turbin air merupakan mesin penggerak mula

52
Turbin air merupakan mesin penggerak mula (primer mover engine) dimana air sebagai fluida kerjanya. Air mempunyai sifat alami mengalir dari tempat yang lebih tinggi menuju ke tempat yang lebih rendah, dalam hal ini air memiliki energi potensial. Proses aliran energi potensial ini berangsur-angsur berubah menjadi energi kinetis, di dalam turbin energi kinetis tersebut diubah menjadi energi mekanis yaitu dengan terputarnya runner turbin. Selanjutnya energi mekanis dari runner turbin ditransmisikan ke poros generator dan mengubahnya menjadi energi listrik (Bukhori, 1991). Turbin air dapat diklasifikasikan berdasarkan prinsip kerjanya sebagai berikut: 1. Turbin impuls (impulse turbine), yaitu turbin yang digerakkan oleh sebuah atau beberapa pancaran air (water jet) berkecepatan tinggi. Jenis-jenis turbin impuls adalah turbin Pelton, turbin Turgo, dan turbin Crossflow. 2. Tubin reaksi (reaction turbine), yaitu turbin yang digerakkan oleh gaya tekanan air. Rotor dari turbin reaksi terbenam secara keseluruhan dalam air dan ditutupi oleh selubung tekan (pressure casing). Sudu-sudu runner mempunyai bentuk profil sedemikian rupa sehingga perbedaan tekanan air yang melewatinya menimbulkan gaya-gaya hidrodinamis yang selanjutnya gaya-gaya tersebut memutar turbin dengan cepat. Jenis-jenis turbin reaksi adalah turbin Propeler, turbin Kaplan, dan turbin Francis. 3. Turbin gravitasi (gravity turbine), yaitu turbin yang secara sederhana digerakkan oleh gaya berat air yang memasuki bagian atas turbin dan mengalir atau jatuh ke bagian bawah keluaran (outlet) turbin. Jenis ini merupakan jenis turbin berkecepatan rendah. Jenis-jenis turbin gravitasi adalah turbin ulir (Arhimedes Screw turbine) dan overshoot waterwheel. Turbin adalah suatu alat atau mesin penggerak mula, di mana energi fluida kerja yang langsung dipergunakan untuk memutar roda turbin melalui nosel di teruskan ke sudu- sudunya. Jadi, berbeda dengan yang terjadi pada mesin torak, pada turbin tidak terdapat bagian mesin yang bergerak translasi. Bagian turbin yang berputar dinamai rotor atau roda turbin, sedangkan bagian yang tidak berputar dinamai stator atau rumah turbin. Roda turbin terletak di dalam rumah turbin dan roda turbin memutar poros daya yang menggerakkan atau memutar bebannya (generator listrik, pompa, kompresor, baling-baling atau mesin lainnya). Di dalam turbin fluida kerja mengalami proses ekspansi, yaitu proses penurunan tekanan, dan mengalir secara kontinu. Fluida kerjanya dapat berupa air, uap air atau gas. Yang saya ketahui ni ya gAn.. ada 3 jenis turbin diantaranya : Turbin Air Turbin Uap Turbin Gas **Turbin Air** Contoh sebuah turbin air dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Upload: salman-adri

Post on 31-Dec-2014

357 views

Category:

Documents


11 download

DESCRIPTION

Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

TRANSCRIPT

Page 1: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Turbin air merupakan mesin penggerak mula (primer mover engine) dimana air sebagai fluida kerjanya. Air

mempunyai sifat alami mengalir dari tempat yang lebih tinggi menuju ke tempat yang lebih rendah, dalam hal

ini air memiliki energi potensial. Proses aliran energi potensial ini berangsur-angsur berubah menjadi energi

kinetis, di dalam turbin energi kinetis tersebut diubah menjadi energi mekanis yaitu dengan

terputarnya runner turbin. Selanjutnya energi mekanis dari runner turbin ditransmisikan ke poros generator

dan mengubahnya menjadi energi listrik (Bukhori, 1991).

Turbin air dapat diklasifikasikan berdasarkan prinsip kerjanya sebagai berikut:

1. Turbin impuls (impulse turbine), yaitu turbin yang digerakkan oleh sebuah atau beberapa pancaran air

(water jet) berkecepatan tinggi. Jenis-jenis turbin impuls adalah turbin Pelton, turbin Turgo, dan turbin

Crossflow.

2. Tubin reaksi (reaction turbine), yaitu turbin yang digerakkan oleh gaya tekanan air. Rotor dari turbin reaksi

terbenam secara keseluruhan dalam air dan ditutupi oleh selubung tekan (pressure casing). Sudu-sudu

runner mempunyai bentuk profil sedemikian rupa sehingga perbedaan tekanan air yang melewatinya

menimbulkan gaya-gaya hidrodinamis yang selanjutnya gaya-gaya tersebut memutar turbin dengan cepat.

Jenis-jenis turbin reaksi adalah turbin Propeler, turbin Kaplan, dan turbin Francis.

3. Turbin gravitasi (gravity turbine), yaitu turbin yang secara sederhana digerakkan oleh gaya berat air yang

memasuki bagian atas turbin dan mengalir atau jatuh ke bagian bawah keluaran (outlet) turbin. Jenis ini

merupakan jenis turbin berkecepatan rendah. Jenis-jenis turbin gravitasi adalah turbin ulir (Arhimedes

Screw turbine) dan overshoot waterwheel.

Turbin adalah suatu alat atau mesin penggerak mula, di mana energi fluida kerja yang langsung dipergunakan untuk

memutar roda turbin melalui nosel di teruskan ke sudu-sudunya. Jadi, berbeda dengan yang terjadi pada mesin torak,

pada turbin tidak terdapat bagian mesin yang bergerak  translasi. Bagian turbin yang berputar dinamai rotor atau roda

turbin, sedangkan bagian yang tidak berputar  dinamai  stator atau rumah turbin. Roda turbin terletak di dalam rumah

turbin dan roda turbin memutar poros daya yang  menggerakkan atau memutar bebannya (generator listrik, pompa,

kompresor, baling-baling atau mesin lainnya).

Di dalam turbin fluida kerja mengalami proses ekspansi, yaitu proses penurunan tekanan, dan mengalir secara kontinu.

Fluida kerjanya dapat berupa air, uap air atau gas.

Yang saya ketahui ni ya gAn.. ada 3  jenis turbin diantaranya :

Turbin Air

Turbin Uap

Turbin Gas

**Turbin Air**

Contoh sebuah turbin air dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Page 2: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Sebuah turbin air (KAPLAN)

KAPLAN : Sebuah turbin baling-baling umumnya memiliki pelari dengan 3-6 bilah di mana kontak air semua pisau

terus-menerus. Gambar baling-baling kapal berjalan di pipa. Melalui pipa, tekanan adalah konstan, jika tidak, pelari

akan seimbang. Pitch dari pisau mungkin sudah ditetapkan atau dapat disesuaikan, yang memungkinkan untuk

berbagai operasi yang lebih luas .. Komponen utama selain runner adalah sebuah gulungan kasus, gerbang gawang,

dan tabung draft.

turbin Kaplan dengan kurva efisiensi datar bisa – tanpa kerugian pemanfaatan dalam kisaran beban sebagian –

dirancang untuk arus nominal besar. Desain terakhir bisa memasukkan:

* Masing-masing rencana instalasi turbin.

* Aliran besar.

* Persyaratan sipil Kecil dalam kasus bangunan baru.

* Optimal dengan masuk frontal dan debit.

* Untuk aliran maksimum pada pembangkit listrik sungai.

* Direct-aliran horisontal dan turbin air pit-vertikal.

* Pisau runner terbuat dari perunggu atau stainless steel.

* Efisiensi Excellent juga dicapai berkat beban parsial dengan penggunaan kontrol dua-tingkat.

* Kontrol drive melalui tekanan-tinggi unit hidrolik.

* Darurat penutupan aparat panduan oleh gravitasi, dengan menutup beban.

* Mekanisme melintasi menutup turbin untuk penuh, oleh karena itu, tidak perlu menginstal sebuah pelat penutup.

* Compact struktur dengan persyaratan ruang diminimalkan.

* Berkat instalasi sederhana ke modus modular struktur.

* Desain dengan gearbox depan dan generator terletak di pit atau dengan penggerak sabuk datar.

* Kemungkinan sambungan ke pipa atau ke inlet beton.

* Poros penyegelan terhadap air adalah berkat pemeliharaan-bebas untuk kemasan keramik.

* The inlet casing-dan drafttube terbuat dari logam atau beton cor.

Nah kalau tadi agan dah ngenal namanya turbin air KAPLAN, sekarang agan saya kenalin dengan turbin uap atau

bahasa bataknya (Steam Turbin)..   silahkan di perhatikan..!!

**TurbinUap**

Contoh sebuah Turbin uap (Steam Turbine) lihat gambar dibawah ini.

Page 3: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Back Pressure Industrial Steam Turbine

Turbin Uap (steam turbine) adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik

dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin,

langsung atau dengan bantuan roda gigi reduksi, dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Tergantung pada

mekanisme yang digerakkan, Turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang industri, untuk pembangkit tenaga

listrik, dan untuk transportasi.

O ke..!! sekarang kita masuk ke turbin yang satu ini..

**Turbin Gas**

Contoh sebuah Turbin Gas, lihat pada gambar di bawah ini.

Page 4: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

gambar turbin gas

Turbin gas adalah turbin yang menggunakan gas sebagai fluida penghasil energi potensial untuk memutar poros turbin

tersebut.

itu lah gan treat untuk Jenis-jenis Turbin dan Pengertiannya. Semoga bermanfaat untuk agan-agan semua.. 

Sumber :

Wiranto Arismunandar “Penggerak Mula Turbin”. penerbit itb bandung 1982.

