i

KATA PENGANTAR

Bismillahi rahmani rahim.

Puji syukur kehadirat Allah S.W.T., atas berkat Rahmat dan Hidayah-Nya

lah sehingga skripsi ini dapat kami susun dan selesaikan dengan sebaik mungkin.

Shalawat dan salam kepada junjungan kita Nabiullah Muhammad SAW.

Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan yang harus

ditempuh dalam rangka penyelesaian program studi padaJurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Makassar.Adapun judul dari tugas akhir kami adalah:

“Desain Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) Skala

Laboratorium”.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan skripsi ini masih

jauh dari kata sempurna, hal ini disebabkan penulis sebagai manusia biasa tidak

terlepas dari kesalahan dan kekurangan baik itu ditinjau dari segi teknis penulisan

maupun perhitungan.Oleh karena itu penulis menerima dengan ikhlas dan senang

hati segala koreksi serta perbaikan guna menyempurnakan tulisan ini agar kelak

dapat bermanfaat.

Skripsi ini dapat terwujud berkat adanya bantuan, arahan, dan bimbingan

dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala ketulusan dan kerendahan hati

, kami mengucapkan terima kasi dan penghargaan yang setinggi-tingginya

kepada:

ii

1. Bapak Hamzah Al Imran, ST., MT. Selaku dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar.

2. Ibu Adriani, ST., MT. Selaku Ketua Prodi Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar.

3. Bapak Dr. Ir. Zahir Zainuddin, M.Se Selaku Pembimbing I dan Ibu

Adriani, ST., MT. Selaku Pembimbing II, yang telah banyak

meluangkan waktunya dalam membimbing kami.

4. Bapak/Ibu Dosen serta Staf Fakultas Teknik atas segala waktunya telah

mendidik dan melayani kami selama mengikuti proses belajar

mengajar di Universitas Muhammadiyah Makassar.

5. Ayah dan Ibu tercinta, kami menguapkan banyak terima kasih yang

sebesar-besarnya atas segala limpahan kasih sayang, doa dan

pengorbana terutama dalam bentuk materi dalam penyelesaian kuliah.

6. Saudara-saudaraku serta rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik yang

dengan keakraban dan persaudaraan banyak membantu dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.

Semoga semua pihak tersebut diatas mendapat pahala yang berlipat

ganda di sisi Allah S.W.T. dan skripsi yang sederhana ini bermanfaat bagi

kita semua, Amiin.

Makassar, 18 September 2019

Penulis

iii

Rifki Rivaat¹.Herwin²

¹Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unismuh Makassar

E_mail : rifkirivaat.02@gmail.com

²Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik Unismuh Makassar

E_mail : herwinciwing074@gmail.com

ABSTRAK

Abstrak; Rifki Rivaat dan Herwin (2019), Permintaan tenaga listrik dari tahun ketahun

terus mengalami peningkatan dengan pertumbuhan rata-rata sekitar 7% per tahun.

Sementara itu pengembangan sarana dan prasarana ketenaga listrikan khususnya

penambahan kapasitas pembangkit listrik dalam kurun waktu lima tahun(2004-2008)

hanya tumbuh rata-rata 4,4% per tahun. Kurangnya sarana pembangkit listrik untuk

memenuhi kebutuhan, serta pembangkit listrik yang masih menggunakan energi fosil

yang membuat para peneliti mencari sumber energi listrik yang baru yang dapat

memenuhi kebutuhan masyarakat dan ramah lingkungan. Pada penelitian tugas akhir ini,

akan dirancang sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Mikro-Hidro(PLTMH) yang

penerapannya dilakukan pada saluran pembuangan tandon air akan dimanfaatkan untuk

menggerakkan turbin generator. Generator listrik yang digunakan adalah jenis alternator.

Tegangan yang dihasilkan oleh alternator akan digunakan nantinya untuk beban. Tujuan

dari rancangan ini digunakan untuk penerangan rumah tangga agar mendapatkan

pembangkit listrik dengan sumber daya alternatif yang berasal dari hasil penampung air.

