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