P. Shlyakhin “Turbin Uap (Steam Turbines)”. penerbit erlangga 1999.

Page 5: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

TURBIN AIR1 Komponen PenyusunKomponen-komponen Pembangkit Listrik Mikro Hidro : Diversion Weir dan Intake (Dam/Bendungan Pengalih dan Intake)Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai (‘Intake’ pembuka) ke dalamsebuah bak pengendap (Settling Basin).

Settling Basin (Bak Pengendap)Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.

Headrace (Saluran Pembawa)Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.

Headtank (Bak Penenang)Fungsi dari bak penenang adalah untuk mengatur perbedaan keluaran air antara sebuah penstock dan headrace, dan untuk pemisahan akhir kotoran dalam air seperti pasir, kayu-kayuan.

Penstock (Pipa Pesat/Penstock)Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah Turbin.

Turbine dan Generator (Turbin dan Generator)Perputaran gagang dari roda dapat digunakan untuk memutar sebuah alat mekanikal (seperti sebuah penggilingan biji, pemeras minyak, mesin bubut kayu dan sebagainya), atau untuk mengoperasikan sebuah generator listrik. Mesin-mesin atau alat-alat, dimana diberi tenaga oleh skema hidro, disebut dengan ‘Beban’ (Load).PRINSIP KERJA

Secara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sumber energi), turbin dan generator. Berikut proses Pembangkit Listrik Mikrohidro merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi energi listrik.Air yang mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dengan ketinggian tertentu menuju rumah instalasi (rumah turbin).Di rumah instalasi, air tersebut akan menumbuk turbin. gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Selanjutnya turbin merubah energi kenetik yang disebabkan gaya jatuh air menjadi energi mekanik berupa berputamya poros turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian ditransmisikan ke generator dengan mengunakan kopling. sehingga ketika baling-baling turbin berputar maka generator juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi elektrik. kemudian energi listrik tersebut akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum dialirkan ke rumah-rumah atau keperluan lainnya (beban). 

KelebihanPLTMH merupakan salah satu pembangkit listrik yang cukup unik karena meskipun dalam skala kecil tetapi memiliki banyak kelebihan, yakni :

1.   Energi yang tersedia tidak akan habis selagi  siklus dapat kita jaga dengan baik, seperti daerah tangkapan atau catchment area, vegetasi sungai dansebagainya.

2.   Proses yang dilakukan mudah dan murah, harga turbin, generator, panel kontrol, hingga pembangunan sipilnya kira-kira Rp 5 juta per KW (kondisional).

Page 6: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

3.  Tidak menimbulkan polutan yang berbahaya.4.   Dapat diproduksi di Indonesia, sehingga jika terjadi kerusakan tidak akan sulit untuk

mendapatkan sparepart-nya.5.   Jika menerapkan mikrohidro sebagai pembangkit listrik secara tidak langsung kita dituntut

untuk mengelola dan menata lingkungan agar tetap seimbang, sehingga sudah barang tentu tidak akan menimbulkan kerusakan lingkungan seperti banjir, tanah longsor atau erosi. Dan pada gilirannya ekosistem sungai atau daerah tangkapan akan tetap terjaga, dengan cara ini pula pemanasan global dapat lebih teredam.

6.   Mengurangi tingkat konsumsi energi fosil, langkah ini akan berperan dalam mengendalikan laju harga minyak di pasar internasional. 

7.   Teknologi yang relatif sederhana dan mudah dioperasikan.

Kekurangan Sebuah PLTMH diantaranya adalah:

1. Lokasi potensi jauh dari beban sehingga cenderung tidak ekonomis2. Harga sparepart yang cenderung masih mahal3. Penentuan tariff yang menyulitkan karena pertimbangan social yang dominan4. Tingginya biaya dan waktu yang dibutuhkan.

kebanyakan proyek pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mini-Mikrohidro (PLTMH) menghadapi berbagai hambatan seperti rendahnya faktor beban, kurangnya data yang cukup dan peran serta masyarakat setempat, hingga mempengaruhi tingginya biaya dan waktu yang dibutuhkan.

MikrohidroDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Belum Diperiksa

Page 7: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Potensi energi potensial yang dimiliki sungai dapat digunakan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga 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 [1] . Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil dan

hidro yang berarti air.[rujukan?] Secara teknis, mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai

sumber energi), turbin dan generator.[rujukan?] Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki

perbedaan ketinggian tertentu.[rujukan?] Pada dasarnya, mikrohidro memanfaatkan energi potensial jatuhan

air (head).[rujukan?] Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi potensial air yang dapat diubah

menjadi energi listrik. Di samping faktor geografis (tata letak sungai), tinggi jatuhan air dapat pula diperoleh

dengan membendung aliran air sehingga permukaan air menjadi tinggi[2]. Air dialirkan melalui

sebuah pipa pesat kedalam rumah pembangkit yang pada umumnya dibagun di bagian tepi sungai untuk

menggerakkan turbin atau kincir air mikrohidro. Energi mekanik yang berasal dari putaran

poros turbin akan diubah menjadi energi listrik oleh sebuah generator. Mikrohidro bisa memanfaatkan

ketinggian air yang tidak terlalu besar, misalnya dengan ketinggian air 2.5 meter dapat dihasilkan listrik 400

watt[3]. Relatif kecilnya energi yang dihasilkan mikrohidro dibandingkan dengan PLTA skala besar,

berimplikasi pada relatif sederhananya peralatan serta kecilnya areal yang diperlukan guna instalasi dan

pengoperasian mikrohidro. Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan mikrohidro, yakni tidak

menimbulkan kerusakan lingkungan. Perbedaan antara Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) dengan

mikrohidro terutama pada besarnya tenaga listrik yang dihasilkan, PLTA dibawah ukuran 200 KW

digolongkan sebagai mikrohidro. Dengan demikian, sistem pembangkit mikrohidro cocok untuk

menjangkau ketersediaan jaringan energi listrik di daerah-daerah terpencil dan pedesaan[4]. Beberapa

keuntungan yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga listrik mikrohidro adalah sebagai berikut [3] :

1. Dibandingkan dengan pembangkit listrik jenis yang lain, PLTMH ini cukup murah karena

menggunakan energi alam.

2. Memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah terpencil dengan tenaga

terampil penduduk daerah setempat dengan sedikit latihan.

3. Tidak menimbulkan pencemaran.

4. Dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan.

5. Dapat mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan sehingga ketersediaan air

terjamin.

Page 8: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

[sunting]Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Mikrohidro tipe crossflow

Prinsip dasar mikrohidro adalah memanfaatkan energi potensial yang dimiliki oleh aliran air pada jarak

ketinggian tertentu dari tempat instalasi pembangkit listrik.[rujukan?] Sebuah skema mikrohidro memerlukan

dua hal yaitu, debit air dan ketinggian jatuh (head) untuk menghasilkan tenaga yang dapat dimanfaatkan.

[rujukan?] Hal ini adalah sebuah sistem konversi energi dari bentuk ketinggian dan aliran (energi potensial) ke

dalam bentuk energi mekanik dan energi listrik. Daya yang masuk (Pgross) merupakan penjumlahan dari

daya yang dihasilkan (Pnet) ditambah dengan faktor kehilangan energi (loss) dalam bentuk suara atau

panas. Daya yang dihasilkan merupakan perkalian dari daya yang masuk dikalikan

dengan efisiensi konversi (Eo) [1].

Pnet = Pgross ×Eo kW

Daya kotor adalah head kotor (Hgross) yang dikalikan dengan debit air (Q) dan juga dikalikan dengan

sebuah faktor gravitasi (g = 9.8), sehingga persamaan dasar dari pembangkit listrik adalah :

Pnet = g ×Hgross × Q ×Eo kW

Dimana head dalam meter (m), dan debit air dalam meter kubik per detik (m/s3).[rujukan?]

[sunting]Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Beberapa komponen yang digunakan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro baik komponen utama

maupun bangunan penunjang antara lain [5] :

1. Dam/Bendungan Pengalih (intake). Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah

pembuka di bagian sisi sungai ke dalam sebuah bak pengendap.

2. Bak Pengendap (Settling Basin). Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-

partikel pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk melindungi

komponen-komponen berikutnya dari dampak pasir.[rujukan?]

3. Saluran Pembawa (Headrace). Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga

elevasi dari air yang disalurkan.[rujukan?]

Page 9: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

4. Bak penenang (Forebay). Bak penenang berada di ujung saluran pembawa yang berfungsi untuk

mecegah turbulensi air sebelum diterjunkan melalui pipa pesat

5. Pipa  Pesat (Penstock). Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke

sebuah roda air, dikenal sebagai sebuah turbin.

6. Turbin . Turbin berfungsi untuk mengkonversi energi aliran air menjadi energi putaran mekanis.

[rujukan?]

7. Pipa Hisap, (draft tube). Pipa hisap berfungsi untuk menghisap air, mengembalikan tekanan aliran

yang masih tinggi ke tekanan atmosfer.

8. Generator . Generator berfungsi untuk menghasilkan listrik dari putaran mekanis.

9. Panel kontrol. Panel kontrol berfungsi untuk menstabilkan tegangan.

10. Pengalih Beban (Ballast load). Pengalih beban berfungsi sebagai beban sekunder (dummy) ketika

beban konsumen mengalami penurunan. Kinerja pengalih beban ini diatur oleh panel kontrol.

Penggunaan beberapa komponen disesuaikan dengan tempat instalasi (kondisi geografis, baik potensi

aliran air serta ketinggian tempat) serta budaya masyarakat.[rujukan?]Sehingga terdapat kemungkinan terjadi

perbedaan desain mikrohidro serta komponen yang digunakan antara satu daerah dengan daerah yang

lain.

Turbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida. Turbin sederhana memiliki satu bagian yang bergerak, "asembli rotor-blade". Fluida yang bergerak menjadikan baling-baling berputar dan menghasilkan energi untuk menggerakkan rotor. Contoh turbin awal adalah kincir angin dan roda air.