Kata kunci: pembangkit listrik, mikrohidro, air hujan, alternator

Rifki Rivaat¹.Herwin²

¹Electrical Engineering Study Program Faculty of Engineering Unismuh Makassar

E_mail :rifkirivaat.02@gmail.com

²Electrical Engineering Study Program Faculty of Engineering Unismuh Makassar

E_mail : herwinciwing074@gmail.com

ABSTRAC

Abstrac; Rifki Rivaat dan Herwin (2019), Electricity demand continues to increase from

year to year with an average growth of 7% per year. Meanwhile, the development of

electricity facilities and infrastructur, especially the addition of electricity generating

capacity within five years (2004 – 2008) only grew by an average of 4,4 % per years.

Lack of electricity generation facilities to meet the needs and powerplants that still use

fosil energy that makesresearchers look for new sources of electrical energy that can meet

the needs of the community and environmentally friendly. In this final project, a micro

hidro power plant (PLTMH) will be designed whose application is carried out in a water

recervoir drainage to be used to drive a turbine generator. The generator used is a type of

alternator. The voltage generated by the alternator will be used later for the load.The

purpose of this design is used for household lighting in order to obtain power plants with

alternative resources derived from the reservoir.

Keywords: powerplant, micro-hydro, rainwater, alternator.

iv

DAFTAR ISI

Sampul........................................................................................................................ i

Halaman Pengesahan ................................................................................................. ii

Pengesahan ................................................................................................................. iii

Kata Pengantar ........................................................................................................... iv

Abstrak ....................................................................................................................... v

Daftar Isi..................................................................................................................... vi

Daftar Gambar ............................................................................................................ vii

Daftar Tabel ............................................................................................................... viii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ............................................................................................... 1

B. Rumusan Masalah .......................................................................................... 3

C. Tujuan Penelitian ........................................................................................... 3

D. Batasan Masalah............................................................................................. 4

E. Manfaat Penelitian ........................................................................................ 4

F. Sistemasi Penulisan ........................................................................................ 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Pembangkit Listrik Mikrohidro...................................................................... 6

B. Alternator ....................................................................................................... 7

v

C. Turbin Air....................................................................................................... 8

D. Inverter ........................................................................................................... 12

E. Kelebihan dan Kelemahan Teknologi PLTMH ............................................. 12

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................................ 14

B. Alat dan Bahan ............................................................................................... 14

C. Skema Penelitian ............................................................................................ 16

D. Lagkah Penelitian ........................................................................................... 16

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Perancangan ................................................................................................... 17

B. Proses Pengerjaan........................................................................................... 19

C. Pemilihan Turbin ............................................................................................ 19

D. Generator ........................................................................................................ 20

E. Hasil Perancangan .......................................................................................... 21

BAB V PENUTUP

A. Kesimpulan..................................................................................................... 27

B. Saran ............................................................................................................... 27

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 : Turbin Pelton ........................................................................................ 9

Gambar 2.2 : Turbin Cross Flow................................................................................ 10

Gambar 2.3 : Turbin Propeller ................................................................................... 10

Gambar 2.4 : Turbin Francis ...................................................................................... 11

Gambar 2.5 : Turbin Kinetik ..................................................................................... 11

Gambar 3.1 : Skema Penelitian .................................................................................. 16

Gambar 4.1 : Rancangan Arsitektur Model Sistem .................................................. 17

Gambar 4.2 : Sketsa Kasar Turbin Air ..................................................................... 20

Gambar 4.3 : Generator Jenis Alternator ................................................................... 20

Gambar 4.4 : Rangkaian Blok Kasar Rangka Alat Sistem Dilihat Dari Atas ............ 21

Gambar 4.5 : Kurva Data Pengujian Tegangan Rata – Rata ...................................... 23

Gambar4.6 : Kurva Data Pengujian Output Tegangan Rata – Rata Dengan

Intensitas Air Berubah – Ubah ........................................................... 24

Gambar 4.7 : Kurva data RPM Alternator Untuk Setiap Tegangan ......................... 26

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 : Hasil pengukuran Ketinggian dan Debit Air ......................................... 19

Tabel 4.2 : Hasil Pengujian Mekanik Puli Saat Sistem OFF .................................... 22

Tabel 4.3 : Hasil Pengujian Mekanik Puli Saat Sistem ON ...................................... 22

