504 dari efisiensi yang dihasilkan.

2. Besarnya sudut pancar air dari nozzel mempunyai pengaruh terhadap daya yang diterima oleh bucket untuk memutar turbin.

3. Besarnya efisiensi yang dibangkitkan oleh turbin tergantung kepada besarnya mangkok bucket, diameter runner dan jumlah bucket serta tekanan air yang dikeluarkan oleh nozzel.

4. Daya generator yang dibangkitkan eleh prototipe pembangkit listrik minihidro adalah; tegangan 23,6 volt dengan arus 13 Ampere dan efisiensi 81,89 %

1. Saran

1.1. Untuk membuat desain turbin air diharapkan menggunakan Analisis CFD melalui

komputer agar hasil dan bentuk rancangan diperoleh secara maksimal.2. Untuk pembangkit listrik dengan menggunakan tinggi jatuh air atau menggunakan

tekanan dari aliran air, diharapkan menggunakan sudu sudu dengan berbentuk setengah lingkaran. Ini diharapkan untuk mendapatkan efisiensi yang lebih tinggi.

3. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik, prototipe ini perlu lagi diuji dengan menggunakan genertor yang lebih besar.

4. Sesuai dengan pengerjaan Proyek penelitian ini yang terbatas, maka diharapkan dalam penyelesaian penelitian diberikan waktu yang lebih lama atau sesuai dengan waktu yang diajukan dalam pengajuan penelitian.

DAFTAR PUSTAKA

Asdak Chay, 2005. ”Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai”, Gajah Mada University Press, Yogyakarta, , hal. 165.

Departemen Perindustrian dan Perdagangan & Koperasi, 2007. Profil dan Potensi Daerah Kabupaten Humbang Hasundutan

Dandeker M.M, Sharman K.N, “ Pembangkit Listrik Tenaga Air”, UIPress,  Jakarta, 2001, hal. 52.

Davis Victor Calvin, ”Hand Book of Applied Hydraulics”, Mc Graw-Hill Book Company, New York, 1998.

Gulliver Jhon S, Arndt Roger E, “Hydropower Engineering Handbook”, McGraw-Hill Book Company, New York, 2001.

Harian Kompas edisi 24 Oktober 2006, oleh Dr. A. Harsono Soeparjo, M.Eng. Ketua Pusat Studi Kelautan FMIPA – UI dan Peneliti Pusat Studi Energi UI.

Jack C. Evett, Cheng Lie,2003 “Fundamentals of Fluids Mechanics”, Mc Graw hill Int. Ed, 2nd printing 1988, hal. 113.

Kensaku Takeda, Sosrodarsono, S, 1999. “Hidrologi untuk Pengairan”, Cetakan ketujuh, Pradnya Paramita, Jakarta, 1993, hal. 144.

Nechleba Miroslov,”Hydraulic Turbine Their Design and Equipment”, Checoslovakia, Arti Paque, 2002.

Patty O.F, ” Tenaga Air”, Cetakan Pertama, Penerbit Erlangga, Jakarta,1995.

Warnick. C.C, ” Hydropower Engineering”, Prentice-Hall Inc, New York, 1984.