optimasi energi terbarukan - mesin.itn.ac.· pelton, turgo, cross flow. 2. turbin reaksi adalah...

Download Optimasi Energi Terbarukan - mesin.itn.ac.· Pelton, Turgo, Cross flow. 2. Turbin Reaksi adalah turbin

Post on 05-Mar-2019

216 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Optimasi Energi Terbarukan (Mikrohidro)

Oleh:

ASROFUL ANAM, ST., MT.

Jurusan Teknik Mesin S-1 Institut Teknologi Nasional Malang

Hydropower klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Hidro (PLTH)

Pembangkit Listrik Tenaga Hidro PLTH skala kecil

Big Dam Small Dam

Huge Hydropower Tinggi Bendung > 15 m Bendungan tidak renewable Pembangkit Listrik Tenaga Hidro skala besar PLTH skala besar / PLTA

Small Hydropower, Tinggi Bendung < 15 m Kapasitas daya kurang dari 10 MW

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/Dreischluchtendamm_hauptwall_2006.jpg

SMALL HIDRO (PLTH skala kecil), kapasitas daya kurang dari 10 MW

KLASIFIKASI PLTH skala kecil Pembangkit Listrik Tenaga Hidro skala kecil

MINI HIDRO PLTH skala mini 100 kW s/d 1 MW PLTMH Tinggi bendung < 5 m ? Tegangan < 20 kV

MIKRO HIDRO PLTH skala mikro 1 KW s/d 100 kW Tidak menggunakan

bendungan (Dam less) Run off river Tinggi bendung < 3 m Head < 50 meter Tegangan rendah

PICO HIDRO PLTH skala piko Kurang dari 1 kW Tidak menggunakan

bendungan (Dam less) Run off river Tinggi bendung < 1 m Head < 50 meter Tegangan rendah

4/19/2018

4

Asosiasi Hidro Bandung AHB

Micro Hydro Power (MHP), Micro Hydropower,

Dikenalkan oleh insinyur hydropower di negara barat yang prihatin terhadap penduduk

negara miskin yang tidak memperoleh listrik, padahal tersedia sumber energi hidro

berlimpah di wilayah-nya.; MHPG, ITDG, SKAT

Rasionalisasi desain pembangkit listrik tenaga hidro agar dapat di bangun, dikelola,

dan dimiliki oleh masyarakat sendiri.

Tidak menggunakan bendungan (dam),

Tinggi mercu bendung (weir) < 2 meter

Head rendah, kurang dari 50 meter untuk mengurangi resiko bencana akibat water hammer,

dan tuntutan penggunaan material berkualitas sangat tinggi

KONSEP PLTMH

4

PLTMH berbasis masyarakat power to empowering people

5

Berlandaskan sumber daya lokal Dapat dibangun, dikelola, dan dimiliki sendiri oleh

konsumen/masyarakat lokal Dapat dioperasikan, dipelihara, diperbaiki oleh

teknisi lokal Menggunakan sistem run off river, tanpa dam, tinggi

bendung < 2 m, dan genangan yang tidak luas Menggunakan komponen yang umum digunakan

dalam konstruksi teknik dan tersedia di pasar lokal ; generator, kabel, transmission belt, pipa, dsb

Turbin dapat dibuat oleh bengkel lokal ; turbin cross flow

PLTMH sebagai alat dan media pengembangan

masyarakat

4/19/2018

6

Asosiasi Hidro Bandung AHB

TEKNOLOGI TURBIN PLTMH

Turbin air adalah mesin konversi energi hidrolik air menjadi energi mekanik poros untuk menggerakan generator listrik atau mesin produksi

Kincir Air untuk pengairan sawah

di Blok Loa, Desa Manggungsari, Kecamatan Rajapolah, Kabupaten Tasikmalaya, sebuah teknologi tepat guna yang terbukti dapat memudahkan petani mengairi sawah pada musim kemarau. (FOTO Koran Pikiran Rakyat).

Kincir Air untuk pembangkit listrik

Modifikasi Kincir Air menjadi pembangkit listrik, generator menggunakan alternator mobil. Kecepatan rotasi rendah dan tidak stabil sehingga kualitas tegangan dan frekuensi listrik tidak memadai

Komplek PLTMH kumuh

Tidak hanya perumahan, instalasi PLTMH juga bisa kumuh jika tidak ada introduksi teknologi. Setiap tahun harus diperbaiki karena terjangan air banjir

AHB 2011

Evolusi teknologi PLTMH

Rusak setiap banjir Umur pakai < 3 tahun Listrik tidak stabil Dimensi besar

Umur pakai 10 tahun Over haul 3 tahun Listrik sesuai standar Dimensi kecil ,compact

Layout PLTMH Turbin Propeller Open Flume

asosiasi hidro bandung

11

TEKNIS TAHAP NON-TEKNIS

potensi sumber energi hidro PENJAJAGAN AWAL potensi pasar listrik

kelayakan teknis STUDI KELAYAKAN kesepakatan masyarakat

detailed engineering design DESAIN RINCI pengorganisasian

instalasi PLTMH PEMBANGUNAN lembaga pengelola

kualitas listrik, operasi. dan

maintenance yang baik OPERASI

pengelolaan lembaga

konsumen yang baik

Tahap Pembangunan PLTMH

PLTMH

Studi potensi sumber energi hidro adalah penjajakan awal ketersediaan potensi sumber energi hidro untuk pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH).