Sebuah turbin yang bekerja terbalik disebut kompresor atau pompa turbo.

Turbin gas, uap dan air biasanya memiliki "casing" sekitar baling-baling yang memfokus dan mengontrol fluid. "Casing" dan baling-baling mungkin memiliki geometri variabel yang dapat membuat operasi efisien untuk beberapa kondisi aliran fluid.

Energi diperoleh dalam bentuk tenaga "shaft" berputar.

[sunting] Penggunaan turbin

Penggunaan paling umum dari turbin adalah pemroduksian tenaga listrik. Hampir seluruh tenaga listrik diproduksi menggunakan turbin dari jenis tertentu.

Turbin kadangkala merupakan bagian dari mesin yang lebih besar. Sebuah turbin gas, sebagai contoh, dapat menunjuk ke mesin pembakaran dalam yang berisi sebuah turbin, kompresor, "kombustor", dan alternator.

Page 10: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Turbin dapat memiliki kepadatan tenaga ("power density") yang luar biasa (berbanding dengan volume dan beratnya). Ini karena kemampuan mereka beroperasi pada kecepatan sangat tinggi. Mesin utama dari Space Shuttlemenggunakan turbopumps (mesin yang terdiri dari sebuah pompa yang didorong oleh sebuah mesin turbin) untuk memberikan propellant (oksig n cair dan hidrogen cair) ke ruang pembakaran mesin. Turbopump hidrogen cair ini sedikit lebih besar dari mesin mobil dan memproduksi 70.000 hp (52,2 MW).

Turbin juga merupakan komponen utama mesin jet.

Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau generator dan motor punya banyak kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melakui sebuah turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apa pun sumber energi mekanik yang lain.

Bendungan atau dam adalah konstruksi yang dibangun untuk menahan laju air menjadi waduk, danau, atau tempat

rekreasi. Seringkali bendungan juga digunakan untuk mengalirkan air ke sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Air.

Kebanyakan dam juga memiliki bagian yang disebut pintu air untuk membuang air yang tidak diinginkan secara

bertahap atau berkelanjutan.

Bendungan(dam) dan bendung(weir) sebenarnya merupakan struktur yang berbeda. Bendung (weir) adalah struktur

bendungan berkepala rendah (lowhead dam), yang berfungsi untuk menaikkan muka air, biasanya terdapat di sungai.

Air sungai yang permukaannya dinaikkan akan melimpas melalui puncak / mercu bendung (overflow). Dapat digunakan

sebagai pengukur kecepatan aliran air di saluran / sungai dan bisa juga sebagai penggerak pengilingan tradisional di

negara-negara Eropa. Di negara dengan sungai yang cukup besar dan deras alirannya, serangkaian bendung dapat

dioperasikan membentuk suatu sistem transportasi air. Di Indonesia, bendung dapat digunakan untuk irigasi bila

misalnya muka air sungai lebih rendah dari muka tanah yang akan diairi.

Page 11: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Bendungan Bila, Sidenreng Rappang, Sulawesi Selatan, dibangun untuk mengairi 6950 hektar sawah

Daftar isi

  [sembunyikan] 

1   Jenis bendungan

o 1.1   Bendungan Separuh

o 1.2   Bendungan kayu

2   Contoh bendungan

o 2.1   Bendungan gagal

3   Lihat pula

4   Pranala luar

[sunting]Jenis bendungan

Bendungan Hoover, sebuah bendungan beton lengkung di Black Canyon di Sungai Colorado

Dam dapat diklasifikasikan menurut struktur, tujuan atau ketinggian.

Page 12: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Berdasarkan struktur dan bahan yang digunakan, bendungan dapat diklasifikasikan sebagai dam kayu, "embankment

dam" atau "masonry dam", dengan berbagai subtipenya.

Tujuan dibuatnya termasuk menyediakan air untuk irigasi atau penyediaan air di perkotaan, meningkatkan navigasi,

menghasilkan tenaga hidroelektrik, menciptakan tempat rekreasi atau habitat untuk ikan dan hewan

lainnya, pencegahan banjirdan menahan pembuangan dari tempat industri seperti pertambangan atau pabrik. Hanya

beberapa dam yang dibangun untuk semua tujuan di atas.

Menurut ketinggian, dam besar lebih tinggi dari 15 meter dan dam utama lebih dari 150 m. Sedangkan, dam

rendah kurang dari 30 m, dam sedang antara 30 - 100 m, dan dam tinggi lebih dari 100 m.

Kadang-kadang ada yang namanya Bendungan Sadel sebenarnya adalah sebuah dike, yaitu tembok yang dibangun

sepanjang sisi danau untuk melindungi tanah di sekelilingnya dari banjir. Ini mirip dengan tanggul, yaitu tembok yang

dibuat sepanjang sisi sungai atau air terjun untuk melindungi tanah di sekitarnya dari kebanjiran.

Bendungan Pengecek check dam adalah bendungan kecil yang didisain untuk mengurangi dan mengontrol arus erosi

tanah.

Bendungan kering dry dam adalah bendungan yang didisain untuk mengontrol banjir. Ia biasanya kering, dan akan

menahan air yang bila dibiarkan akan membanjiri daerah dibawahnya.

[sunting]Bendungan Separuh

Bendungan separuh diversionary dam adalah bendungan yang tidak menutup sungai. sebagian dari arus ditampuh

di danauterpisah, di depan bendungan.

[sunting]Bendungan kayu

Bendungan kayu kadang-kadang digunakan orang karena keterbatasan lokasi dan ketinggian di tempat ia dibangun. Di

Lokasi tempat bendungan kayu dibuat, kayulah bahan yang paling murah, semen mahal dan sulit untuk diangkut.

Bendungan kayu dulu banyak digunakan, tapi kebanyakan sudah diganti dengan beton, khususnya di negara-negara

industri. Beberapa bendungan dam masih dipakai. Kayu juga bahan dasar yang digunakan berang-berang, sering juga

ditambah lumpur dan bebatuan untuk membuat bendungan berang-berang.

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah pembangkit yang mengandalkan energi

potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dibangkitkan ini biasa disebut

sebagai hidroelektrik.

Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah Generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh

tenaga kinetik dari air. Namun, secara luas, pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas pada air dari

sebuah waduk atau air terjun, melainkan juga meliputi pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air dalam bentuk

lain seperti tenaga ombak.

The word turbine was coined in 1828 by Claude Burdin (1788-1873) to describe the subject of an 1826 engineering competition for a water power source. It comes from Latin turbo, turbinis, meaning a "whirling" or a "vortex," and by extension a child's top or a spindle. Defining a turbine as a rotating machine for deriving power from water is not quite exact. The precise definition is a machine in which the

Page 13: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

water moves relatively to the surfaces of the machine, as distinguished from machines in which such motion is secondary, as with a cylinder and piston. The common overshot water wheel is a rotating machine, but not a turbine, while an undershot wheel is an impulse turbine, but not generally considered as one. We shall discuss many types of water-driven prime movers in this article, but mainly turbines, for which we will explain the fundamental theory. We shall also discuss steam turbines and gas turbines and their applications. Wind turbines are treated in another article.

Water in nature is a useful source of energy. It comes directly in mechanical form, without the losses involved in heat engines and fuel cells, and no fuels are necessary. Solar heat evaporates water, mostly from the oceans, where it is mixed into the lower atmosphere by turbulence, and moved by the winds. Through meteorological processes, it falls on the earth as precipitation, on the oceans, but also on high ground, where it makes its way downhill to the sea, with evaporative and other losses. A cubic metre of water can give 9800 J of mechanical energy for every metre it descends, and a flow of a cubic metre per second in a fall of 1 m can provide 9800 W, or 13 hp. The efficiency of hydraulic machines can be made close to 1, so that all this energy is available, and it can be converted to electrical energy with an efficiency of over 95%.

The disadvantage of energy from water is that it is strictly limited, and widely distributed in small amounts that are difficult to exploit. Only where a lot of water is gathered in a large river, or where descent is rapid, is it possible to take economic advantage. Most of these possibilities are quite small, as are the hydropower sites along the Fall Line on the Atlantic coast of the United States, or on the slopes of the Pennines in England. These were developed in the early days of the Industrial Revolution, but are now abandoned because their scale is not the scale of modern industry. Each site provided a strictly limited horsepower, and in the autumns the water often failed. For expansion and reliability, all were rapidly replaced by steam engines fueled by coal, which were expandable and reliable. Today, hydropower usually means a large project on a major river, with extensive environmental damage. The fall in head is provided by a dam, which creates a lake that will be of limited life, since geological processes hate lakes and destroy them as rapidly as possible.

Niagara Falls is an excellent example of a hydropower site. It is unique; there is only one, and hardly anything else similar. The Niagara River carries the entire discharge of the Great Lakes, about 5520 m3/s, and the concentrated elevation difference is about 50 m. The visible falls carry nothing like this much water today; most is used for power. Hydropower could destroy the falls as a sublime view; we are lucky it has not. The power available from this discharge and drop is 3.6 x 106 hp. The figures given in the encyclopedia for the power available from the Canadian and U.S. power projects on each side add up to considerably more than this. Perhaps they use more drop, or perhaps they are just optimistic. The first

Page 14: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

large-scale hydropower development here was in 1896. This was also the site of Nikola Tesla's two-phase plant that pioneered polyphase power in the U.S.

For comparison, the more than 190 million registered motor vehicles in the U.S. probably have an aggregate power capability of neary 2 x 1010 hp, equivalent to 5000 Niagaras. Hydropower and increasing population cannot coexist; the limits of hydropower are fixed and obvious. It is really too bad that small-scale hydropower projects are no longer economically viable. In 1920, about 40% of electric power in the U.S. came from hydropower; in 1989 that percentage had dropped to 9.5%. It was not that hydropower had decreased in absolute terms, but had remained roughly constant while the total market had expanded greatly.

