BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari, kebutuhan akan energy litrik sangat diperlukan oleh masyarakat banyak. Listrik merupakan suatu energy yang sangat vital dalam perannya. Karena pada zaman yang serba modern sperti sekarang ini sebagian mesin- mesin dan alat elektronika digerakkan oleh tenaga listrik. Namun tidak halnya demikian denga masyarakat pedesaan atau pedalaman yang mempunyai komunitas yang sangat sedikit. Meraka sangat jauh dari sentuhan teknologi tersebut. Tetapi perlu di sadari bahwa mereka juga membutuhkan penerangan dari listrik. Oleh karena itu peranan pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTMH) sangat cocok dipakai disini. Dimana di daerah pedesaan/pedalaman banyak sekali sungai-sungai kecil yang mengalir, sehingga praktikum pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTMH) ini sangat penting bagi praktikan untuk memajukan keterbatasan dan keterbelakangan bangsa ini dan mewujudkan pemerataan keadilan. 1.2 Tujuan Adapun tujuan dari praktikum ini yaitu : 1. Mahasiswa dapat memahami cara kerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). 2. Mahasiswa dapat mengetahui factor-faktor yang mempengaruhi kinerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH).
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari, kebutuhan akan energy litrik sangat diperlukan oleh
masyarakat banyak. Listrik merupakan suatu energy yang sangat vital dalam perannya.
Karena pada zaman yang serba modern sperti sekarang ini sebagian mesin-mesin dan alat
elektronika digerakkan oleh tenaga listrik.
Namun tidak halnya demikian denga masyarakat pedesaan atau pedalaman yang
mempunyai komunitas yang sangat sedikit. Meraka sangat jauh dari sentuhan teknologi
tersebut. Tetapi perlu di sadari bahwa mereka juga membutuhkan penerangan dari listrik.
Oleh karena itu peranan pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTMH) sangat cocok
dipakai disini. Dimana di daerah pedesaan/pedalaman banyak sekali sungai-sungai kecil yang
mengalir, sehingga praktikum pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTMH) ini sangat
penting bagi praktikan untuk memajukan keterbatasan dan keterbelakangan bangsa ini dan
mewujudkan pemerataan keadilan.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan dari praktikum ini yaitu :
1. Mahasiswa dapat memahami cara kerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro
(PLTMH).
2. Mahasiswa dapat mengetahui factor-faktor yang mempengaruhi kinerja Pembangkit
Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH).
3. Mahasiswa dapat memahami pengaruh static head dan debit aliran terhadap kinerja
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH).
4. Meneliti pengaruh variasi debit terhadap daya output.
1.3 Manfaat
Adapun manfaat dari praktikum ini, yaitu :
1. Memberi pemahaman prinsip kerja PLTMH
2.Praktikan dapat mengetahui factor yang mempengaruhi besarnya output yang dihasilkan
oleh generator yang dihasilkan turbin.
3. Praktikan dapat menganalisa kinerja turbin
4. Dapat memberikan teknologi sederhana yang tepat dan bermanfaat
5. Meningkatkan kesejahteraan, terutama masyarakat pedesaan atau pedalaman
6. Memberantas keterbelakangan akan teknologi
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Teori Dasar
Pembangkit listrik tenaga air dikelompokan menjadi 2 bagian, yaitu pembangkit listrik
tenaga air (PLTA) dan pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTMH). Prinsip kerja
keduanya adalah sama, yang membedakan hanyalah kapasitas yang dihasilkan. Untuk
pembangkit listrik tenaga mikro hidro, daya yang dihasilkan dibwah 5 kw, sedang jika daya
yang dihasilkan lebih dari 5 kw disebut pembangkit listrik tenaga air.
Pembangkit listrik tenaga air adalah suatu peralatan yang digunakan untuk mengubah
energy mekanik yang didapat dari gabungan dari energy kinetic dan potensial, kemudian
menjadi energy listrik. Air yang mengalir dari berbagai sumber ditampung dalam sebuah
danau, waduk, ataupun bendungan. Kemudian air yang tertampung tersebut dialirkan melalui
saluran tertentu, dimana di dalam saluran tersebut terdapat turbin air yang berfungsi
mengubah energy kinetic air yang mengalir menjadi putaran poros, untuk selanjutnya di ubah
menjadi energy listrik. Besarnya energy potensial air (Ep) yang dapat mungkin dibangkitkan
dari air yang mengalir dari suatu ketinggian adalah :
Ep= ρ Q g h
Dengan :
Ρ = massa jenis air (kg/m3)
Q = debit air (m3/detik)
g = percepatan gravitasi (m/detik2)
h = ketinggian permukaan air dari poros turbin (m)
Namun energy sebesar itu tidak semuanya dapat dimanfaatkan. Ada beberapa rugi – rugi
yang terjadi sehingga sebagian energy terbuang. Rugi-rugi tersebut antara lain :
1. Rugi-rugi thermodinamik. Adalah rugi-rugi yang timbul untuk memenuhi hukum II
thermodinamika . dalam hukum II thernmodinamika dijelaskan bahwa sebuah mesin
harus beroperasi diantara dua reservoir. Mesin tersebut akan menerima kalor dari
reservoir suhu tinggi kemudian membuang panas ke reservoir suhu rendah, kemudian
mengaubah sebgaian panas menjadi kerja/gerakan. Pada turbin air, waduk berfungsi
sebagai reservoir suhu tinggi sedangkan pembuangan turbin berfungsi sebagai
reservoir suhu rendah.