Tabel 4.4 : Hasil Pengujian Sistem Pada Saat ON ..................................................... 23

Tabel 4.5 : Hasil Data Pengujian Output Tegangan Rata – Rata Dengan Intensitas

Air Berubah – Ubah ................................................................................ 24

Tabel 4.6 : Data RPM Alternator Untuk Setiap Tegangan ........................................ 25

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. LatarBelakang

Permintaan tenaga listrik dari tahun ketahun terus mengalami peningkatan

dengan pertumbuhan rata-rata sekitar 7% per tahun. Sementara itu pengembangan

sarana dan prasarana ketenaga listrikan khususnya penambahan kapasitas

pembangkit listrik dalam kurun waktu lima tahun (2004-2008) hanya tumbuh rata-

rata 4,4% per tahun (Kementrian ESDM, 2009). Ketidakseimbangan antara

permintaan dan penyediaan tenaga listrik tersebut, mengakibatkan kekurangan

pasokan tenaga listrik di wilayah Indonesia.

Sebagian besar kebutuhan tenaga listrik di Indonesia masih dipasok dari

pembangkit listrik bahan bakar fosil. Bukan hanya energi saja yang dihasilkan

dari bahan bakar fosil tetapi juga unsur gas yang mengandung karbon (C) yang

menjadi salah satu penyebab menigkatnya suhu permukaan bumi (Kementrian

ESDM, 2009).

Kurangnya sarana pembangkit listrik untuk memenuhi kebutuhan, serta

pembangkit listrik yang masih menggunakan energi fosil yang membuat para

peneliti mencari sumber energi listrik yang baru yang dapat memenuhi kebutuhan

masyarakat dan ramah lingkungan. Salah satunya adalah pembangunan

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). (Kementrian ESDM,

2

Publikasi. (2009).( Master Plan Pembangunan Ketenagalistrikan 2010 s.d 2014.

Jakarta :Kementrian ESDM).

PLTMH adalah pembangkit listrik berskala kecil, PLTMH menggunakan

energi air sebagai penggeraknya, misalnya aliran sungai atau air terjun dan saluran

irigasi dengan cara memanfaatkan tinggi terjunya (head) dan jumlah debit

airnya(Holland, 1986). Kondisi air yang bisa dimanfaatkan harus memiliki

kapasitas aliran maupun ketinggianya maka semakin besar aliran air maka

semakin besar pula energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi

listrik (Holland, 1986). Pendapat Holland (1986), sesuai dengan rumus fisika yang

digunakan untuk menghitung daya lisrik yang dihasilkan pada PLTMH.

Yaitu P = Q (Debit Aliran) x ∆H (Beda Tinggi) x g (Gravitasi) x ƞ (

EfisiensiMesin)

Dalam pencarian lokasi yang potensial untuk pembangunan PLTMH, dibutuhkan

debit aliran yang cukup besar. Energi dari aliran debit air tersebut nantinya akan

menggerakkan turbin PLTMH. Samahalnya dengan beda tinggi dan lereng pun

menjadi pengaruh dalam penentuan lokasi yang potensial yang sesuai dengan

hukum potensial grafitasi, semakin besar beda tinggi dan nilai lereng dari titik

ukur, semakin besar energi potensial yang dapat dihasilkan. Energi potensial

tersebut nantinya juga akan diubah menjadi energi listrik PLTMH (Holland, R.

(1986). Micro-hydro Electric Power.I ntermediate Technology Development

Group.)

3

Pembangkit listrik mikrohidro merupakan salah satu alternatif yang sedang

dikembangkan. Jumlah pembangkit jenis ini masih sedikit di Indonesia, dan

dibuat jauh dari warga karena keterbatasan biaya untuk membuat bendungan air

terjun pada sungai, karena ditakutkan kincir air tidak berpurtar maksimal pada

arus air sungai karena sungai yang mengalami pasang surut. Berdasarkan hal

tersebut, muncul inovasi / ide untuk membangun pembangkit listrik MikroHidro

pada yang biasanya dimiliki oleh setiap rumah / bangunan, yaitu talang pipa air .

