pemodelan pltmh skala kecil
TRANSCRIPT
![Page 1: PEMODELAN PLTMH SKALA KECIL](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081718/5571f2d449795947648d205c/html5/thumbnails/1.jpg)
PEMODELAN PLTMH SKALA KECIL DALAM MODEL ALIRAN 2 - TANGKI
DENGAN MENGGUNAKAN MATLAB – SIMULINK 7.0.4
A. LATAR BELAKANG
Pemodelan merupakan upaya yang sangat penting baik untuk mengetahui
perilaku maupun untuk mengatur suatu sistem. Dengan model orang dapat
menjelaskan bagaimana suatu sistem berperilaku. Bahkan orang juga dapat
meramalkan apa yang akan terjadi pada sistem tersebut tanpa melakukan
simulasi pada sistem yang sesungguhnya. Dengan adanya model maka biaya
untuk menganalisa dan memperbaiki sistem menjadi sangat murah dan Jidak
beresiko tinggi.
Pada dasarnya pemodelan dilakukan untuk dua tujuan yang berbeda yaitu
pemodelan untuk mengetahui perilaku suatu sistem dan pemodelan untuk
perancang suatu system pengatur. Pemodelan untuk merancang suatu sistem
pengatur biasanya dilakukan dengan banyak penyederhanaan yang hanya
memperhatikan masukan, keluaran dan gangguan yang ada. Parameter-
parameter lain yang tidak berhubungan langsung dengan ketiga parameter
tersebut diabaikan atau dianggap konstan. Pemodelan untuk maksud ini
dilakukan melalui analisa dinamik atau melalui uji eksperimen dengan
mengukur masukan dan keluaran sistem.
Pemodelan untuk mengetahui perilaku sistem dibedakan menjadi dua yaitu
pemodelan skala dan pemodelan dengan simulasi komputer. Model skala
digunakan jika sistem yang dipelajari sangat komplek sehingga sulit
![Page 2: PEMODELAN PLTMH SKALA KECIL](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081718/5571f2d449795947648d205c/html5/thumbnails/2.jpg)
dirumuskan secara detail dan teliti. Pemodelan dari sistem yang lebih
sederhana dapat dinyatakan dalam bentuk rumusan matematik. Model ini
biasanya diselesaikan dengan simulasi komputer karena melibatkan banyak
perhitungan yang harus dilakukan (iterasi).
Perkembangan ilmu computer dengan berbagai inovasi telah memberikan
kontribusi yang cukup berarti bagi kemajuan perkembangan ilmu pengetahuan
yaitu dengan adanya software – software yang dirilis, serta dapat membantu
para peneliti, perancang serta praktisi lainnya. Hal ini dapat dilihat dengan
adanya beberapa perangkat lunak yang dikembangkan oleh perusahaan –
perusahaan untuk dapat digunakan sebagai pembuatan model sebuah
penelitian atau rancangan sebelum dilakukan atau diaplikasikan secara nyata.
Selain murah karena kita hanya melakukan dengan simulasi computer juga
praktis dan efisien walaupun terkadang ada penyimpangan dengan kondisi
nyata dilapangan, akan tetapi estimasi – setimasi yang dihasilkan dari
pemodelan cukup membantu untuk memberikan gambaran dalam poses nyata.
Salah satu software yang banyak digunakan untuk proses pemodelan adalah
MATLAB yang dirilis oleh perusahan MATWORK, sebuah perusahaan yang
banyak merilis software aplikasi sains.
Dalam makalah ini kami membuat sebuah model PLTMH dengan
mengasumsikan PLTMH sebagai model aliran 2 (dua) tangki seri yang
kemudian disimulasikan melalui Matlab Simulink.
![Page 3: PEMODELAN PLTMH SKALA KECIL](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081718/5571f2d449795947648d205c/html5/thumbnails/3.jpg)
B. RUMUSAN MASALAH
Permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini adalah :
- Bagaimana model matematika sebuah PLTMH?
- Bagaimana model simulasi PLTMH dengan menggunakan Matlab
Simulink?
C. TUJUAN
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah :
- Membuat model simulasi PLTMH skala kecil dengan menggunakan
Matlab Simulink serta melihat respon keluarannya.
D. BATASAN MASALAH
Mengingat kompleksnya sebuah system PLTMH, sehingga dalam makalah ini
kami membatasi subyek pemodelan PLTMH yaitu dengan melihat dan
mengasumsikan PLTMH sebagai sebuah model aliran tangki seri dengan dua
tangki.
E. DASAR TEORI
1. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
Mikrohidro adalah pembangkit listrik tenaga air skala kecil (bisa mencapai
beberapa ratus kW). Relatif kecilnya energi yang dihasilkan mikrohidro
(dibandingkan dengan PLTA skala besar) berimplikasi pada relatif
sederhananya peralatan serta kecilnya areal tanah yang diperlukan guna
instalasi dan pengoperasian mikrohidro. Hal tersebut merupakan salah satu
keunggulan mikrohidro, yakni tidak menimbulkan kerusakan lingkungan.
Mikrohidro cocok diterapkan di pedesaan yang belum terjangkau listrik
![Page 4: PEMODELAN PLTMH SKALA KECIL](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081718/5571f2d449795947648d205c/html5/thumbnails/4.jpg)
dari PT PLN. Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang
memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Energi tersebut dimanfaatkan
untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan generator listrik.
Mikrohidro bisa memanfaatkan ketinggian air yang tidak terlalu besar,
misalnya dengan ketinggian air 2,5 m bisa dihasilkan listrik 400 W.