2. Rugi-rugi aliran/gesekan. Saluran yang dilalui air memeliki permukaan yang tidak
halus 100%, sehingga menimbulkan gesekan antara dinding dengan air yang
mengalir. Akibat adanya gesekan ini maka timbul rugi-rugi aliran sehingga energy
aliran yang sampai ke bagian output menjadi berkurang. Karenanya daya listrik yang
dihasilkan generator listrik menjadi berkurang pula. Untuk mengurangi rugi-rugi ini,
maka saluran di sepanjang inlet didesain dengan gesekan serendah mungkin. Desain
intake yang rendah, ukuran pipa yang seragam, juga permukaan saluran yang halus
dapat mengurangi rugi-rugi gesekan tersebut. Demikian juga dengan desain saluran
outlet yang minim gesekan juga membantu meningkatkan perolehan daya listrik.
Denga rugi-rugi tekanan pada outlet yang kecil,maka tekanan di outlet turbin (inlet
saluran keluar) dapat diminimalkan sehingga daya yang diserap turbin menjadi lebih
optimal.
3. Rugi-rugi di dalam turbin. Gesekan antara air dan sudu-sudu dan casing pada turbin
juga menimbulkan gesekan. Hal ini juga mempengaruhi efisiensi turbin. Juga desain
turbin yang optimal, memungkinkan diperoleh efisiensi turbin yang maksimal pula.
4. Rugi-rugi di dalam generator listrik. Pada proses perubahan dari energy kinetic
menjadi energy listrik, muncul arus edy, sehingga sebagian energy terserap pada
proses ini. Akibat generator listrik menjadi panas, dan energy pun terbuang akibat
proses ini. Proses ini juga terjadi sepanjang aliran listrik. Hal ini mengakibatkan
perolehan daya listrik menjadi turun pula.
Jika suatu hambatan listrik dihubungkan dengan suatu sumber arus, maka energy listrik
akan mengalir pada hambatan tersebut. Besarnya daya listrik (P) yang melalui suatu
hambatan adalah :
P = V.I
Dengan :
V = tegangan yang terukur
I = arus yang melalui hambatan
Dari untuk sumber arus bolak-balik, tegangan dan arus yang dihasilkan bersifat
sinusoidal, sehingga untuk perhitungan daya dipergunakan arus efektif dan tegangan
efektif. Sehingga besarnya daya efektif (Pefektif) yang melalui suatu hambatan adalah :
Pefektif = Vefektif x Iefektif
Dengan :
Vefektif = 0,6…x Vmaximum
Iefektif = 0,6…x Imaximum
Efisiensi Turbin
Efisiensi turbin adalah perbandingan daya poros dari turbin dibandingkan dengan
potensial daya yang dimiliki oleh suatu aliran. Secara sederhana efisiensi turbin ( )
dinyatakan dengan :
ηturbin = PturbinP aliran
Dengan :
P turbin = daya poros turbin
Paliran = daya potensial aliran
Jadi efisiensi turbin menunjukan efektifitas turbin dalam mengubah energy potensial air
menjadi energi putaran.
Efisiensi Generator Listrik
Efisiensi generator listrik adalah perbandingan antara daya listrik yang dihasillkan
generator listrik dengan daya poros yang menggerakkan turbin. Secara sederhana efisiensi
generator listrik ( n generator) dirumuskan dengan :
ηgenerator = PlistrikP turbin
Dengan :
Plistrik = daya listrik yang dihasilkan
Pturbin = daya poros turbin
Klasifikasi Turbin
A. Berdasarkan Model Aliran Air Masuk Runner.
Berdasaran model aliran air masuk runner, maka turbin air dapat dibagi menjadi tiga
tipe yaitu
1. Turbin Aliran Tangensial
Pada kelompok turbin ini posisi air masuk runner dengan arah tangensial atau tegak
lurus dengan poros runner mengakibatkan runner berputar, contohnya Turbin Pelton dan
Turbin Cross-Flow.