Selain itu dibutuhkan rancangan konstruksi untuk penempatan kincir air yang

relatif murah, tidak seperti pembangkit mikrohidro sekarang yang sangat

bergantung pada bendungan untuk menghasilkan air terjun.Diharapkan satu buah

PLTMH buatan ini dapat menghasilkan energi listrik maksimal untuk setiap

tempat pengujianya (WenangIrmansyah. (2012).

B. RumusanMasalah

1. Berapa kapasitas energi listrik yang mampu dikeluarkan dengan potensi air

yang ada ?

2. Bagaimana bentuk rancang bangun intalasi dan konstruksi turbin air yang

menggunakan tandon air ?

3. Bagaimana cara agar intensitas air tidak berubah- ubah ?

C. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini yaitu:

1. Mengetahui kelayakan potensi air untuk PLTMH.

4

2. Berapa besar kapasitas energi listrik yang mampu dihasilkan dari

tandon air.

D. BatasanMasalah

Batasan masalah:

1. Mengukur komponen utama yang terdiri dari pengukuran rotor casing (

rumah turbin ) sudut pengarah, besar pipa ,material dan katup.

2. Analisis debit air untuk mengoptimalkan desain bendung.

E. ManfaatPenelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Memberikan informasi kepada masyarakat tentang Pembangkit Listrik

Tenaga Mikrohidro

2. Memberikan informasi kepada masyarakat yang berkaitan tentang ilmu

teknik elektro khususnya dalam bidang pembangkit listrik.

3. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan sebagai referensi dalam

pengoperasian Pembangkit Listrik Tenaga MikroHidro.

F. SistemasiPenulisan

Untuk mempermudah memahami isi dari tugasakhir ini, penulis

mengelompokkan materi yang ada menjadi beberapa bab, yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Berisi latar belakang, Rumusan Masalah, Tujuan Penulisan, Manfaat

Penelitian, Batasan Masalah, dan Sistematika Penulisan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

5

Bab ini berisi tentang materi yang menyangkut pembahasan tugas akhir

yang nantinya bisa menjadi landasan dalam penghitungan dan pembahasan

masalah.

BAB III METODE PENELITIAN

Bab ini membahas tentang metode penelitian, waktu dan tempat,alat dan

bahan, jalanya penelitian dan urutan pengujian.

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas tentang cara perancangan dan hasil dari desain

pembangkit listrik tenaga mikrohidro skala laboratorium.

BAB V PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil penelitian.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Pembangkit Listrik Mikrohidro

Mikrohidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkit listrik skala kecil yang

menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya seperti,saluran irigasi,

sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan

jumlah debit air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya

penghasil listrik memiliki kapasitas aliran maupun ketinggianya maka semakin

besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik (Holland,

1986). Karena besar tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung

pada tinggi jatuh/lereng dan debit air, maka total energi yang tersedia dari suatu

reservoir air merupakan energi potensial air.

Listrik saat ini merupakan kebutuhan vital masyarakat yang tidak bisa

dipisahkan dari kehidupan sehari-hari. Dari mulai fungsinya yang paling

sederhana, yaitu penerangan sampai fungsi lainnya sebagai sarana memperoleh

hiburan dan informasi (televise,radio charger telpon genggam dan lainnya). Pada

ra modern ini, bahkan listrik juga difungsikan untuk menggantikan bahan bakar

minyak atau kayu untuk memasak melalui penggunaan alat masak tenaga listrik,

seperti pemasak air elektrik dan rice cooker. Lemari pendingin (kulkas), televise

dan rice cooker mulai masuk ke pedesaan di pelosok negeri yang sudah

terjangkau listrik. Demikian juga dengan telepon genggam, dalam era informasi

7

dan keterbukaan saat ini telepon genggam sudah merambah sampai desa-desa

disekitar dan di dalam hutan.

SumberBuku : PLTMH (pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro)

B. Alternator

Alternator adalah peralatan elektromekanis yang mengonversikan energi

mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Berikut ini adalah bagian dan

fungsi dari komponen Alternator antara lain:

1. Cover Alternator, berfungsi sebagai tempat dudukan bearing yang

memiliki lubang dan kisi kisi angin yang berfungsi untuk masuknya udara

agar komponen alternator tidak mudah rusak atau terbakar.