Digunakan untuk memilih dan mengutamakan lokasi yang akan ditindak lanjuti dengan studi kelayakan

Studi potensi meliputi kegiatan observasi, pengumpulan data dan informasi lokasi daerah aliran sungai suatu dusun/desa yang diperkirakan memiliki potensi sumber energi hidro

Hasil Studi Potensi dibutuhkan untuk pengambilan keputusan apakah studi perlu dilanjutkan dengan studi kelayakan yang membutuhkan studi yang lebih rinci, teliti, dan sudah tentu akan membutuhkan biaya lebih besar

Potensi Sumber Energi Hidro 16

Layout PLTMH run off river Cross Flow, PAT, Pelton, S tube

MEKANIKAL ELEKTRIKAL

1. Turbin 2. Transmisi Mekanik 3. Kontroler

MEKANIKAL ELEKTRIKAL

Transmisi Mekanik

AHB 2011

Pulley - Flat belt Pulley Pulley V belt Pulley Gear Box

PRELIMINARY STUDY

Persamaan Energi Potensial Air

Energi Potensial Air;

Daya = Energi per detik ;

U = Energi potensial [Joule]

m = Masa [kg]

g = gaya gravitasi 9,8 [m/det2]

H = Head, tinggi elevasi [m]

W = Daya [Watt]

Q = Debit air [liter/detik]

20

HmgU

HQHgQW 8,9

1 m3 1000 kg

H = 10 meter

U = 9,8 x 1000 X 10 Joule

W = 98000 Joule/detik W = 98000 Watt = 98 kW

PRELIMINARY STUDY

Kalkulasi Potensi Energi Hidro

W = 9,8 x Q x Hnet x total

Dimana W = Potensi kapasitas daya terbangkit [Watt]

9,8 = Kecepatan gravitasi [meter/detik2]

Q = debit air [liter/detik]

Hnet = Energi Head [meter] = Hgeodetic - Hlosses

total = efisiensi total; sekitar 0,55

total = turbin x transmisi mekanik x generator

21

turbin = 0,8 transmisi mekanik = 0,95 generator = 0,9

W = 5 x Q x H

Hnet

H

loss

es

Hg

eod

etic

W = 5 x Q x H

AHB 2011

22

Q [m3/detik]

[meter]

W = 5 x Q x H [kW] dimana Q = debit air [m3 /detik] H = Head [meter] Jika H = 10 meter dan Q = 0,1 m3/detik maka; W = 5 x 100 x 10 = 5 kW

W = 5 x Q x H [Watt] dimana Q = debit air [liter/detik] H = Head [meter] Jika H = meter dan Q = 100 liter/detik maka; W = 5 x 100 x 10 = 5000 Watt

PRELIMINARY STUDY

Observasi lokasi potensial

AHB 2011

23

Menyusuri sungai dari desa ke arah lokasi potensial Transek melintang 1 km kiri kanan lokasi potensial Transek jalur kabel distribusi Status tata guna dan pemilikan lahan Pengukuran Head Geodetic Pengukuran debit air sesaat Pengamatan tinggi muka banjir Ketersediaan material lokal ; batu, pasir, kayu

PRELIMINARY STUDY

Pengukuran Debit Sesaat

AHB 2011

24

Metoda wadah V notch weir Rectangular Weir Flow meter ; Q=VA Larutan Garam Bola Pingpong

1. Turbin Impuls, adalah turbin air yang cara kerjanya merubah semua energi potensial air menjadi menjadi energi kinetis sebelum air menyentuh sudu-sudu runner oleh alat pengubah yang disebut nozel: Pelton, Turgo, Cross flow.

2. Turbin Reaksi adalah turbin air yang cara kerjanya merubah Semua energi potensial air menjadi menjadi energi kinetis pada saat air melewati lengkungan sudu-sudu turbin: Francis, Kaplan, Propeller

Pengelompokan turbin air 25

Turbin Pelton

Turbin Turgo

Turbin cross flow

Turbin Prancis

Turbin Propeller

Turbin kaplan