2. Turbin Aliran Aksial
Pada turbin ini air masuk runner dan keluar runner sejajar dengan poros runner,
Turbin Kaplan atau Propeller adalah salah satu contoh dari tipe turbin ini.
3. Turbin Aliran Aksial - Radial
Pada turbin ini air masuk ke dalam runner secara radial dan keluar runner secara
aksial sejajar dengan poros. Turbin Francis adalah termasuk dari jenis turbin ini.
6. Saklar pemilih untuk memilih alat ukur yang digunakan, jika ingin mengukur resistansi
maka saklar diarahkan ke pengukuran ohm meter
7. Terminal – (Negatif)
8. Probe, berfungsi untuk mengukur beban dengan meletakkannya pada terminal + dan Atau
pada output terminal + dan terminal –
Penggunaan multimeter analog :
Sebelum mengukur
- Baca spesifikasi, perhatikan penempatan meter yang benar
- Perhatika posisi nol jarum, set hanya bila diperlukan
Saat memulai
- Manfaatkan cermin
Pengukuran tegangan dan arus :
Sebelum mengukur
- Perhatikan polaritas
- Untuk tegangan tinggi perhatikan aturan penggunaan probe
Saat mengukur
- Mulai dari skala terbesar
- Turunkan skala maksimum tanpa overflow
3.3 Asumsi-asumsi
Dalam pengujian ini ada beberapa asumsi yang diambil, yaitu :
1. Aliran tunak dan seragam
2. Fluida incompressible
3. Tidak ada rugi akibat gesekan
3.4 Prosedur Percobaan
Adapun prosedur percobaan dalam melaksanakan praktikum ini, yaitu :
Persiapan
1. periksalah air di bak bawah tersedia dalam jumlah yang mencukupi
2. Periksa semua keran dalam posisi tertutup
3. hidupkan pompa hungga tangki atas terisi air sampai penuh, dan biarkan pompa hidup hingga air meluap ke ssaluran bypass. Jika terlihat air sudah akan meluap segera buka keran bypass untuk menurunkan permukaan air di dalam reservoir atas.
4. periksa keran dapat berfungsi sebagai mengatur debit air.
5. periksa alat ukur head tangki dapat bekerja, dengan melihat ketinggian permukaannya naik sesuai dengan permuakaan tangki atas. Jika tidak, hisap selang bagian atas agar air masuk ke dalam selang indicator.
6. pastikan alat ukur tegangan da arus terpasang pada posisinya.
7. putar rotor dynamo dengan menggunakan tangan, hingga mengeluarkan aruis listrik. Periksa alat ukur tegangan dan arus dapat bekerja.
Pelaksanaan
Percobaan 1
1. Buka keran X1 secara penuh dan biarkan air mengalir sampai keluar tertampung dalam bak penampung, biarkan hingga alirannya steady.
2. Catat head permukaan tangki atas, beda ketinggian pada ventury, arus listrik yang dihasilkan, dan tegangan yang terukur secara bersamaan.
3. Ulangi langka 1-3 untuk lima debit air yang berbeda dengan melihat beda ketinggian manometer, kemudian tuliskan hasil pengamatan dalam table berikut.
Percobaan 1
noManometer Arus Tegangan Head
h1 (kiri) h2 (kanan) h2 - h1 Q (Ma) (V) (cm)
Percobaan II
4. Ulangi langkah 1-3 head yang lebih tinggi
Percobaan 2
noManometer Arus Tegangan Head
h1 (kiri) h2 (kanan) h2 - h1 Q (Ma) (V) (cm)