2. Pulley alternator, adalah sebuah roda yang terpasang pada shaft pada rotor

coil yang berfungsi menyambungkan putaran turbin ke arternator dmelalui

perantara V-belt. Jadi ketika turbin berputar, maka pulley pada alternator

akan ikut berputar.

3. Bearing, merupakan tempat dudukan atau bantalan dari poros rotor coil

bagian depan yang dibaut dan terkunci pada cover alternator.

4. Rotor coil, merupakan bagian alternator yang berputar mengikuti putaran

mesin didalam alternator yang terbuat dari gulungan kawat besi yang

tersusun sedemikian rupa agar menciptakan medan magnet ketika

mengalirkan arus listrik.

5. Stator Coil, merupakan elemen diam yang terdiri dari rangka stator,inti

stator, dan belitan-belitan stator (belitan jangkar) yang terbuat dari besi

tuang dan merupakan rumah dari semua bagian-bagian dari generator.

8

6. Regulator, berfungsi untuk mengatur tegangan pada alternator agar

teganya tetap stabil jika terjadi tegangan yang berlebihan.

7. Dioda, merupakan komponen dari alternator yang berfungsi untuk

menyearahkan arus listrik AC yang dihasilkan oleh gulungan stator coil

berputar. Dengan demikian arus yang keluar akan berubah menjadi arus

listrik bertipe DC..

C. Turbin

Turbin adalah sebuah mesin penggerak yang digunakan untuk

menggerakkan generator, pompa, kompresor, baling-baling dan lain sebagainya

yang memanfaatkan energi dari aliran fluida seperti air, uap, dan gas.

Macam – macam Turbin

1. Berdasarkan penyebab berputarnya rotor :

a. Turbin Impuls, adalah turbin yang putaran rotornya disebabkan

oleh tumbukan fluida bertekanan yang ditunjukan kepada rotor.

b. Turbin Reaksi, adalah turbin yang perputaran rotornya disebabkan

oleh tekanan fluida yang keluar dari ujung melalui baling-baling

nosel.

2. Berdasarkan jenis fluida yang digunakan :

a. Turbin Air, adalah jenis turbin yang media kerjanya menggunakan

energi potensial air untuk menghasilkan energi mekanik berupa

putaran poros.

9

b. Turbin Uap, adalah turbin yang memanfaatkan energi yang

mempunyai temperatur dan memiliki tekanan yang tinggi menjadi

energi mekanik atau putaran.

c. Turbin gas, adalah turbin yang memanfaatkan gas sebagai fluida

kerjanya yaitu energi kinetik diubah menjadi energi mekanik

berupa putaran yang berguna untuk menggerakkan roda turbin

hingga menghasilkan daya.

3. Berdasarkan Head dan Debit :

a. Turbin Pelton

Gambar 2.1 Turbin Pelton

Turbin pelton adalah jenis turbin yang digunakan pada head yang

tinggi yaitu diatas 300 meter dan memiliki debit sedang. Turbin ini

ditemukan pada tahun 1870an oleh Lester Allan Pelton.

b. Turbin Cross Flow

10

Gambar 2.2 Turbin Cross Flow

Turbin Cross Flow adalah jenis turbin yang digunakan pada head yang

sedang yaitu antara 30 sampai 200 meter dan debit yang relatif cukup.

Turbin ini ditemukan oleh ilmuwan asal Australia Anthony Michell, Donat

Banki, dan Fritz Ossberger.

C. Turbin Propeller

Gambar 2.3 Turbin Propeller

Turbin propeller adalah jenis turbin yang biasa digunakan pada

head yang rendah yaitu dibawah 40 meter.

Berikut ini adalah jenis dari turbin air :

1) Turbin Francis

11

Gambar 2.4 Turbin Francis

Turbin Francis, jenis konstruksi turbin ini pertama kali

dilaksanakan sekitar tahun 1950. Turbin ini dapat digunakan pada

head sampai 700 meter dengan kapasitas air dan kecepatan air dan

kecepatan putar yang sesuai.

