Pelatihan Mendesain Turbin Air Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

PENDAHULUAN Untuk memenuhi kebutuhan energi listrik yang semakin meningkat, saat ini PLN melaksanakan proyek percepatan pembangunan pembangkit listrik berbahan bakar batubara 10.000 Mega Watt yang segera akan disusul dengan proyek 10.000 MW tahap II. Namun selain membangun pembangkit-pembangkit listrik berkapasitas besar tersebut, pada daerah-daerah terpencil dan jauh dari lokasi jaringan transmisi, diperlukan pasokan dari pembangkit-pembangkit listrik berkapasitas kecil, terutama yang memanfaatkan potensi energi setempat yang bersifat terbarukan (renewable). Salah satu sumber energi terbarukan yang berpotensi untuk dikembangkan adalah pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH). Keunggulan PLTMH terletak pada biaya pembangkitan energi listrik yang kompetitif dan teknologi yang sederhana sehingga dapat dikelola dan dioperasikan oleh masyarakat setempat. Makalah ini membahas tentang keunggulan turbin cross-flow (aliran silang) dibanding dengan jenis lainnya. Karena dapat dibuat dan dioperasikan dengan teknologi yang sederhana, turbin cross-flow cocok dikembangkan sebagai penggerak mula PLTMH. MIKROHIDRO Secara umum Listrik Tenaga Air dapat dikatagorikan sesuai besar daya yang dihasilkannya, dimana salah satu klasifikasi Listrik Tenaga Air adalah sebagaimana tabel berikut (Sumber : Severn Wye Energy Agency, www.swea.co.uk)

1

No. 1. 2. 3.

JENIS PLTA PLTM PLTMH

DAYA / KAPASITAS > 5 MW ( 5.000 kW). 100 kW < PLTM < 5.000 kW < 100 kW

Namun sebenarnya pembagian antara PLTA (besar), PLTM (minihidro) serta PLTMH (mikrohidro) bervariasi dan dinamis. Pembagian pada tabel diatas merupakan salah satu contoh. Namun secara umum dapatlah ditentukan bahwa yang dimaksud sebagai PLTMH adalah jika mempunyai kapasitas daya di bawah 100 kW. Pada dasarnya suatu pembangkit listrik tenaga air berfungsi untuk mengubah potensi tenaga air yang berupa aliran air (sungai) yang mempunyai debit dan tinggi jatuh (head) untuk menghasilkan energi listrik. Bangunan tersebut mencakup bangunan sipil dan peralatan elektromekanik. Gambar berikut menunjukkan skema dan susunan peralatan typical sebuah PLTMH Air yang mengalir di sungai dibelokkan alirannya oleh Weir (bendung), sehingga aliran air tersebut mengalir lewat bangunan sadap (Intake) . Pada intake terdapat bak pengendap (settling basin) yang berfungsi untuk menghendapkan butir-butir pasir dan lumpur dari air. Dari bak penenang air dialirkan melewati saluran pembawa (head race) menuju bak penenang. (forebay). A. Bak penenang (forebay) berfungsi untuk menenangkan atau menurunkan kecepatan air sebelum masuk ke penstock. Bak penenang ini juga biasanya berfungsi sebagai bak pengendap, yaitu mengendapkan sisa-sisa partikelpartikel pasir dan lumpur yang masih terbawa lewat saluran penghantar. Dari forebay air mengalir lewat saluran pipa tertutup yang disebut pipa pesat (penstock). B. Pada ujungnya di sebelah bawah pipa pesat disambung dengan turbin yang berfungsi untuk mengubah energi potensial yang ada pada air menjadi enegi mekanik. Poros turbin dihubungkan dengan generator, baik dikopel secara langsung sehingga putaran turbin dan generator sama, maupun dengan memakai sistem transmisi mekanik lain jika putaran keduanya berbeda. Putaran generator tersebut selanjutnya menghasilkan energi listrik.