Power From Water

To get power from water, it must be extracted as the water is lowered in elevation. That there is a current in a stream is obvious; it comes from the open-channel flow of the water under the influence of gravity. If you hold a paddle-wheel in the stream, it will be rotated and you can extract power from it. This is an elementary impulse turbine, a rotating machine acted upon by the force of moving water. This is not a copious source of power, but at least it does not involve the disturbance of the stream, which was always of intererest to the neighbors. Wheels like this are called undershot, and were very common at all dates, because they can be used without disturbing the stream. These were the typical Roman water mills, described in Vitruvius. There are, however, very few relics remaining from these mills, and their history is often seriously misrepresented. The wheels drove horizontal millstones through gearing, usually by a face and a lantern gear. All parts of a mill were made of wood, except for small pieces of metal where desirable.

Roman water mills were suggested by the irrigation machinery that had been long used in the arid Near East to raise water. The Egyptian shaduf, a counterweighted pot, was millennia old, raising water by about 2 m, and sometimes arranged in cascade. This was not, of course, a source of energy but a consumer of it, though it made the most of human effort. A much later development was the chain of pots, saqiya or Persian wheel, that rotated to raise pots of water to a height, where they were automatically emptied into an aqueduct as they rotated. This could be operated by man or beast, but some ingenious person fitted the rim of the wheel with vanes or paddles. When dipped into the current, they rotated the wheel with sufficient force to raise the pots with no assistance. This was the remarkable noria, probably the first application of water power, developed in the fourth century BCE at an unknown location. The Syrian city of Hama, 75 km inland from the Mediterranean, received its water from aqueducts filled by norias on the River Orontes. Famous norias also were built in Portugal.

Page 15: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

An outstanding water-raising project that should be more widely known was the Artificio of Juanelo Turriano (? - 1585) at Toledo. Toledo is 600 m above the Rio Tajo, and for centuries water had been laboriously carried up in leather bags on the backs of mules. Turriano built an undershot wheel on the river that was equipped as a noria, filling a basin on the bank. By means of reciprocating rods, a bucket filled from this basin was rocked about an axis, tipping its water down a pipe into a following bucket. This was continued up the slope to the city, each bucket rocking and alternately filling and tipping into the next, in a mechanical bucket brigade to the top, doing the work of 600 mules.

These undershot mills were very sensitive to water level. To remedy this difficulty where water level varied, wheels were mounted on pontoons that were moored in the stream. Usually, the wheel was set between two boats, where the bearings would be satisfactory and the water velocity the greatest. Mill boats were used on the Guadalquivir at Córdoba, since the river level was quite variable with the season. Mill boats were also used on the Thames in London, and beneath the Grand Pont in Paris, as well as at Cologne on the Rhine. If they were moored in the arches of a bridge they could take advantage of the higher current there. The openings in medieval bridges were usually small and inadequate, favoring this application. The invention of the floating mill is traditionally ascribed to an emergency measure of the Roman general Belisarius in 537, while defending Rome from an Ostrogothic siege.

If you were permitted to construct a weir, and usually this involved an extended legal wrangle over navigation rights, you could make available a few feet of drop all in one place. If you made a spillway, you would have some rapid water at its base to put a paddle wheel in. An alternative was to make the wheel move in a closely-fitting shroud, or to provide it with buckets, so that the water would by its weight press down the paddles. This is a completely different principle than the impulse machine, though many machines derived energy from both sources. With care, most of the energy of the descending water could be gathered, a distinctly more efficient operation than any available type of impulse machine. Later, well-designed wheels with the water applied at some height less than the wheel diameter were called breast-shot wheels because the water entered part way up the diameter. A wheel of large diameter was usually necessary to provide sufficient power at the desired slow speed. Breast wheels were the most common type of mill wheel, even into the 20th century, since they were both efficient and well suited to moderate heads.

The great weir on the River Dee at Chester supplied a head for the city's mills for many years. Despite many orders for its destruction, it has lasted to the present. At Exeter in Devon, there was great opposition to Countess Wear (an alternative spelling) built across the Exe by the Countess of Devon that facilitated the collection of traditional tolls on river traffic, as well as head for a mill. There were other weirs on this small river, each supplying a mill, and a very early navigation

Page 16: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

canal was built to bypass the weirs. Boats were often dragged upstream past a weir on water temporarily released by a flash gate. Locks were a more recent affair, and now permit easy passage without a waste of water.

Tidal mills were also built in favorable locations. Sometimes the rising and falling tidal streams in an estuary could work an undershot wheel. More commonly, a tidal basin was filled at high tide and then emptied past the wheel at low tide, giving two periods of power a day for several hours in most places. The times of day were variable, but were at least predictable. Tidal mills were on a much smaller scale than today's tidal power schemes.

If the water was available at a sufficiently high level, perhaps through a canal or flume from an upstream point, it could be introduced near the top of the wheel. These were overshot wheels and, like breast wheels, used the weight of the water only, and were quite efficient. Overshot wheels were used by the Romans wherever sufficient head was available. At Barbegal, near Arles in southern France, a double row of 16 overshot wheels, each 9 ft in diameter and 3 ft wide, was applied to flour milling. This installation could provide flour for 80,000 people. At Laxey, on the Isle of Man, an overshot wheel of 70 ft diameter, rotating at 2.5 rpm and developing 175 hp, was fed by water under pressure that rose in a masonry column and was then led to the top of the wheel in a wooden flume. The output of the wheel was used for pumping a lead mine. This "Lady Isabella" wheel was built in 1854 or 1856, and served until the mine was abandoned in 1929.

The water for an overshot wheel was often applied beyond the centre line, so that the wheel rotated in the same sense as the water approached. If the water below the wheel became too high, it would retard the wheel, an effect known as back watering. It was easy to cure this by admitting the water on the other side of the centre, so the wheel revolved in the opposite direction and the water below would aid the rotation, not hinder it. The Laxey wheel was of this type, called a pitch-back wheel. Another help was ventilating buckets that had openings to aid the discharge of water.

John Smeaton (1724-1792), one of the first modern Civil Engineers, and a very successful one, founder of the Smeatonian Society that later became the Institution of Civl Engineers, took great interest in improving water wheels, and in introducing cast iron in their construction, just at the time when the rotary steam engine was coming into being. Improvements in water wheels continued in the 19th century, by such engineers as Robert Fairbairn, and were brought to a high state of excellence with metal replacing most of the wood in both wheel and gearing. Since the wood around waterwheels is alternately wet and dry, it is very subject to rotting, and this was a persistent problem.

The vanes, blades or buckets on a waterwheel were called floats, sometimes rungs. Water was carried to and from the wheel in a mill race. The water arrived in a head

Page 17: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

race, and left in a tail race. A head race was locally called a lade or a launder. A mill race could be called a flume in the United States, or a leat in Britain. The water was controlled by means of a sluice, sometimes redundantly called a "sluice gate." A sluice is a vertically sliding gate, often operated by rack and pinion. A penstock may be a sluice, but is also a closed channel through which water is delivered under pressure.

Water wheels can be run in reverse--driven, for example, by windmills, and function as pumps. The most common water-lifting machine in Holland was the scoop wheel, very much like a breast-shot wheel run in reverse. These were sometimes cascaded to give a greater lift. For lesser discharges,

Penjelasan Lengkap Tentang Karakteristik Turbin Air Cross Flow untuk PLTMHAda banyak tipe turbin yang dipakai untuk tenaga penggerak generator pada pembangunan PLTMH (Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro). Ternyata Pemakaian jenis Turbin Cross-Flow lebih menguntungkan dibanding dengan pengunaan kincir air maupun jenis turbin mikro hidro lainnya...

Berikut alasannya :

 I. KLASIFIKASI TURBIN AIR

Dengan kemajuan ilmu Mekanika fluida dan Hidrolika serta memperhatikan sumber energi air yang cukup banyak tersedia di pedesaan akhirnya timbullah perencanaan-perencanaan turbin yang divariasikan terhadap tinggi jatuh ( head ) dan debit air yang tersedia. Dari itu maka masalah turbin air menjadi masalah yang menarik dan menjadi objek penelitian untuk mencari sistim, bentuk dan ukuran yang tepat dalam usaha mendapatkan effisiensi turbin yang maksimum.

Pada uraian berikut akan dijelaskan pengklasifikasian turbin air berdasarkan beberapa kriteria.1.1. Berdasarkan Model Aliran Air Masuk Runner.

Berdasaran model aliran air masuk runner, maka turbin air dapat dibagi menjadi tiga tipe yaitu

1. Turbin Aliran Tangensial

Pada kelompok turbin ini posisi air masuk runner dengan arah tangensial atau tegak lurus dengan poros runner mengakibatkan runner berputar, contohnya Turbin Pelton dan Turbin Cross-Flow.

Page 18: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

2. Turbin Aliran Aksial

Pada turbin ini air masuk runner dan keluar runner sejajar dengan poros runner, Turbin Kaplan atau Propeller adalah salah satu contoh dari tipe turbin ini.

3. Turbin Aliran Aksial - Radial

Pada turbin ini air masuk ke dalam runner secara radial dan keluar runner secara aksial sejajar dengan poros. Turbin Francis adalah termasuk dari jenis turbin ini.

1.2. Berdasarkan Perubahan Momentum Fluida Kerjanya.

Dalam hal ini turbin air dapat dibagi atas dua tipe yaitu :

1. Turbin Impuls.

Semua energi potensial air pada turbin ini dirubah menjadi menjadi energi kinetis sebelum air masuk/ menyentuh sudu-sudu runner oleh alat pengubah yang disebut nozel. Yang termasuk jenis turbin ini antara lain : Turbin Pelton dan Turbin Cross-Flow.