2) Turbin Kinetik

Gambar 2.5 Turbin Kinetik

12

Turbin Kinetik atau biasa disebut dengan turbin aliran bebas,

adalah jenis turbin yang menghasilkan energi listrik dari energi kinetik

di dalam air yang mengalir.

D. Inverter

Inverter merupakan rangkaian elektronika daya yang biasanya berfungsi

untuk melakukan konversi atau mengubah tegangan DC (searah) menjadi

tegangan AC (bolak-balik). Inverter sebenarnya adalah kebalikan dari converter

atau yang lebih dikenal dengan adaptor yang memiliki sungsi mengubah tegangan

AC menjadi tegangan DC.

Ada beberapa cara teknik kendali yang digunakan agar inverter mampu

menghasilkan sinyal sinusoidal, yang paling sederhana adalah adalah dengan

mengatur keterlambatan sudut penyalaan inverter ditiap lenganya. Cara yang

paling umum digunakan adalah dengan memodulasi lebar pulsa (PWM).

E. Kelebihan dan Kelemahan Teknologi PLTMH

Dalam buku yang dituliskan oleh Wibowo (2005), mengenai langkah

Pembangunan PLTMH, dituliskan beberapa kelebihan dan kekurangan

PLTMH bagi masyarakat.

Kelebihan :

1. Potensi energi air yang melimpah,

2. Cara pembuatan dan pemeliharaanya lebih rendah dibandingkan

pembangkit pada,

13

3. Cocok digunakan diwilayah yang susah untuk dibangun instalasi listrik

seperti pegunungan yang memiliki wilayah dengan lereng yang terjal.

4. Teknologi PLTMH merupakan teknologi ramah lingkungan dan

terbarukan,

5. Efesiensinya tinggi (70 – 85 persen)

Kekurangan :

1. Jika pelanggan yang menggunakan listrik berlebih, maka kualitas listrik

menurun dan membahayakan peralatan.

2. Intensitas air berubah-ubah sehingga menyebabkan energi potensial airnya

tidak maksimal.

14

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Waktu : Juli s/d Oktober 2019

Tempat : Leb Sipil Universitas Muhammadiyah Makassar

B. Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini :

Alat :

1. Tachometer

2. Voltmeter

3. Amperemeter

4. Obeng

5. Tang

6. Kunci-Kunci

Bahan :

1. Generator

2. Turbin Air

3. Kabel

4. Kabel Jumper

5. Aki Kering

15

6. Terminal

7. Mcb

8. Lampu

9. Fitting Lampu

10. Pompa Air

11. Selang

12. Bering

13. Pipa Besi Baja

14. Baut

15. Dudukan Bering

16. Pulley Puli Besar/Kecil

17. Pipa

18. Sambungan Pipa

19. Kerang Air

20. Fan Belt

21. Inverter

16

C. Skema Penelitian

3,7 m

40°

5,5 m 5,47 m

Gambar 3.1 Skema Penelitian

D. Langkah Penelitian

Tahap I :Mengkontruksi komponen utama dan komponen

pendukung menjadi instalasi pembangkit listrik

Tahap II :Uji kinerja pembangkit listri turbin mikrohidro untuk

mendapatkan spesifikasi, power turbin, torsi, pembebanan

minimal, menengah dan maksimal, besarnya kwh dan

effisiensi mekanis, dan hidrolis.

17

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Perancangan

Gambar 4.1 Rancangan arsitektur model system

Dalam proses pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro langkah awal

yang dilakukan adalah merancang komponen – komponen yang akan digunakan :

1. Langkah pertama, adalah menyiapkan tandon air dengan ketinggian

(head) 5,5 meter kemudian memasang penstock atau pipa dengan sisi

miring 5,47 meter dan sisi samping 3,7 meter.

2. Langkah kedua, mengisi tandon air hingga penuh kemudian mengukur

debit air menggunakan current meter.

Sumber

Air

PipaPesat

(Penstock)

Turbin Air Generator Panel

Kontrol

18

3. Langkah ketiga, memasang turbin dan generator dengan

menggunakan sistem transmisi, yaitu system puli dan fanbelt untuk

menambah kecepatan putaran alternator.

4. Langkah keempat, yaitu memasang aki dengan inverter dan indikator

-indikator yang diperlukan dan juga rangkaian elektronika pendukung

untuk kerja alternator.

