Click here to load reader

TUGAS AKHIR

  • View
    12

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

ok

Text of TUGAS AKHIR

TUGAS AKHIR TM091486

STUDI EKSPERIMEN DAN ANALISA ENERGI LISTRIK YANG DIHASILKAN PROTOTIPE PLTGL TIPE SALTER DUCK DENGAN VARIASI KETINGGIAN SUMBU ROTASI TERHADAP PERMUKAAN AIR

ALFIN AINUL YAQINNRP. 2111.106.003

Pembimbing:Dr. Wiwiek Hendrowati, ST., MT.

PROGRAM SARJANALABORATORIUM SISTEM DINAMIS DAN VIBRASIJURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA2014

1

Studi Eksperimen dan Analisa Energi Listrik yang Dihasilkan Prototipe PLTGL Tipe Salter Duck dengan Variasi Ketinggian Sumbu Rotasi Terhadap Permukaan AirNama Mahasiswa: Alfin Ainul YaqinNRP: 21.11.106.003Jurusan: Teknik Mesin FTI ITSDosen Pembimbing: Dr. Wiwiek Hendrowati, ST., MT.

ABSTRAKSalah satu wujud dari pengembangan potensi energi laut di Indonesia adalah pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut (PLTGL). Dimana, kondisi gelombang laut di sepanjang Pantai Selatan Pulau Jawa, di atas kepala Burung Irian Jaya dan sebelah barat pulau Sumatera, dianggap potensial untuk membangkitkan energi listrik yaitu mempunyai ketinggian sekitar 1,5 hingga 2 meter dan tidak pecah hingga sampai di pantai. Maka dari itu, banyak penelitian dilakukan untuk memanfaatkan energi gelombang laut tersebut, dengan cara membuat alat yang dapat mengkonversi energi gelombang laut menjadi energi listrik.Pada penelitian ini dilakukan rancang bangun suatu prototipe Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut(PLTGL) tipe Salter Duck untuk skala laboratorium. Pembahasan dari penelitian ini dititikberatkan pada studi eksperimen pengaruh ketinggian poros (sumbu rotasi) terhadap permukaan air, terhadap energi listrik yang dihasilkan. Dimana amplitudo dan frekuensi gelombang air yang mengenai bentuk Salter Duck akan menyebabkan gerakan naik turun (pitching). Torsi yang dihasilkan dari poros Salter Duck akan digunakan untuk memutar generator dan menghasilkan energi listrik. Analisa energi listrik dilakukan dengan menvariasikan amplitudo dan ketinggian sumbu rotasi. Dari penelitian ini didapatkan daya yang didapatkan secara eksperimen mekanisme salter duck ini berturut-turut yaitu pada ketinggian 0 mm dengan amplitudo gelombang 15,4 ; 22,9 ; 28,8 mm berturut-turut sebesar 1,2801 mW; 3,2515 mW; dan 5,3121 mW. Pada ketinggian 75 mm dengan amplitudo gelombang 15,4 ; 22,9 ; 28,8 mm berturut-turut sebesar 1,8741 mW; 3,5679 mW; dan 7,1449 mW. Pada ketinggian 150 mm dengan amplitudo gelombang 15,4 ; 22,9 ; 28,8 mm berturut-turut sebesar 9,3931 mW, 14,2784 mW, dan 18,9920 mWatt. Dengan efisiensi dari mekanisme salter duck ini mencapai 70,95%.