Pembesihan
1. Matikan pompa
2. Buka keran pengatur, biarkan air di tangki atas mengalir ke tangki bawah hingga air di tangki atas terkuras habis.
BAB IV
DATA
4.1 Data Percobaan
Tabel 4.1 Data percobaanPercobaan 1
noManometer Arus Tegangan Head
h1 (kiri) h2 (kanan) h2 - h1 Q (Ma) (V) (cm)1 19 cm 8 cm 9 cm 3 0.5 1052 17 cm 9 cm 8 cm 2 0.3 1053 16.3 cm 10 cm 5,6 cm 1.5 0.27 1054 15 cm 12 cm 3cm 1 0,2 1055 14 cm 13 cm 1 cm 5 0,1 105
d1 = 1 inchi = 2,54 cm skala arus = 25 mA DC
d2 = ¾ inchi = 1.905 K = 1
A1 ¼ π d12 = ¼ . 3,14. (2,54 cm )2
= 5,064506 cm2 = 0,0005064506 m2
A2 ¼ π d22 = ¼ . 3,14. (1,905 cm )2
= 2,848 cm2 = 0,000284 m2
4.2 Contoh Perhitungan
1. Perhitungan Debit (Q)
(P1+1/2 ρ V12+ρ.g.h1 = P2+1/2.ρ.V2
2+ρ.g.h2)
Rumus peesamaan kontinuitas
Q1 = Q2
V1 A1 = V2 A2
Rumus head losses minor :
V1 = K V2 2
2g
Subtitusi Persamaan Kontinuitas dan head losses minor ke persamaan Bernauli :
P1-P2 = V22- V1
2 +h2 2g 2g
ΔH = V2 - ( V2 A2) + K V22
2g (A1) 2 2g 2g
ΔH = V22 (1+K – (A 2/A1) 2
2g
V2 = √ 2 g . ∆ H
1+K−( A 2A 1
)2
V2 =√ 2.9,8ms2 .0,09 m
1+1−¿¿¿
V2 =√ 0,6604m2
s2
2−¿¿¿
V2 = 0,629 m/sQ1 = Q2V1 A1 = V2 A2V1 = V2 A2 = 1.023 m/s . 2,848.10 -4 m 2 A1 5,0645.10-4 m2 = 0,575 m/sQ1 = A1 . V1 = 5,0645.10-4 m2 . 0,575 m/s =2.9118.10-4 m3/sQ2 = A2 . V2 = 2,848.10-4 m2 . 1.023 m/s = 2.9135 . 10-4 m3/sQ1 = Q22. Perhitumgan Tegangan (Vc)Besar skala tegangan AC = 25 VBesar skala tegangan DC = 25 VNilai tegangan yang di ukur = 0.5 VMaka :Vc = nilai tegangan yang di ukur x besar skala Vc
Skala V Ac
Vc = 0.5 V x 25 V
25 V = 0.5 V
3. Perhitungan Arus (Ic)Besar skala arus AC = 25 VBesar skala arus DC = 15 VNilai arus yang di ukur = 2,6 VMaka :Ic = 3 MA x 25 MA
15 MA =5 V
4.4 Grafik Hasil Percobaan
0.0002914863565...
0.0002748159724...
0.0002299275388...
0.0001682897264...
9.71621188512656...0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Hubungan Tegangan Terhadap Debit
Debit (Q) (m3/S
Tega
ngan
(v) (
volt)
4.5 Analisa dan Pembahasan
Pada percobaan pembangkit listrik tenaga mikro hidro ini dilakukan untuk
membuat suatu simulasi dari pembangkit listrik tenaga air (PLTA), karena pada
dasarnya prinsip kerja dari keduanya adalah sama, namun yang membedakan hanya
kapasitas atau daya output yang dihasilkan.
dalam pengujian ini dilakukan 5 sampel pengujian denga memvariasikan nilai beda
potensial tekanan (h). sehinga dapat diamati nantinya bahwa semakin tinggi nilai beda
potensial tekanan pada manometer, maka semakin besar pula kecepata atau debit yang
dihasilkan.dalam percobaan ini nilai debit terbesar yaitu = 0,00016829 m3/s pada
h = 0,03 m
Tentu saja dengan semakin besar debit yang dihasilkan, maka tegangan yang
dihasilkan dynamo pun akan semakin besar. Dengan semakin membesarnya tegangan,
hal itu pun juga akan memperbesar daya output yang dihasilkan. Karena seperti rumus
P=V.I , yang artinya tegangan berbanding lurus dengan daya .Jadi, jika kita ingin
membuat suatu pembangkit listrik tenaga air yang baik, maka kita harus
memperhatikan berapa besar daya aliran yang mengalir memasuki turbin. Sehingga
didapatkan efisiensi turbin yang optimal.Dengan didapatkan efisiensi turbin yang
optimal, maka didapatkan juga efisiensi listrik yang optimal.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari hasil percobaan dan perhitungan dan percobaan yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan bahwa :
1. Untuk mendapatkan daya listrik yang besar maka tekanan yang mengalir lewat sepanjang pipa dan memasuki turbin harus mempunyai nilai yang besar pula.
2. Semakin tinggi kecepatan aliran fluida, maka semakin besar pula nilai daya listrik yang dihasilkan.
3. Efisiensi listrik yang dihasilkan sangat tergantung denga daya turbin, begitu juga halnya dengan efisiensi turbin sangat tergantung pada daya potensial aliran.
5.2 Saran
1. Periksalah terlebih dahulu alat ukur sebelum melakukan pengujian karena akan mempengaruhi keakuratan data.
2. Sebaiknya praktikum jangan dilakukan pada waktu liburan.
DAFTAR PUSTAKA
Team asistensi LKE. 2013. “ Modul Praktikum Prestasi Mesin”.
Bengkulu : Universitas Bengkulu
Yunus A. Chengel. 1989. “ Thermodynamics an Engineering Approach”.