optimasi energi terbarukan -...
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
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 ƞtotal
Dimana W = Potensi kapasitas daya terbangkit [Watt]
9,8 = Kecepatan gravitasi [meter/detik2]
Q = debit air [liter/detik]
Hnet = Energi Head [meter] = Hgeodetic - Hlosses
Ƞtotal = efisiensi total; sekitar 0,55
Ƞtotal = Ƞturbin x Ƞtransmisi mekanik x Ƞgenerator
21
Ƞturbin = 0,8
Ƞtransmisi mekanik = 0,95 Ƞgenerator = 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