Kata kunci : Salter Duck, energi gelombang laut, sumbu rotasi, dan permukaan airKATA PENGANTARPuji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkatnya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul Studi Eksperimen dan Analisa Energi Listrik yang Dihasilkan Prototipe PLTGL Tipe Salter Duck dengan Variasi Ketinggian Sumbu Putar Terhadap Permukaan Air ini dengan sebaik-baiknya dan sesuai dengan jadwal yang diharapkan. Keberhasilan dalam penyelesaian laporan penelititan tugas akhir ini, tidak lepas berkat dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada:1. Ibu Dr. Wiwiek Hendrowati, ST., MT selaku dosen pembimbing dan teman diskusi yang sabar dan tidak henti-hentinya memberikan bimbingan, motivasi, dan dukungan, sehingga penulis mampu menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.2. Bapak Dr.Eng Harus Laksana Guntur, ST., M.Eng, Bapak Ir. J Lubi, dan Bapak Ir Yunarko MT selaku dosen penguji.3. Bapak Ir. Sudjud Darsopuspito, MT selaku dosen wali penulis.4. Seluruh dosen jurusan Teknik Mesin FTI-ITS yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan yang bermanfaat bagi penulis.5. Kedua orang tua penulis, kakak penulis, dan adik-adik penulis serta kekasih penulis yang telah memberikan doa dan dukungan moral maupun materi kepada penulis.6. Seluruh karyawan jurusan Teknik Mesin FTI-ITS yang telah turut membantu demi kelancaran dalam pengerjaan tugas akhir ini.7. Rekan-rekan Tugas Akhir di Laboratorium Sistem Dinamis dan Vibrasi (Totong, Dodi, Dito, Rendra, Ilham, Amel, Mas Kaspul, Mas Koifin, Wegig, Nanang, Hendra, Burhan, Andini, dkk.) pada umumnya, serta rekan-rekan satu kelompok PLTGL (Taufik, Yulyana, Fauzi Lj, Fauzi regular, Risti, Tyas, Jepri, dan Reza) pada khususnya.8. Rekan-rekan Lintas Jalur semester genap angkatan 2011 (Doni, Lalu, Teguh, Adek, Boris, Dimas, Anjar, Rohman, Gito, Hastama, Pempek, Dillah, Khoirul dkk.) yang telah membantu dalam proses penyelesaian tugas akhir ini, baik itu berupa saran, doa, dan dukungan, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.9. Semua pihak yang telah membantu dalam proses penyelesaian tugas akhir ini, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.Akhirnya penulis mengharapkan semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.Penulis menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini, sehingga penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari segenap pembaca demi kebaikan dan kesempurnaan Tugas Akhir ini.

Surabaya, Juni 2014

Penulis

DAFTAR ISI

ABSTRAKiKATA PENGANTARiiDAFTAR ISIivDAFTAR GAMBARviiDAFTAR TABELixBAB I PENDAHULUAN11.1Latar Belakang11.2Perumusan masalah21.3Batasan Masalah21.4Tujuan Penelitian31.5Manfaat Penelitian31.6Sistematika Penulisan3BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI52.1Tinjauan Pustaka52.1.1Penelitian Terdahulu Tentang Salter Duck52.1.2Penelitian Terdahulu Tentang Salter Duck oleh Mahasiswa ITS62.2Dasar Teori82.2.1Pengertian82.2.2Proses Terjadinya Gelombang Laut82.2.2.1Gaya yang Dihasilkan112.2.3Mekanika Getaran122.2.4Ampitudo133.2.2Frekuensi133.2.3Salter Duck133.2.3.1Diameter Salter Duck153.2.3.2Stiffness / Kekakuan Benda163.2.3.3Momen Inersia163.2.4Elemen Mesin183.2.4.1Roda Gigi Lurus (Spur Gear)183.2.4.2Velocity Ratio183.2.5Generator19BAB III METODE PENELITIAN213.1Tahapan Penilitian213.1.1Diagram Alir Penelitian213.1.2Tahapan Pengerjaan Penelitian223.1.2.1Studi Literatur223.1.2.2Identifikasi Masalah223.1.2.3Perancangan Sederhana Salter Duck dan Generator223.2Rancangan Mekanisme243.2.1Rancangan Mekanisme Teoritis253.2.2Rancangan Mekanisme pada Prototipe283.3Tahap Pengujian293.3.1Diagram Alir Pengujian293.3.1Peralatan Pengujian30BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN344.1Analisa Teoritis344.1.1Rencana Geometri dan Dimensi Objek344.1.1.1Menghitung jari-jari stern (R2)354.1.1.2Menghitung Jari-Jari Paunch354.1.1.3Menghitung nilai LD364.1.1.4Menghitung nilai 364.1.1.5Menghitung Momen Inersia (I)364.1.1.6Karakteristik Generator374.1.2Contoh Perhitungan Daya yang Dihasilkan374.1.3Hasil Perhitungan Pengaruh Ketinggian Sumbu Rotasi Terhadap Energi Listrik394.2Analisa Eksperimen414.2.1Pengolahan Data414.2.2Hasil Pengujian Pengaruh Ketinggian Sumbu Rotasi Terhadap Energi Listrik424.2.3Hasil Pengujian acceleration Pengaruh Ketinggian Sumbu Rotasi Terhadap Energi Listrik474.3Pembahasan504.3.1Pengaruh ketinggian sumbu rotasi terhadap energi listrik (Teoritis vs Eksperimen)50BAB V KESIMPULAN DAN SARAN535.1Kesimpulan535.2Saran54DAFTAR PUSTAKAx