2. Turbin Reaksi.

Pada turbin reaksi, seluruh energi potensial dari air dirubah menjadi energi kinetis pada saat air melewati lengkungan sudu-sudu pengarah, dengan demikian putaran runner disebabkan oleh perubahan momentum oleh air. Yang termasuk jenis turbin reaksi diantaranya : Turbin Francis, Turbin Kaplan dan Turbin Propeller.

1.3. Berdasarkan Kecepatan Spesifik (ns)

Yang dimaksud dengan kecepatan spesifik dari suatu turbin ialah kecepatan putaran runner yang dapat dihasilkan daya effektif 1 BHP untuk setiap tinggi jatuh 1 meter atau dengan rumus dapat ditulis ( Lal, Jagdish, 1975 ) :

ns = n . Ne 1/2 / Hefs5/4

Dimana :

ns = kecepatan spesifik turbinn = Kecepatan putaran turbin ....... rpmHefs = tinggi jatuh effektif ...... mNe = daya turbin effektif ...... HP

Page 19: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Setiap turbin air memiliki nilai kecepatan spesifik masing-masing, tabel 1. menjelaskan batasan kecepatan spesifik untuk beberapa turbin kovensional ( Lal, Jagdish, 1975 )

1.4. Berdasarkan Head dan Debit.

Dalam hal ini pengoperasian turbin air disesuaikan dengan potensi head dan debit yang ada yaitu :

1. Head yang rendah yaitu dibawah 40 meter tetapi debit air yang besar, maka Turbin Kaplan atau propeller cocok digunakan untuk kondisi seperti ini.

2. Head yang sedang antara 30 sampai 200 meter dan debit relatif cukup, maka untuk kondisi seperti ini gunakanlah Turbin Francis atau Cross-Flow.

3. Head yang tinggi yakni di atas 200 meter dan debit sedang, maka gunakanlah turbin impuls jenis Pelton.

Gambar 7. menjelaskan bentuk kontruksi empat macam runner turbin konvensional.

Page 20: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Turbin Cross-Flow memiliki karakteristik yang spesifik dibanding jenis penggerak turbin lainnya diantaranya ialah :

2.1. Keunggulan Turbin Cross-Flow

Turbin Cross-Flow adalah salah satu turbin air dari jenis turbin aksi  (impulse turbine). Prinsip kerja turbin ini mula-mula ditemukan oleh seorang insinyur Australia yang bernama A.G.M. Michell pada tahun 1903. Kemudian turbin ini dikembangkan dan dipatenkan di Jerman Barat oleh Prof. Donat Banki sehingga turbin ini diberi nama Turbin Banki kadang disebut juga Turbin Michell-Ossberger (Haimerl, L.A., 1960).

Pemakaian jenis Turbin Cross-Flow lebih menguntungkan dibanding dengan pengunaan kincir air maupun jenis turbin mikro hidro lainnya. Penggunaan turbin ini untuk daya yang sama dapat :

 Hemat Biaya : Menghemat biaya pembuatan penggerak mula sampai 50 % dari penggunaan kincir air dengan bahan yang sama. Penghematan ini dapat dicapai karena ukuran Turbin Cross-Flow lebih kecil dan lebih kompak dibanding kincir air. Diameter kincir air yakni roda jalan atau runnernya biasanya 2 meter ke atas, tetapi diameter Turbin Cross-Flow dapat dibuat hanya 20 cm saja sehingga bahan-bahan yang dibutuhkan jauh lebih sedikit, itulah sebabnya bisa lebih murah.

Effesiensi : Demikian juga daya guna atau effisiensi rata-rata turbin ini lebih tinggi dari pada daya guna kincir air. Hasil pengujian laboratorium yang dilakukan oleh pabrik turbin Ossberger Jerman Barat yang menyimpulkan bahwa daya guna kincir air dari jenis yang paling unggul sekalipun hanya mencapai 70 % sedang effisiensi turbin Cross-Flow  mencapai 82 % ( Haimerl, L.A., 1960 ).  Tingginya effisiensi Turbin Cross-Flow ini akibat pemanfaatan energi air pada turbin ini dilakukan dua kali, yang pertama energi tumbukan air pada sudu-sudu pada saat air mulai masuk, dan yang kedua adalah daya dorong air pada sudu-sudu  saat air akan meninggalkan runner. Adanya kerja air yang bertingkat ini ternyata memberikan keuntungan dalam hal effektifitasnya yang tinggi dan kesederhanaan pada sistim pengeluaran air dari runner.

Kurva di bawah ini akan lebih menjelaskan tentang perbandingan effisiensi dari beberapa turbin konvensional.

Dari kurva tersebut ditunjukan hubungan antara effisiensi dengan pengurangan debit akibat pengaturan pembukaan katup yang dinyatakan dalam perbandingan debit terhadap debit maksimumnya.Untuk Turbin Cross Flow dengan Q/Qmak = 1 menunjukan effisiensi yang cukup tinggi sekitar 80%, disamping itu untuk perubahan debit sampai dengan Q/Qmak = 0,2 menunjukan harga effisiensi yang relatif tetap ( Meier, Ueli,1981).

Dari kesederhanaannya jika dibandingkan dengan jenis turbin lain, maka Turbin Cross-Flow yang paling sederhana. Sudu-sudu Turbin Pelton misalnya, bentuknya sangat pelik sehigga pembuatannya harus dituang. Demikian juga runner Turbin Francis, Kaplan dan Propeller pembuatannya harus melalui proses pengecoran/tuang.

Tetapi runner Turbin Cross Flow dapat dibuat dari material baja sedang (mild steel) seperti ST.37, dibentuk dingin kemudian dirakit dengan konstruksi las. Demikian juga komponen-komponen lainnya dari turbin ini semuanya dapat dibuat di bengkel-bengkel umum dengan peralatan pokok mesin las listrik, mesin bor, mesin gerinda meja, bubut dan peralatan kerja bangku, itu sudah cukup.

Dari kesederhanaannya itulah maka Turbin Cross-Flow dapat dikelompokan sebagai teknologi tepat guna yang pengembangannya di masyarakat pedesaan memiliki prospek cerah karena pengaruh keunggulannya sesuai dengan kemampuan dan harapan masyarakat.

Page 21: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Dari beberapa kelebihan Turbin Cross-Flow itulah, maka sampai saat ini pemakaiannya di beberapa negara lain terutama di Jerman Barat sudah tersebar luas, bahkan yang dibuat oleh pabrik Turbin Ossberger sudah mencapai 5.000 unit lebih, sebagaimana diungkapkan oleh Prof. Haimerl (1960) dalam suatu artikelnya sebagai berikut :

"Today, numerous turbines throughout the world are operating on the Cross-flow principle, and most of these (more than 5.000 so far) have been built by Ossberger"

Selanjutnya Prof. Haimerl (1960) menyatakan pula bahwa setiap unit dari turbin ini dapat dibuat sampai kekuatan kurang lebih 750 KW, dapat dipasang pada ketinggian jatuh antara 01 sampai 200 meter dengan debit air sampai 3.000 liter/detik. Cocok digunakan untuk PLTMH, penggerak instalasi pompa, mesin pertanian, workshop, bengkel dan lain sebagainya.

Turbin Cross-Flow secara umum dapat dibagi dalam dua tipe ( Meier, Ueli, 1981 ) yaitu :

1. Tipe T1, yaitu Turbin Cross-Flow kecepatan rendah .

2. Tipe T3, yaitu Turbin Cross-Flow kecepatan tinggi.

Kedua tipe turbin tersebut lebih dijelaskan oleh gambar berikut:

2.2. Cara Mengoperasikan Turbin Cross-Flow

Cara mengoperasikan Turbin Cross-Flow, pertama kali buka pintu utama di sekitar bendungan agar air dapat mengalir melalui kanal ke bak penenang. Setelah permukaan air di kolam penampung naik setinggi 1,5 meter di atas mulut pipa pesat hingga sebagian air ada yang terbuang melimpah melalui saluran limpah, maka pada saat

Page 22: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

itu pula pintu di mulut pipa pesat dibuka hingga pipa pesat penuh terisi namun pada saat itu air tak dapat masuk turbin sebab katup di bawah di dalam posisi menutup penuh.

Selanjutnya sekarang kegiatan pengoperasian berlangsung di rumah pembangkit. Bukalah katup secara berkala dengan perantaraan regulator tangan sampai air dapat keluar dari nozel dan akhirnya memutarkan runner. Setelah runner berputar normal, lepaskan pasak penghubung katup – regulator, proses pengaturan katup ini selanjutnya dilakukan oleh governor mekanis. Selama pengoperasian awal ini, generator jangan dahulu dihubungkan dengan beban, namun setelah governor bekerja secara normal baru generator dihubungkan dengan beban. Untuk selanjutnya, penyesuaian pemakaian beban dengan pembukaan katup bekerja secara otomatis yang dilakukan oleh governor.

2.3. Regulator

Komponen-komponen regulator antara lain : (1) roda tangan, (2) poros berulir, (3) bantalan berulir, (4) engsel, (5) bantalan pengantar dan (6) tuas perantara , untuk lebih jelasnya dapat dilihat gambar 8.

2.4. Governor.

Untuk mengatur jumlah debit air yang masuk ke runner seimbang dengan jumlah pemakaian beban lisrik, maka digunakan sebuah alat yang disebut governor. Governor yang digunakan untuk turbin ini adalah governor mekanis sebagaimana yang dijelaskan gambar 9.

Pemilihan governor mekanis dengan pertimbangan dapat dibuat di bengkel- bengkel umum dengan biaya yang relatif terjangkau dibanding dengan governor elektrik. Disamping itu, governor mekanis sangat cocok dipasang pada sistim PLTMH yang sederhana. Sedangkan kepekaan dan kesensitifan kerja governor ini dapat diandalkan dan bisa bersaing dengan jenis governor lain. Komponen-komponen governor tersebut antara lain,

1. Puli pada poros runner

2. Puli pada poros perantara

3. Belt transmisi, ketiga elemen ini merupakan komponen sistim transmisi daya dan putaran dari poros runner ke poros governor.

