Perencanaan Turbin Propeler

175 PERENCANAAN DAN PENGUJIAN TURBIN PROPELLER UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO (PLTMH) HEAD RENDAH Pribadyo1*, Razali2, dan Ahmad Syuhada3 1Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Teuku Umar Meulaboh Alue Peunyareng,Meulaboh 2Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Samudra Langsa Jl. Iskandar Muda N0 3-4 , Langsa 244153Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala Jln. Syech Abdurrauf No.7 Darussalam Banda Aceh 2311 *Email: dyo_1806@yahoo.co.id Abstrak Analisis kelayakan pengembangan potensi energi pada satu desa didasarkan padanilaiselisihantarabesaranenergilistrikyangdapatdibangkitkandari potensiyangtersediadengankebutuhanenergilistrikdanjarakdengan jaringanlistrikterdekat.SalahsatudesayanglayakdikembangkanPLTMH adalahDesaDarulMakmurKecamatanSultanDaulatKotamadya Subulussalam,dengandata:Kapasitasaliran(Qd)=0,07m3/s,Headkotor (H)=3,5m.PotensiinitergolongdalamPLTMHheadrendah.Pada penelitianinitelahdirancangdandibuatsatuunitturbinpropelleruntuk PLTMHheadrendah.Darihasilpengujiandiperolehdayamaksimum keluaran turbin mencapai 2,5 KW. Metode perencanaan dan pengujian turbin propeller head rendah dibahs dengan rinci dalam makalh ini. Katakunci:TurbinPropeller,Headrendah,PembangkitListrikTenaga Mikrohidro.Pendahuluan Energi memainkan peran yang sangat penting dalam berbagai sektor kehidupan dan merupakankebutuhandasarmanusia.Hampirsemuabidangkegiatantermasuk diantaranyaindustri,rumahtangga,transportasi,jasa,danlain-laintidakdapat dipisahkandarisektorenergiterutamaenergilistrik.Padasektorrumahtangga misalnyaenergilistrikberfungsiuntukpenerangan,memasak,pemanasdan pendinginruangansertaberbagaiaktifitaskegiatanrumahtanggalainnya.Namun sayangnya tidak semua daerah dapat terjangkau dari suplai energi listrik oleh PLN.HasilstudistudiyangdilakukanolehBRRpadatahun2008diperolehhasildari95 desayangtidakberlistrikdiProvinsiAcehsebanyak22desamempunyaipotensi energiairyanglayakdikembangkanuntukpembangunanPLTMHdenganvariasi head(2-10m).Sedangkansebahagianbesarpembangkitlistriktenagaairyang beroperasidikawasanProvinsiAcehmenggunakantrubinimpulsjenisaliran melintang(crossflow)dimanaturbinjenisinimembutuhkantinggijatuhair(head) tinggi antara 5-200 m (ESHA, 2004: 175), dan tidak semua daerah-daerah yang ada di Aceh memiliki tinggi jatuh air yang tinggi.Berdasarkankondisidanuraiandiatasturbindengantinggijatuhair(head)rendah memiliki prospek yang baik untuk dikembangkan khususnya di wilayah-wilayah yang 176 memilikipotensiheadrendahdanterutamasekalidiAceh,danmengingatturbin yangoptimaluntukbedaketinggianrelatifkeciladalahturbinreaksidibandingkan dengantipeturbinyanglaindanpenelitianturbinuntukpembangkitlistrikdengan headrendahsangatdiperlukan.Untukmaksudtersebutmakapenelitianiniakan melakukanperencanaandariturbinreaksialiranaksialtipepropelleruntuk pembangkit listrik tenaga mikrohidro dengan head rendah.Metode Penelitian Penelitianinidilaksanakandalamduatahapkegiatan.Tahappertamadiisidengan perencanaandanpembuatanturbinpropeller.Tahapkeduadiisidenganpengujian unjuk kerja turbin.Perencanaantubinyangdilakukanpadapenelitianiniadalahperhitungandimensi utama turbin meliputi : (1). Bagain berputar (runner) terdiri dari sudu, hub, dan poros turbin. (2). Bagian tidak berputar terdiri dari rumah dan draf tube. Pada penelitian ini turbin yang dirancang didasarkan pada hasil pengukuran potensi alir yang terdapat di DesaDarulMakmurKecamatanSultanDaulatKotamadyaSubulussalam,dengan data: Kapasitas aliran (Qd) = 0,07 m3/s, Head kotor (H) = 3,5 m Pelaksanaan perencanaan dilaksanakan di laboratorium Thermal dan Fluida Jurusan TeknikMesinFakultasTeknikUniversitasSyiahKualaBandaAcehdalamperiode JanuarisampaidenganApril2012,sedangkanpembuatandipusatkandiJurusan teknikMesinUniversitasSamudraLangsa.PengujiandilakukandiDesaDarul MakmurKecamatanSultanDaulatKotamadyaSubulussalamdenganinstalasi pengujian seperli diperlihatkan dalam Gambar 1 : Gambar 1. Sketsa instalasi dari turbin Propeller pada lokasi Besarandanalatukuryangdigunakanpadapenelitianiniadalah:Tachometer digitaldigunakanuntukmengukurputaranturbin.Avometerdigitaldigunakanuntuk mengukur arus listrik dan Voltmeter digunakan untuk mengukur voltase 177 Hasil Dan Pembahasan Dengan data potensi dan efiisinsi turbin sebesar 0,9 diperoleh daya turbin: P = 0,07*3,5*0,9*998*9,81 = 2.159 W atau 2,16 kW Perhitungan Kecepatan spesifik / Kecepatan putaran -Kecepatan Spesifik nQE =