19

B. Proses Pengerjaan

Dalam proses pengerjaan pembangkit listrik tenaga mikrohidro ini

diawali dengan studi literature yaitu mempelajari apa itu pembangkit

listrik tenaga mikrohidro dari situlah kami mendapatkan data – data seperti

debit air dan tinggi air jatuh.

Tabel 4.1 Hasil pengukuran ketinggian dan debit air

No

Ukuran Pipa Ketinggian Debit Air

1 ½

0.5 meter 0,8 (m³/dt)

3,3 meter 1,6 (m³/dt)

5,5 meter 2,1 (m³/dt)

2 ¾

0,5 meter 1,2 (m³/dt)

3,3 meter 1,8 (m³/dt)

5,5 meter 2,9 (m³/dt)

3 1¼

0,5 meter 2,1 (m³/dt)

3.3 meter 3,2 (m³/dt)

5,5 meter 4,8 (m³/dt)

C. Pemilihan turbin

Turbin air yang digunakan pada perancangan ini adalah turbin jenis

pelton, karena turbin pelton merupakan salah satu dari jenis turbin air yang

efisien digunakan untuk head tinggi dan debit aliran yang kecil.(Lester

20

Allan Pelton1970). Keuntungan lainya yaitu efesiensi turbin yang relatif

stabil pada berbagai perubahan debit aliran.

Berikut ini sketsa turbin yang digunakan pada perancangan PLTMH

ini.

Gambar 4.2 Sketsa kasar turbin air (sumber :Fajar Apriansyah, Angga

Rusdinar, Denny Darlis. (2016).

D. Generator

Generator yang kami gunakan pada pembangkit listrik ini yaitu

generator jenis alternator mobil 12 V 35 A. Kami memilih jenis generator

tersebut karena mudah dicari dan komponen pendukunya yang mudah

didapat..

Gambar 4.3 Generator jenis Alternator (Sumber : Fajar Apriansyah, Angga

Rusdinar, Denny Darlis. (2016).

21

Untuk perancangan panel kontrol, terdapat rangkaian elektronika

pendukung seperti Aki, Inverter, switch, MCB, kabel dan indikator-

indikator yang diperlukan seperti amperemeter, dan lain-lain.

Rangka alat untuk dudukan seluruh komponen mikrohidro ini

dibuat agar tidak menghabiskan banyak ruangdengan memanfaatkan

sumber daya yang ada.

Berikut ini rancangan kasar housing sistem yang dibuat:

Gambar 4.4 rangkaian blok kasar rangka alat sistem dilihat dari atas

E. Hasil perancangan

Dalam mendesain mikrohidro skala lab ini dilakukan sedimikian rupa

sehingga langkah pengambilan data yang dilakukan dengan ketinggian

yang berbeda – beda. Langkah yang dilakukan yaitu pengambilan data

mekanik penggerak alternator dan pengambilan data mekanik sistem

alternator.

1. Data meknik penggerak alternator dan mekanik sistem alternator

Blok Turbin

Alt

ern

ato

r AKI

Inverter

22

Hasil pengujian untuk mekanik turbin dan puli saat sistem ON :

Tabel 4.3 Hasil pengujian mekanik puli saat sistem ON

Berdasarkan hasil pengujian, dapat diambil kesimpulan bahwa

mekanik sistem baru dapat bekerja pada ketinggian 5,5meter. Perbedaan

putaran puli Alternator pada setiap variabelnya tidak begitu besar karena

adanya medan magnet.

2. Hasil pengujian gabungan penggerak alternator dan mekanik sistem

alternator:

Tabel 4.4 Hasil pengujian sistem pada saat ON

Pengujian Beda

Ketinggian

Diameter Puli (inch) RPM

3” 5” 3” 5”

1 0,5 meter 0 v 0 v 0 0

2 3,3 meter 3,4 v 5,5 v 550 918

3 5,5 meter 3,6 v 6,3 v 590 1038

Pengujian Beda

ketinggian

Diameter Puli

2” 3” 5”

1 0.5 meter Berputar Berputar Berputar

2 3.3 meter cukup cepat cukup cepat cukup Cepat

3 5.5 meter cukup cepat cukup cepat cukup cepat

23

Gambar 4.5 Kurva data pengujian tegangan rata-rata

Dari gambar tabel 4.4 dapat disimpulkan bahwa sistem sudah dapat

menghasilkan tegangan dengan ketinggian pipa 3.3 meter. Semakin besar nilai

ketinggian air dan diameter puli akan mempengaruhi nilai tegangan.