4. Roda gigi payung pada poros perantara.

5. Roda gigi payung poros governor, berfungsi meneruskan transmisi daya dan putaran dari poros perantara.

6. Poros governor, berfungsi sebagai rel tempat naik turunnya bantalan jalan, pada poros ini pula bantalan diam bertumpu.

7. Bantalan jalan, berfungsi sebagai pengait dan pembawa tuas-tuas yang berhubungan dengan katup.

8. Tuas-tuas, berfungsi sebagai penghubung gerak langkah bantalan jalan ke posisi katup.

Page 23: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

9. Lengan-lengan governor, berfungsi sebagai penerus gerak langkah bantalan jalan dan sebagai penentu posisi bandul.

10. Bandul, berfungsi untuk menstabilkan putaran dan untuk mendapat jarak langkah yang diinginkan, hal ini sangat berhubungan dengan gaya sentripugal yang terjadi.

11. Pegas, berfungsi memberikan gaya reaksi terhadap bantalan jalan sehingga timbul keseimbangan aksi – reaksi yang menjadikan sistim beroperasi secara otomatis mekanis.

12. Bantalan diam, berfungsi untuk menumpu ujung poros governor pada posisi yang tetap sehingga governor dapat bekerja stabil.

Page 24: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

 

III. MERAKIT TURBIN CROSS-FLOWYang termasuk komponen penggerak mula turbin ialah nozel, katup, runner, poros runner, tutup turbin dan rangka pondasi. Berikut ini akan dijelaskan proses pembuatan dan perakitan komponen- komponen penggerak mula tersebut.

3.1. Runner

Page 27: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

IV. MELUKIS BUSUR SUDU DENGAN ANALISA SEGITIGA KECEPATAN4.1.Variabel Analisa Segi Tiga Kecepatan

Variabel - variabel awal yang dibutuhkan dalam analisa segi tiga kecepatan antara lain:

1. Kecepatan air masuk runner (Vr )

Dalam hal ini kecepatan air masuk runner sama dengan kecepatan air keluar dari nozel (Vn ) yaitu, Vr = Vn Vr = Kn . ( 2 . g . Hefs )1/2 Diketahui, Kn = koefisien tahanan nozel = 0,96 ( Sutarno, 1973 ) g = percepatan gravitasi bumi = 9,81 m/det2 Hefs = head efektif sebenarnya

2. Kecepatan keliling diameter luar runner ( Uo )

Dalam hal ini harga Uo dapat ditentukan dari persamaan berikut ( Sutarno, 1973 ), Uo = 0,5 . Vr Hasil percobaan para ahli Turbin Cross Flow, mereka menyimpulkan bahwa dengan menentukan harga Uo = 0,5 . Vr ternyata didapatkan effisiensi turbin yang paling besar, kebenaran tentang kesimpulan ini akan diuji pada uraian nanti dengan memasukan macam-macam nilai perbandingan Uo/ Vr ke dalam analisa segitiga kecepatan seperti yang dimaksud, dengan demikian maka,

3. Kecepatan Keliling Diameter Dalam Runner ( Ui )

Dalam hal ini nilai Ui dapat ditentukan dari perbandingan diameter dalam dan luar runner yaitu, Ui = ( Di / Do ) . Uo

4. Diameter luar runner ( Do )

5. Diameter dalam runner ( Di )

6. Sudut air masuk sudu ( θ )

Hasil pengujian Pabrik Turbin Ossberger Jerman Barat, untuk mendapatkan effisiensi turbin yang tertinggi direkomendasikan besar sudut air masuk sudu θ = 150. Hal ini disebabkan energi kecepatan air masuk sudu runner lebih banyak termanfaatkan terbukti dari hasil perbandingan kecepatan air keluar dari runner dengan kecepatan air masuk runner jauh lebih kecil dibanding dengan apabila sudut air masuk sudu lebih besar atau lebih kecil dari 150 ( Haimerl, 1960 ). Kebenaran tentang kesimpulan ini akan dibuktikan pada pembahasan nanti dengan memvariabelkan sudut θ. Dalam perencanaan turbin seperti yang diuraikan pada bab sebelumnya, penulis memilih harga sudut θ = 150.

Selanjutnya dengan data-data di atas dapat ditentukan model busur sudu sekaligus dapat diketahui berapa persen energi kecepatan air yang dimanfaatkan oleh runner. Untuk memudahkan analisa, nilai-nilai dari variabel di atas diskalakan .

Setelah semua data diskalakan, selanjutnya masukan ke dalam analisa segi tiga kecepatan berikut melalui dua tahap penggambaran yaitu,

Tahap 1, Air masuk runner

Vr = kecepatan air masuk sudu rim luar Uo = kecepatan keliling diameter luar runner Ui = kecepatan keliling diameter dalam runner Vf = kwecepatan relatif air masuk sudu rim luar Vfi = kecepatan relatif air kelur sudu rim dalam Vi = kecepatan air keluar sudu rim dalam Tahap 2, Air keluar runner.

Vo = kecepatan air masuk sudu rim dalam Vfo = kecvepatan relatif air masuk sudu rim dalam Vr' = kecepatan air keluar sudu rim luar Vf ' = kecepatan relatif air keluar sudu rim luar

Page 28: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

4.2. Perbandingan Effisiensi Dengan Analisa Segi Tiga Kecepatan.

Busur A-B inilah yang dijadikan mal untuk menentukan kelengkungan dan posisi sudu-sudu yang dipasang diantara dua buah piringan. Hal ini tidak begitu sulit dipraktekan di lapangan yang lebih diutamakan ialah ketelitian dan keuletan dalam bekerja. Titik B seperti pada gambar di atas merupakan titik ujung dari busur sudu A-B. Pada saat runner berputar ke kiri, titik B akan mengalami perpindahan relatif sejauh B-B' dan waktu yang diperlukan untuk perpindahan relatif dari B ke B' sama dengan waktu yang diperlukan oleh suatu titik air guna menempuh busur dari titik A ke titik B dengan kecepatan relatif.

Page 30: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

DAFTAR PUSTAKA

1. Bachtiar, Asep Neris.  (1988). Perencanaan Turbin Air Penggerak Generator Listrik Pedesaan. Tugas Akhir

2. Haimerl, L.A.(1960). The Cross Flow Turbine. Jerman Barat

3. Lal, Jagdish. (1975). Hydraulic Machine. New Delhi : Metropolitan Book Co Private Ltd

4. Sutarno. (1973). Sistim Listrik Mikro Hidro Untuk Kelistrikan Desa. Yogyakarta : UGM Yogyakarta

5. My Little Notes

PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) Part 1.Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) adalah Pembangkit Listrik yang memanfaatkan energy potensial dan kinetic air menjadi energy listrik. Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah Generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari air.

Jenis-jenis Turbin airTurbin atau kincir adalah komponen utama dalam proses pembangkitan tenaga listrik, turbin berfungsi sebagai pemutar generator.

a. Turbin Impuls : Adalah turbin yang bekerja karena aliran air. Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pda nozle. Air keluar nozle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls

Page 31: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan.Contoh :  Turbin Pelton.  Untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih kurang 150 meter tetapi untuk skala mikro head 20 meter sudah mencukupi.

Gambar Turbin Pelton

Turbin Turgo. Dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin pelton turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda 

Gambar Turbin Turgo Turbin Crossflow. Salah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki yang merupakan penemunya. Selain itu juga disebut Turbin Osberger yang merupakan perusahaan yang memproduksi turbin crossflow. Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20 litres/sec hingga 10 m3/sec dan head antara 1 s/d 200 m.

b. Turbin Reaksi : Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan

Page 32: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

gaya pada sudu sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin reaksi sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah turbin.

Contoh :  Turbin francis. Turbin Francis merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar.  Turbin Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara tangensial. 

 Gambar Turbin Francis Turbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun dari propeller seperti pada perahu.. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu. 

  Tabel Daerah Operasi Turbin

Jenis Turbin Variasi Head, mKaplan dan Propeller 2 < H < 20Francis 10 < H < 350Peiton 50 < H < 1000Crossflow 6 < H < 100Turgo 50 < H < 250

Kriteria Pemilihan Jenis TurbinPemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan kekurangan dari jenis-jenis turbin, khususnya untuk suatu desain yang sangat spesifik. Pada tahap awal, pemilihan jenis turbin dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameter-parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin, yaitu :

     Faktor tinggi jatuhan air efektif (Net Head) dan debit yang akan dimanfaatkan untuk operasi turbin merupakan faktor utama yang mempengaruhi pemilihan jenis turbin, sebagai contoh : turbin pelton efektif untuk operasi pada head tinggi, sementara turbin propeller sangat efektif beroperasi pada head rendah.