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Nomenclature for the nodding duck wave energi converter4Gambar 2.2. Prototipe Salter Duck5Gambar 2.3 Ilustrasi pergerakan partikel zat cair pada gelombang7Gambar 2.4 Proses pembentukan gelombang akibat angina8Gambar 2.5 Karakteristik ombak9Gambar 2.6 Gerakan pada bandul12Gambar 2.7 Nomenclature for the nodding duck wave energi converter13Gambar 2.8 Arah gerakan pada salter duck14Gambar 2.9 Momen inersia berbagai macam benda yang umum dikenal16Gambar 2.10 Rincian roda gigi lurus17Gambar 2.11 Prinsip kerja generator AC18Gambar 3.1 Diagram alir penelitian20Gambar 3.2 Prototipe Salter duck22Gambar 3.3 Mekanisme prototipe PLTGL tipe Salter duck22Gambar 3.4 Camshaft chain23Gambar 3.5 One way bearing23Gambar 3.6 Mekanisme salter duck dengan variasi ketinggian24Gambar 3.7 Variasi ketinggian terhadap permukaan air25Gambar 3.8 Posisi Salter duck ketika diam26Gambar 3.9 Posisi salter duck pada posisi kontak dengan ombak 26Gambar 3.10 Mekanisme prototipe PLTGL tipe salter duck 27Gambar 3.11 Diagram alir pengujian29Gambar 3.12 Mekanisme salter duck30Gambar 3.13 Digital Storage Oscilloscope30Gambar 3.14 Accelerometer31Gambar 3.15 Multimeter31Gambar 3.16Powes Supplay32Gambar 4.1 Dimensi ukuran salter duck33Gambar 4.2 Skema model gelombang34Gambar 4.3Karakteristik generator mekanisme salter duck37Gambar 4.4 Diagram batang pengaruh ketinggian terhadap daya yang dihasilkan40Gambar 4.5Data hasil tampilan oscilloscope41Gambar 4.6 Data hasil olahan menggunakan software matlab42Gambar 4.7Grafik Voltase Dari Pengujian Oscilloscope salter duck ketinggian 0 mm43Gambar 4.8Grafik Voltase Dari Pengujian Oscilloscope salter duck ketinggian 75 mm44Gambar 4.9Grafik Voltase Dari Pengujian Oscilloscope salter duck ketinggian 150 mm45Gambar 4.10Diagram batang pengaruh ketinggian terhadap daya yang dihasilkan secara eksperimen46Gambar 4.11Grafik respon dari pengujian salter duck ketinggian 0 mm48Gambar 4.12Grafik respon dari pengujian salter duck ketinggian 75 mm48Gambar 4.13Grafik respon dari pengujian salter duck ketinggian 150 mm49Ggambar 4.14Diagram batang respon rotasi salter duck50Gambar 4.15Grafik Daya teoritis Vs eksperimen51

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Perbandingan Daya berdasarkan Perhitungan dan Uji coba (Lutfi P,2014)6Tabel 4.1 Hasil perhitungan pengaruh ketinggian terhadap energi listrik39Tabel 4.2Hasil pengujian pengaruh ketinggian terhadap energi listrik43Tabel 4.3Hasil pengujian acceleration pengaruh ketinggian47Tabel 4.4 Daya yang dihasilkan Teoritis Vs Eksperimen51

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangIndonesia merupakan negara kepulauan terbesar di dunia dengan panjang garis pantai lebih dari 81.000 km serta lebih dari 17.508 pulau dan lu