3. pengujian data output :

Tabel 4.5 Hasil data pengujian output tegangan rata-rata dengan intensitas air

berubah-ubah.

Pengujian Tegangan rata-rata

1 1.2 v

2 0.3 v

3 0.7 v

4 4.0 v

0

2

4

6

8

0.5 meter 3.3 meter 5.5 meter

n

h

3 inci

5 inci

24

Gambar 4.6 Kurva data pengujian output tegangan rata-rata dengan

intensitas air berubah-ubah.

Dari gambar tabel 4.5, terlihat bahwa tegangan yang terbaca setelah

beberapa kali pengambilan data nilainya berubah-ubah (tidak stabil). Hal ini

disebabkan karena volume air yang jatuh melalui saluran pipa diagonal tidak

sebanding dengan volume air yang terisi ke talang air, sehingga menyebabkan

energi potensial airnya tidak maksimal. Diperlukan kondisi aliran air yang sangat

deras untuk menutupi nilai intensitas air pada talang air hujan sehingga tegangan

dapat dihasilkan.

4. Pengambilan data RPM Alternator :

25

Tabel 4.6 Data RPM alternator untuk setiap tegangan

Tegangan RPM

1 v 260

2 v 360

3 v 470

4 v 670

5 v 830

5,5 v 918

6 v 1010

6,3 v 1038

7 v 1070

8 v 1190

9 v 1380

10 v 1542

11 v 1685

12 v 1825

12,4 v 1880

13 v 1967

RPM

26

Gambar 4.7 Kurva data RPM alternator untuk setiap tegangan

Pengambilan data RPM alternator pada tabel 4.6 bertujuan untuk

mengetahui nilai putaran per menit(RPM) untuk setiap tegangan yang dihasilkan,

sebagai referensi untuk penyempurnaan mekanik sistem.

27

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Tegangan yang terbaca setelah beberapa kali pengambilan data nilainya

berubah-ubah(tidak stabil). Hal ini dikarenakan volume air yang jatuh

melalui saluran pipa diagonal menuju turbin tidak sebanding dengan

volume air yang terisi kedalam tandon air sehingga menyebabkan energi

potensial airnya tidak maksimal.

2. Dari hasil pengujian, besar kapasitas energi listrik yang dapat dihasilkan

yaitu 4.0 volt dengan ketinggian 5,5 meter dan debit air sebesar 4,8

(m³/dt).

B. Saran

Dikarenakan ukuran tandon air yang digunakan ukuranya tidak

terlalu besar sehingga air didalam tandon cepat habis dan kecepatan air

yang masuk kedalam tandon tidak sama dengan air yang keluar dari

tandon menuju turbin, sebaiknya dibutuhkan tandon yang ukuranya lebih

besar agar dapat menampung air yang lebih banyak.

29

DAFTAR PUSTAKA

1. Holland, R. (1986).Micro-hydro Electric Power.Intermediate

Technology DevelopmentGroup.

2. Kementrian ESDM, Publikasi. (2009). Master Plan Pembangunan

Ketenagalistrikan 2010 s.d 2014. Jakarta : Kementrian ESDM.

3. Wenang Irmansyah. (2012). Lokasi Potensial Pembangkit Tenaga

Mikrohidro di Kabupaten Sukabumi.

4. Fajar Apriansyah, Angga Rusdinar, Denny Darlis. (2016). Rancang

Bangun Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro(PLTMH) Pada

Pipa Saluran Pembuangan Air Hujan Vertikal, (2019)

5. Low, E.J. 1962. “Optimum Penstock Diameter in Hydro-electric Plants”.

ASCE, J.Power Div.

6. El-Wakil, M.M. 1984. “Powerplant Technology”. New York: McGraw-

Hill.

LAMPIRAN

DOKUMENTASI