        Faktor daya (power) yang diinginkan berkaitan dengan head dan debit yang tersedia.   Kecepatan (putaran) turbin ang akan ditransmisikan ke generator. Sebagai contoh untuk sistem

transmisi direct couple antara generator dengan turbin pada head rendah, sebuah turbin reaksi (propeller) dapat mencapai putaran yang diinginkan, sementara turbin pelton dan crossflow berputar sangat lambat (low speed) yang akan menyebabkan sistem tidak beroperasi.Ketiga faktor di atas seringkali diekspresikan sebagai "kecepatan spesifik, Ns", yang didefinisikan dengan formula:

Ns = N x P0.51W .21

Page 33: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

dimana :N         = kecepatan putaran turbin, rpmP          = maksimum turbin output, kWH         = head efektif , m

Output turbin dihitung dengan formula:

P = 9.81 xQxHx qt  DimanaQ         = debit air, m 3 ldetikH         = efektif head, milt        = efisiensi turbin            = 0.8 - 0.85 untuk turbin pelton            = 0.8 - 0.9 untuk turbin francis            = 0.7 - 0.8 untuk turbin crossfiow            = 0.8 - 0.9 untuk turbin propellerlkaplan

Kecepatan spesifik setiap turbin memiliki kisaran (range) tertentu berdasarkan data eksperimen. Kisaran kecepatan spesifik beberapa turbin air adalah sebagai berikut:

Turbin pelton 12≤Ns≤25TurbinFrancis 60≤;Ns≤300Turbin Crossflow 40≤Ns≤200Turbin Propeller 250≤Ns≤ 1000

Dengan mengetahui kecepatan spesifik turbin maka perencanaan dan pemilihan jenis turbin akan menjadi lebih mudah. Beberapa formula yang dikembangkan dari data eksperimental berbagai jenis turbin dapat digunakan untuk melakukan estimasi perhitungan kecepatan spesifik turbin, yaitu : 

Turbin pelton (1 jet) Ns = 85.49/H0.243 (Siervo & Lugaresi, 1978)Turbin Francis Ns = 3763/H0.854 (Schweiger & Gregory, 1989)Turbin Kaplan Ns = 2283/H0.486 (Schweiger & Gregory, 1989)Turbin Crossfiow Ns = 513.25/H0.505 (Kpordze & Wamick, 1983)Turbin Propeller Ns = 2702/H0.5 (USBR, 1976)

  Komponen PLTA

PLTA yang paling konvensional mempunyai empat komponen utama sebagai berikut :

Page 34: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

1. Bendungan, berfungsi menaikkan permukaan air sungai untuk menciptakan tinggi jatuh air. Selain menyimpan air, bendungan juga dibangun dengan tujuan untuk menyimpan energi.2. Turbine, gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Selanjutnya turbin merubah energi kenetik yang disebabkan gaya jatuh air menjadi energi mekanik.3. Generator, dihubungkan dengan turbin melalui gigi-gigi putar sehingga ketika baling-baling turbin berputar maka generator juga ikut berputar. Generator selanjutnya merubah energi mekanik dari turbin menjadi energi elektrik. Generator di PLTA bekerja seperti halnya generator pembangkit listrik lainnya.4. Jalur Transmisi, berfungsi menyalurkan energi listrik dari PLTA menuju rumah-rumah dan pusat industri.

PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) Part 2.

Jenis-Jenis PLTA

1. Berdasarkan Tinggi Terjun PLTA

a.    PLTA jenis terusan air (water way)

Adalah pusat listrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) di hulu sungai dan mengalirkan air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan (gradient) yang agak kecil. Tenaga listrik dibangkitkan dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dan kemiringan sungai.

b.    PLTA jenis DAM /bendungan

Page 35: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Adalah pembangkit listrik dengan bendungan yang melintang disungai, pembuatan bendungan ini dimaksudkan untuk menaikkan permukaan air  dibagian hulu sungai  guna membangkitkan energi potensial yang lebih besar sebagai pembangkit listrik

 

c.        PLTA jenis terusan dan DAM (campuran)

Adalah pusat listrik yang menggunakan gabungan dari dua jenis sebelumnya, jadi energi potensial yang diperoleh dari bendungan dan terusan.

2. PLTA Berdasarkan Aliran Sungaia.    PLTA jenis aliran sungai langsung (run of river)

Banyak   dipakai   dalam   PLTA   saluran   air/terusan,   jenis   ini   membangkitkan   listrik   dengan memanfaatkan aliran sungai itu sendiri secara alamiah.

b.    PLTA dengan kolam pengatur (regulatoring pond)

Mengatur aliran sungai setiap hari atau setiap minggu dengan menggunakan kolam pengatur yang dibangun melintang  sungai  dan membangkitkan  listrik   sesuai  dengan beban.  Disamping  itu   juga dibangun kolam pengatur di hilir untuk dipakai pada waktu beban puncak (peaking power plant) dengan suatu waduk yang mempunyai  kapasitas besar yang akan mengatur  perubahan air  pada waktu beban puncak sehingga energi yang dihasilkan lebih maksimal.

c.    Pusat listrik jenis waduk (reservoir)

        Dibuat dengan cara membangun suatu waduk yang melintang sungai,  sehingga terbentuk seperti danau buatan, atau dapat dibuat dari danau asli sebagai penampung air hujan sebagai cadangan untuk musim kemarau.

d.       PLTA Jenis Pompa (pumped storage)

Adalah jenis PLTA yang memanfaatkan tenaga listrik yang berlebihan ketika musim hujan atau pada saat   pemakaian   tenaga   listrik   berkurang   saat   tengah  malam,   pada   waktu   ini   sebagian   turbin berfungsi   sebagai   pompa   untuk   memompa   air   yang   di   hilir   ke   hulu,   jadi   pembangkit   ini memanfaatkan kembali air yang dipakai saat beban puncak dan dipompa ke atas lagi saat beban puncak   terlewati.   Salah   satu   tujuan   utama  PLTA   jenis   ini   adalah  membangkitkan   energy   listrik dengan   harga   minimum   dan   menjualnya   saat   harga   maksimum. 

e.      PLTA Hydroseries

Page 36: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Konsep PLTA ini adalah dengan memanfaatkan aliran sungai yang panjang dan deras dari ketinggian tertentu.  Dimana   sepanjang  aliran   sungai   terdapat   lebih  dari   satu  bendungan   yang  diseri   pada ketinggian tertentu untuk menghasilkan energy listrik yang lebih optimal. Selain itu manfaat lain dari PLTA Hydroseries  adalah untuk mengantisipasi  aliran sungai  yang sangat  deras  sehingga dengan adanya Hydroseries dapat menghambat laju aliran air menjadi lebih terkontrol. 

PLTA terbesar didunia saat  ini  adalah PLTA Three Gorges atau "Tiga Ngarai"  yang terdapat di  China dengan kapasitas pembangkitan sebesar 22.400 MW yang mana daya tersebut memasok sekitar 10 % dari seluruh kebutuhan energi listrik di China. Berikut ini adalah gambar PLTA Three Gorges.

Berikut ini adalah 10 PLTA terbesar di dunia

1. Bendungan Tiga Ngarai      (Three Gorges Dam), terletak di provinsi Hubei, Cina. Jika semua selesai di 2011 dapat menghasilkan listrik sebesar 25.615 mega watt, cukup untuk menerangi seluruh indonesia saat ini. Luas waduknya sekitar hampir sepertiga luas danau Toba, atau sekitar 632 km persegi.

2. Itaipu    di Brazil dengan kapasitas 14.000 MW dengan luas waduk 1.350 km persegi

3. Guri (Simón Bolívar)    di Venezuela dengan kapasitas 10.200 MV dengan luas waduk 4.250 km2

4. Tucuruí    di Brazil dengan kapasitas terpasang 8.370 MV dengan luas waduk 3.014 km2

5. Grand Coulee    di Amerika dengan kapasitas terpasang 6.809 MV

6. Sayano Shushenskaya      di Rusia, dengan kapasitas listrik 6.400 MV

7. Longtan Dam    di Cina dengan kapasitas terpasang 6.300 MV

8. Krasnoyarskaya    di Rusia, dengan kapasitas 6.000 MV

9. Robert-Bourassa    di Kanada dengan kapasitas 5.516 MV

10. Churchill Falls    di Kanada dengan kapasitas terpasang 5.429 MV

Page 37: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

 Sumber :1. http://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrik_tenaga_air2. http://mohab.wordpress.com/2008/03/01/bagaimana-plta-bekerja/3. http://psstla.blogspot.com/2007/03/plta-pembangkit-listrik-tenaga-air.html4. agungchynta.files.wordpress.com/2007/.../pemanfaatan-tenaga-air.doc

5. http://www.alpensteel.com/article/50-104-energi-sungai-pltmh--micro-hydro-power/169--pelaksanaan-turbin-air.html 

6. http://exercise.0fees.net/?p=239

PLTMH UMMPosted on December 12, 2011

1.1. Latar Belakang

Kebutuhan listrik yang murah tetapi memiliki daya yang tinggi sudah sangat dirasakan oleh

masyarakat. Pemerataan listrik di desa desa terpencil juga belum terdistribusi secara baik. Bahkan

masih banyak desa yang tidak teraliri listrik sama sekali. Apalagi pemadaman yang sering

dilakukan oleh PLN ketika puncak beban di kota kota yang berpenduduk tinggi. Membuat PLTMH

merupakan solusi yang realistis untuk menghadapi masalah masalah tersebut.

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 . merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil

dan hidro yang berarti air. Secara teknis, mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air

(sebagai sumber energi), turbin dan generator.

PLTMH Universitas Muhammadiyah Malang dibangun pada tahun 2008 dengan dana dari APBN

dengan pemilik awal proyek P3TKEBT ESDM dan saat ini masih belum diserahkan ke Universitas

Muhammadiyah Malang (UMM) namun telah dikelola oleh UMM. Diharapkan dengan pemanfaatan

PLTMH UMM dapat membantu menyuplai asupan listrik di daerah sekitar, dan terutama bagi

kampus UMM sendiri. Sehingga dalam setahun UMM dapat menghemat tagihan rekening listriknya

hingga Rp. 60 juta/bulan. Dan tentunya juga menghemat suplai listrik bagi kota Malang.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Data PLTMH UMM

Page 38: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Nama Komponen Spesifikasi

Letak Dam Sengkaling

Sungai Brantas

Debit 1,2 m3/dt

Parit Lebar 1,25 m

Kedalaman 0,5 m

Bak Penenang Panjang 6 m

Lebar 4 m

Tinggi 5 m

Penstok Diameter 70 cm

Panjang 57 m

Kemiringan 40˚

Beda tinggi 15 m

Debit 1,2 m3/dt

Kecepatan aliran 0,4652 m/dt

Generator Berdaya 160 KW

Daya terbangkit 100 KW (penghujan)

Daya terbangkit 70 KW (kemarau)

Turbin CrossFlow

Tipe T-15 D500 Heksahydro

Seri : 550-MS-DT-228”-329-4.06

Page 39: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Sistem Operasi Dikelola 2 operator

2.2. Tentang PLTMH UMM

2.2.1. Letak

Sungai Brantas yang mengalir melintasi kompleks kampus III UMM sebagian dimanfaatkan untuk

irigasi yang mengairi sawah-sawah di daerah Tegalgondo dan sekitarnya, dengan pintu air di Dam

Sengkaling. Secara rutin, saluran irigasi ini mensuplai air dari sungai Brantas, menembus daerah-

daerah sekitar kampus.