Hn = H*h => Hn = 3,5*0,9 = 3,15 m => nQE =

= 1,53 -Kecepatan putaran

=> n E = Hn x g => E = 3,15 x 9,81 = 30,9 J/kg => n =

= 63s-1 = 3780 rpm -Kecepatan runner (runaway speed) nmax = 2,6 x n => nmax = 2,6 x 63 = 163,8s-1 = 9828 rpm Perhitungan Dimensi Utama Turbin -Diameter runner De = 84,5 x (0,79 + 1,602 x 1,53) x

= 0,30 m -Diameter hub Di = [

]

=> Di = [

]= 0, 06 m Pembuatan turbin dimulai dengan pembuatan bagian utama turbin yaitu sudu turbin sebanyak4bilah.Gambar2.memperlihatkanbentukdansuduturbinyangtelah dibuat.Bagianturbinlainnyaadalahdraftube.Draftubedibuatdaribajakarbon ringandenganketebalanplat3mm.Gambar3.memperlihatkanbentukdraftube yang telah dibuat. Turbin yang terpasang sesuai pada konstruksi bangunan sipil yang sudah ada pada aliranSungaiSolokdiDesaDarulMakmurKotamadyaSubulussalamyang mempunyai head 3,5 meter dan debit 0,07 m3/s. Hasil pengukuran diperoleh putaran turbin1828rpmdengandayaluaranyangdihasilkansebesar2.530watt(2,53 kW) dengan voltase antara 220 sampai dengan 240 Volt. 178 Gambar 2.Bentuk dan ukuran bagian utama turbin Gambar 3. Bentuk dan ukuran draf tube turbin Kesimpulan Darihasilperencanaandanpengujianturbinpropellerheadrendahdapat disimpulkanbahwaturbinpropellerhasilpembuatanberdasarkanghasilpengujian memberikan output daya sesuai dengan perencanaan.Referensi [1]Badan Rehabiliasi dan Rekonstruksi (BRR) NAD-Nias, 2008. Studi Potensi Energi Listrik AlternatifDiPedesaanSebagaiUpayaDalamMendukungPercepatanDiversifikasi Energi Di Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam (Paket-31) [2]S.J.Williamsonetal.2011,LowHeadPicoHydroTurbineSelectionusingaMulti-CriteriaAnalysis:WorldrenewableEnergyCongress2011-Sweden8-13May2011, Linkoping, Sweden. [3]Sunomo,KarakteristikTurbinPropellerSkalaMikroHidrountukMesinPercobaan, Forum Penelitian Th. 16, No. 1, Juni 2004, hlmn. 51-67 [4]TimoFlasphler,2007.DesignoftherunnerofaKaplanturbineforsmallhydroelectric power plants: Tampere University Of Applied Scienes