2

KLASIFIKASI TURBIN AIR Fungsi turbin adalah mengubah energi ketinggian air menjadi daya putaran poros. Pemilihan jenis turbin air yang dipakai pada PLTMH tergantung pada karakteristik site tempat lokasi PLTMH tersebut, terutama tinggi head serta besar aliran air yang ada. Setiap turbin mempunyai kecepatan putar tertentu, dimana turbin tersebut akan beroperasi dengan efisiensi terbaik pada kombinasi head dan debit tertentu. Kecepatan putar desain turbin sebagian besar ditentukan oleh besar head operasi turbin air tersebut. Turbin air dapat dibagi atas head tinggi, head menengah dan head rendah. Disamping itu dari segi beroperasinya turbin air dibedakan atas turbin impuls dan turbin reaksi sebagaimana table berikut : Tabel Klasifikasi Jenis Turbin Air (Adam Harvey et al, Microhydro Design Manual, Intermediate Technology Publications, London, 1993) Head tinggi Pelton Turgo Head Menengah Cross-flow Multi-jet pelton Turgo Francis Head rendah Cross-flow

Turbin impuls

Turbin reaksi

Propeller Kaplan

Pada saat beroperasi sudu putar (runner) turbin reaksi terendam di dalam air dan bertekanan. Sudu runner mempunyai profil sehingga perbedaan tekanan antara satu sisi dengan sisi lainnya sehingga menimbulkan gaya, seperti sayap pesawat terbang. Gaya tersebut yang menyebabkan runner berputar. Sedang pada turbin impuls terjadi hal yang sebaliknya, runner turbin impuls beroperasi di udara (tidak terendam air), runner tersebut diputar oleh adanya semprotan (jet) air. Pada kondisi tersebut tekanan air sama dengan tekanan udara luar (atmosfir) baik sebelum maupun sesudah mendorong sudu. Pada turbin ini sebelum mendorong sudu, air mengalir melalui nosel yang mengubah air kecepatan rendah dan tekanan tinggi menjadi kecepatan tinggi (jet). Air berkecepatan tinggi tersebut lalu mendorong runner sehingga momentum air berpindah ke runner.

3

CONTOH PELAKSANAAN PEMBUATAN TURBIN MIKROHIDRO DI BANDUNG

Terimakasih untuk Mini Hydro Power Project (MHPP) yang sudah berkenan memberikan desain turbin crossflow untuk dipublikasikan bagi kepentingan umum. Sebenarnya turbin crosflow ini telah dibuat sejak sekitar setahun yang lalu dan dilakukan lab test hingga akhir Agustus dan juga pemasangan perdana di Sulawesi pada bulan September 2008 oleh team dari MHPP. Turbin piko yang merupakan penyederhanaan dari desain Crossflow T15 dibuat semata-mata untuk menyebarluaskan teknologi yang semestinya dimiliki oleh seluruh aspek sosial yang ada di masyarakat Indonesia. Turbin ini dikembangkan untuk dapat menekan biaya produksi sehingga masyarakat di desa-desa yang jauh dari jaringan PLN dapat ikut menikmati manfaat energi listrik.

4

Test Lab

MHPP Test Lab TEDC

5

GarumparSulawesi

6

Saat ini saya sedang mencoba mengkombinasikan turbin piko ini dengan motor dari bekas mesin cuci yang saat ini tersedia cukup banyak (hasil recycle), target yang dituju adalah turbin yang lebih ringkas, relatif murah dan aman (arus DC)

Lokasi pemasangan sudah tersedia.. turbin pun telah selesai dipabrikasi.. tinggal memasangnya dan membuat jaringan ke masyarakat desa. Hal ini tentu membutuhkan dana lebih banyak lagi, memang sudah ada beberapa instansi yang menawarkan pendanaan tetapi belum terealisasi hingga saat ini. Semoga yang kami lakukan dapat bermanfaat demi Indonesia bebas krisis energi, dan juga mengedepankan energi terbarukan. Seperti pernah dikatakan oleh guru saya, Gerhard Fischer, wasserkraft hascho! (hydropower hebat!!)

7

Setelah berbulan-bulan berencana, membuat dan melakukan beberapa test, akhirnya saya dan beberapa teman mencari lokasi yang tepat untuk turbin piko pertama kami. Idenya sederhana saja, membuat turbin air skala sangat kecil (