Bermula dari aliran air yang melalui saluran irigasi inilah, air dipinjam sementara untuk

membangkitkan turbin penghasil tenaga listrik di PLTMH Sengkaling-I yang terletak di

Agrokompleks Universitas Muhammadiyah Malang.

2.2.2. Teknologi

Teknologi yang diterapkan cukup sederhana.Air dalam saluran irigasi (intake) ditampung dalam

kolam penampung yang disebut forebay. Air tampungan selanjutnya dialirkan melalui pipa besar

yang disebut penstock. Penstock dengan diameter 70 cm, panjang 57 M ditempatkan dalam tanah

dengan kemiringan 40o menujupower house, tempat generator berada. Beda tinggi antara kolam

tampung dan power house adalah 15 M.

Dalam power house, air akan menggerakkan turbin yang dapat menggerakkan generator berdaya

160 KW (baca: Kilo Watt). Tenaga listrik yang dihasilkan dari generator dialirkan ke dalam ELC,

yaitu: Electric Load Control untuk selanjutnya dapat dimanfaatkan langsung untuk mensuplai

energi listrik di gedung-gedung yang ada di UMM. Sisa air penggerak turbin akan dialirkan kembali

ke sungai Brantas. Jadi PLTMH ini hanya meminjam sementara aliran air, tanpa mengurangi

sedikitpun.

Pada saat ini, daya listrik terbangkit adalah 100 KW (baca: Kilo Watt) pada musim penghujan, dan

akan menurun menjadi sekitar 70 KW pada 2 bulan kemarau. Dengan daya listrik terbangkit

sebesar itbu sudah mampu memenuhi kebutuhan energi listrik untuk sebagian gedung perkuliahan

dan perkantoran.

2.2.3 Komponen-Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

a. Dam/Bendungan Pengalih (intake). Dam pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui

sebuah pembuka di bagian sisi sungai ke dalam sebuah bak pengendap.

b. Bak Pengendap (Settling Basin). Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel

pasir dari air. Fungsi dari bak pengendap adalah sangat penting untuk melindungi komponen-

komponen berikutnya dari dampak pasir.

Page 40: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

c. Saluran Pembawa (Headrace). Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga

elevasi dari air yang disalurkan.

d. Pipa Pesat (Penstock). Penstock dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah

roda air, dikenal sebagai sebuah turbin.

e. Turbin. Turbin berfungsi untuk mengkonversi energi aliran air menjadi energi putaran mekanis.

f. Pipa Hisap. Pipa hisap berfungsi untuk menghisap air, mengembalikan tekanan aliran yang masih

tinggi ke tekanan atmosfer.

g. Generator. Generator berfungsi untuk menghasilkan listrik dari putaran mekanis.

h. Panel kontrol. Panel kontrol berfungsi untuk menstabilkan tegangan.

i. Pengalih Beban (Ballast load). Pengalih beban berfungsi sebagai beban sekunder (dummy) ketika

beban konsumen mengalami penurunan. Kinerja pengalih beban ini diatur oleh panel kontrol.

2.2.4 Turbin Crossflow

Turbin Crossflow merupakan jenis turbin yang digunakan di PLTMH UMM. Salah satu jenis turbin

impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki yang merupakan penemunya. Selain itu

juga disebut Turbin Osberger yang merupakan perusahaan yang memproduksi turbin crossflow.

Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20 litres/sec hingga 10 m3/sec dan head antara 1

s/d 200 m.

Turbin Zcrossflow menggunakan nozle persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan lebar runner.

Pancaran air masuk turbin dan mengenai sudu sehingga terjadi konversi energi kinetik menjadi

energi mekanis. Air mengalir keluar membentur sudu dan memberikan energinya (lebih rendah

dibanding saat masuk) kemudian meninggalkan turbin. Runner turbin dibuat dari beberapa sudu

yang dipasang pada sepasang piringan paralel.

2.2.5 Proses

Berawal dari aliran Sungai Brantas dan kemudian kembali ke Sungai Brantas itulah prinsip

pemanfaatan air untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) Sengkaling I UMM. Sungai

Brantas yang mengalir melewati Kampus III UMM sebagian dimanfaatkan untuk irigasi di daerah

Tegalgondo dan sekitarnya, dengan pintu air di DAM Sengkaling. Dan sebagian air dialirkan oleh

parit kecil yang berukuran 1,25 meter dialirkan ke bak penenang pada PLTMH Sengkaling I.

Teknologi yang diterapkan cukup sederhana, air dari saluran irigasi atau Intake ditampung dalam

bak penenang atau Forebay. Air tampungan selanjutnya dialirkan melalui pipa besar yang disebut

dengan Penstock ditempatkan dalam tanah dengan kemiringan 40o menuju Power House, tempat

generator berada. Beda tinggi antara pipa tampung dan Power House adalah 15 meter. Dalam

Power House air akan menggerakkan turbin yang dapat menggerakkan generator berdaya 160

Page 41: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

maksimal kW. Tenaga listrik yang dihasilkan generator dialirkan dalam Electric Load Control untuk

kemudian dapat dimanfaatkan langsung untuk mensuplai gedung-gedung yang ada di UMM. Sisa

air penggerak turbin akan dikembalikan ke Sungai Brantas. Jadi, pembangkit listrik tenaga

mikrohidro ini hanya meminjam sementara aliran air tanpa mengurangi sedikitpun. Pada saat ini

daya terbangkit yang dihasilkan sekitar 100 kW pada musim hujan dan menurun 70 kW pada

musim kemarau.

Kesimpulan

PLTMH UMM saat ini beroperasi dengan beban yang dipikul sebesar 69,5 Kw yang disinkronkan

dengan sistem PLN dan diperuntukkan bagi kebutuhan kampus serta untuk studi bagi

mahasiswanya. Dengan adanya PLTMH ini, UMM dapat menghemat tagihan rekening listrik hingga

Rp. 60 juta/bulan.

Penggunaan energi mikrohidro juga dapat digunakan sebagai salah satu alternatif energi untuk

daerah pedesaan karena ramah lingkungan karena tidak mengunakan BBM, sehingga harga jual

listriknya bisa lebih kompetitif dan murah. Walaupun daya yang dihasilkan PLTMH berkisar antara

10-500 KW akan tetapi sangat membantu masyarakat yang belum mendapatkan listrik dari PLN.

Pertimbangan mengapa PLN belum dapat memberikan listrik pada daerah-daerah pedesaan

mungkin dikarenakan faktor ekonomis, teknis dan lain-lain.

Selain itu keuntungan dengan penggunaan PLTMH adalah pembangkit listrik ini tidak rumit dalam

pembuatannya, harganya yang relatif murah dan yang tidak kalah penting kita sudah memiliki

SDM kompeten dibidang tersebut. Dari keuntungan-keuntungan tersebut sangatlah tidak logis

apabila pemerintah daerah tidak mempertimbangkan alternatif energi PLTMH ini. Yang juga patut

untuk diperhatikan adalah dampak lain yang akan timbul sangatlah besar yaitu tumbuhnya

perekonomian di pedesaan dan masyarakat akan semakin peduli terhadap kelestarian sumber

daya hutan sebagai sumber air dan masyarakat akan termotivasi untuk memelihara hutan dan

vegetasi pohon disekitar mata air serta mencegah pembakaran hutan.

Pembangkit Listrik Tenaga MikrohidroPosted on August 2, 2012 by alief · Leave a comment

Pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMh) adalah suatu sistem pembangkit listrik tenaga air dengan kapasitas kecil yang umumnya sesuai untuk penggunaan secara individual atau sekelompok pengguna yang tinggal terpisah dari jarak listrik komersial (CECT, 2004). Umumnya yang tergolong kelas PLTMh adalah pembangkit dengan daya dibawah 100 kW (Masters, 2004).

Page 42: Turbin Air Merupakan Mesin Penggerak Mula

Komponen penyusun sebuah mikrohidro secara garis besar terdiri dari komponen bangunan pendukung (sipil), komponen mekanis, dan komponen elektris. Komponen bangunan sipil berwujud dam dan pipa pesat bertugas mengalirkan fluida kerja dari sumber menuju ke turbin air. Komponen mekanis berwujud turbin bertugas mengubah energi kinetik air menjadi energi gerak mekanis. Sedangkan komponen elektris yang berwujud generator berfungsi mengubah energi gerak mekanis menjadi energi listrik (CECT, 2004).

Struktur umum sebuah PLTMh dapat dilihat pada Gambar dengan penjelasan sebagai berikut:

a.    Sumber air (Intake).

b.    Perpipaan yang menghubungkan sumber air bak penampung.

c.    Bak penampung yang berfungsi sebagai buffer.

d.   Pipa pesat yang berfungsi menyalurkan air ke turbin pembangkit listrik.

e.    Ruang pembangkit tempat diletakkannya generator listrik dan turbin.

f.     Saluran pelimpah untuk pembuangan air.

g.    Jaringan listrik.