Potensi pemanfaatan mikrohidro secara nasional diperkirakan mencapai
7.500 MW, sedangkan yang dimanfaatkan saat ini baru sekitar 600 MW.
Meski potensi energinya tidak terlalu besar, namun mikrohidro patut
dipertimbangkan untuk memperluas jangkauan listrik di seluruh pelosok
nusantara.
Sebuah skema hidro memerlukan dua hal yaitu debit air dan ketinggian
jatuh (biasa disebut ‘Head’) untuk menghasilkan tenaga yang bermanfaat.
Ini adalah sebuah sistem konversi tenaga, menyerap tenaga dari bentuk
ketinggian dan aliran, dan menyalurkan tenaga dalam bentuk daya listrik
atau daya gagang mekanik. Tidak ada sistem konversi daya yang dapat
mengirim sebanyak yang diserap dikurangi sebagian daya hilang oleh
sistem itu sendiri dalam bentuk gesekan, panas, suara dan sebagainya.
Dalam bentuk persamaan matematis, daya yang dapat dimanfaatkan dari
aliran air yaitu :
Ps = gQH
dimana :
Ps = daya sumber (W) = kerapatan massa air (kg/m3)g = percepatan gravitasi (m/dt2)
Q = debit aliran (m3/dt) H = tinggi terjun (m)
![Page 5: PEMODELAN PLTMH SKALA KECIL](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081718/5571f2d449795947648d205c/html5/thumbnails/5.jpg)
Potensi listrik tenaga mikrohidro dinyatakan dengan daya hasil :
Ph = ht Ps
dimana :
Ph = daya hasil (W) ht = effisiensi total PLTM (%)
Skema sederhana pembangunan sebuah PLTMH seperti pada gambar
berikut :
Skema PLTMH:
a. reservoir atau bak penenang,
b. Penstock ,
c. Rumah turbin atau pembangkit
Persamaan energi dalam sebuah aliran tertutup di berikan dalam bentuk
persamaan Bernouly :
Dengan : H1 : Total energy
h1 : head
P1 : tekanan
: berat jenis air
V1 : Kecepatan aliran
g : gravitasi
a
c
b
![Page 6: PEMODELAN PLTMH SKALA KECIL](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081718/5571f2d449795947648d205c/html5/thumbnails/6.jpg)
Dengan mempertimbangkan rugi – rugi aliran maka persamaan Bernouly
yang mengatur model aliran adalah :
Dimana hf dinyatakan :
dan f adalah factor gesekan ;
(ESHA : 2004)
2. Model Tanki Seri
Apabila sebuah PLTMH dimodelkan sebagai 2 tangki seri maka dapat
digambarkan :
Fungsi Transformasi Laplace yang mereprentasikan model aliran pada
tangki seri di atas adalah :
Dengan diagram blok :
![Page 7: PEMODELAN PLTMH SKALA KECIL](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081718/5571f2d449795947648d205c/html5/thumbnails/7.jpg)
3. MATLAB
MATLAB adalah bahasa canggih untuk pemrograman computer yang
diproduksi oleh The Matwork, Inc. Secara umum, MATLAB dapat
digunakan untuk :
Matematika dan Komputasi
Pengembangan Algoritma
Pemodelan, simulasi dan pembuatan prototype
Analysis data, eksplorasi dan visualisasi
Pembuatan aplikasi, termasuk pembuatan antar muka grafis.
Prosedur perhitungan, visualisasi dan pemrograman dengan MATLAB
sangat mudah dilakukan karena variabelnya dinatakan dalam notasi
matematika biasa. Penamaan variable dalam MATLAB dilakukan secara
langsung tanpa melalui deklarasi seperti PASCAL, DELPHI dan
FORTRAN. Basis data dalam bentuk syntax tidak perlu dinyatakan secara
khusus, sehingga memudahkan proses dalam waktu yang lebih singkat
(Jamrud : 2008).
Untuk pemodelan dalam MATLAB , tool box yang digunakan adalah
simulink library yang menyediakan beragam bentuk model sesuai dengan
desain model yang diinginkan serta bentuk respon keluaran yang
dihasilkan. Dengan menggunakan pemodedalan Simulink ini akan sangat
membantu dalam praktek dilapangan walaupun dalam prosesnya ada
deviasi atau penyimpangan antara kondisi nyata dan model.
F. METODOLOGI
![Page 8: PEMODELAN PLTMH SKALA KECIL](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081718/5571f2d449795947648d205c/html5/thumbnails/8.jpg)
PLTMH
2 TANKI SERI
MODEL MATEMATIKA
Model Simulink
Eksekusi / respon
Ya
Tidak
Metode yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah metode
kepustakaan (library research) untuk melihat sejumlah referensi acuan serta
melakukan perancangan model untuk PLTMH sebagai tanki seri dan
mensimulasikannya menggunakan Matlab Simulink. Dari proses pemodelan
kemudian akan dilihan respon dari parameter – parameter yang terlibat dalam
aliran tangki tersebut sebagai model dari PLTMH.Keseluruhan proses dalam
pemodelan seperti dalam diagram alur berikut :
![Page 9: PEMODELAN PLTMH SKALA KECIL](https://reader036.vdokumen.com/reader036/viewer/2022081718/5571f2d449795947648d205c/html5/thumbnails/9.jpg)
G. DESAIN MODEL
1. Rancangan Model Matematika
2. Desain Model Simulink
H. HASIL DAN PEMBAHASAN
I. KESIMPULAN