i

PEMANFAATAN PEMANDIAN UMUM UNTUK

PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK MIKROHIDRO ( PLTMh )

MENGGUNAKAN KINCIR TIPE OVERSHOT

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat Untuk

Mencapai Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Diajukan oleh:

Aryo Hendarto P D400100065

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2012

ii

iii

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan hidayah dan

inayahNYA, sehingga sampai detik ini masih diberi kesempatan untuk

menjalankan perintahNYA dan menjauhi laranganNYA. Sholawat serta salam

bagi Nabi Muhammad SAW beserta, keluarga, sahabat dan pengikutnya yang

selalu ditunggu dan dinanti syafa’atnya dihari akhir nanti, amin.. yaa robbal

allamin.

Alhamdulillah hanya padaMU ya Allah, dengan hidayahMU penulis dapat

menyelesaikan dan menyusun laporan tugas akhir ini. Tugas akhir ini disusun dan

diajukan sebagai syarat untuk kelulusan dan mendapatkan gelar Sarjana Teknik di

Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. Adapun judul

yang penulis ajukan adalah : “ PEMANFAATAN PEMANDIAN UMUM

UNTUK PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK MIKROHIDRO (PLTMh)

MENGGUNAKAN KINCIR TIPE OVERSHOT” Penyusunan tugas akhir ini

penulis mendapatkan dukungan dan saran dari berbagai pihak, guna mendapatkan

hasil yang lebih baik. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya

kepada :

1. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiayah Surakarta.

2. Bapak Ir. Jatmiko, MT. selaku Ketua Program Studi Jurusan Teknik

Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta dan selaku

Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, dukungan, dan

pengarahan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

v

3. Bapak Hasyim Asy’ari, ST. MT, selaku Pembimbing II yang telah

memberikan bimbingan, dukungan, dan pengarahan kepada penulis

sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

4. Bapak Hasyim Asy’ari, MT Bapak Umar, ST. MT, dan Bapak Agus

Supardi, ST. MT selaku penguji Tugas Akhir.

5. Bapak Agus Supardi, ST. MT selaku Pembimbing Akademik yang telah

banyak membimbing selama menempuh studi di Teknik Elektro UMS

6. Segenap dosen dan karyawan Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

7. Ayahanda (alm) dan Ibunda tercinta “terimah kasih atas do’a, kasih

sayang, dukungan, dan materi yang senantiasa tercurah untuk Ananda”

yang selalu memberikan “segalanya “ untuk kehidupan dan keberhasilan

Ananda.

8. Kakak-adikku tersayang”terimah kasih atas dukungan, nasehat dan

kebersamaanya”.

9. Keluarga Besar di Kudus dan Surakarta terima kasih semuanya atas

dukungan dan semangat.

10. Teman-teman Teknik Elektro 2008 : Sistem Tenaga Listrik (Arief

Rahman Hakim, Aji Purnomo, Andi Pradana, Acuk Febri Nuryanto,

Airlangga Guruh Pratama, Anang Prasetya, Aziz Ardiyatmoko, Ginanjar

Sukoraharjo, Hendras Afriatmaja, Mohibur Rohman, Obil parulian siregar,

Wahyu) dan teman- teman 2009 Sistem Tenaga Listrik “Abdi, Agus

Munadi, Ari, Arum, Danar, Dhimas, Fahrur, Holik, Muhammad, Supri dan

vi

vii

MOTTO

"Live good, honorable life. Then when you get older and think back, you'll

be able to enjoy it a second time. - Hiduplah dengan baik dan penuh arti.

Supaya kelak di saat Anda tua dan mengingatnya kembali, Anda akan

menikmatinya kembali selama beberapa saat."

(Dalai Lama)

berjuang dan selalu bersabar (jangan pernah menyerah) adalah kunci

keberhasilan

(Penulis)

“The future is not about tomorrow, the future is about what you are doing

today.- Hari esok Anda ditentukan oleh semua yang Anda lakukan hari ini.

Hari ini adalah persiapan untuk hari esok.”

(Penulis)

…Hanyalah orang sabar yang akan menerima pahalanya tanpa batas!

(Q.S. 39 Az-Zumar : 10)

Bahwa tiada yang orang dapatkan, kecuali yang ia usahakan

(Q.S. An Najm : 39)

viii

P.E.R.S.E.M.B.A.H.A.N

Allah Azza wa Jalla yang senantiasa melimpahkan nikmat-nikmatnya kepadaku,

bersama Sang Uswatun Khasanah, Rasulallah SAW.

Pemilik Cinta Yang Sejati

“ Ayahanda (alm)” dan ” Ibunda ” yang selalu memberikan “ segalanya “

untuk kehidupan dan keberhasilan anak-anaknya

Keluarga Besar

Di Kudus dan Surakarta

Kotaku Tercinta

Kudus (Jawa Tengah)

Sahabat-Sahabatku Seperjuangan, Ruki, Bayu, Reval, Arya, Budi, Eko

Prasetyo, Zainal Rifai, Agus Widodo dan Laru.

Sahabat-Sahabatku Di Kota Kudus, Semarang dan Kota Solo

Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro (KMTE)

Seluruh Teman-Temanku

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv

MOTTO ................................................................................................................ vii

PERSEMBAHAN ................................................................................................. viii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xiii

DAFTAR KONTRIBUSI ...................................................................................... xiv

ABSTRAKSI ........................................................................................................ xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ............................................................................... 1

1.2. Perumusan Masalah ....................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah............................................................................. 3

1.4. Tujuan Penelitian ........................................................................... 3

1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Telaah Penelitian ........................................................................... 4

2.2. Landasan Teori .............................................................................. 5

2.2.1.Kondisi Air .................................................................................. 5

x

2.2.2. Kincir Air (Water Wheel) .......................................................... 8

2.2.4. Kincir Air Undershot ................................................................. 9

2.2.5. Kincir Air Tub ............................................................................ 10

2.3. Pemilihan Turbin .............................................................................. 11

2.4. Kriteria Pemilihan Jenis Turbin ....................................................... 13

2.5. Generator .......................................................................................... 14

2.6. Bagian Generator ............................................................................. 17

2.7. Alternator ......................................................................................... 19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Prosedur Penelitian ........................................................................ 21

3.1.1. Persiapan yang Dilakukan ....................................................... 21

3.1.2. Alat dan Bahan yang Diperlukan dalam Penelitian .................. 21

3.1.2.1. Bahan .................................................................................... 21

3.1.2.2. Alat ....................................................................................... 22

3.1.3. Waktu dan Tempat ..................................................................... 23

3.1.3.1. Pengambilan Data ................................................................. 24

3.2. Diagram Alur Penelitian ................................................................. 24

3.2.1. Urutan dari Penelitian ............................................................... 24

3.2.2. Diagram Alur Penelitian ........................................................... 26

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian ............................................................................. 27

4.2. Analisa Data .................................................................................. 28

xi

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan ..................................................................................... 35

5.2. Saran .............................................................................................. 35

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kincir Air Overshot ........................................................................... 8

Gambar 2.2. Kincir Air Undershot ........................................................................ 9

Gambar 2.3. Kincir Air Breastshot ........................................................................ 10

Gambar 2.4. Kincir Air Tub ................................................................................... 10

Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian Pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro ........................................................................................ 26

Gambar 4.1. Diagram Batang Pengukuran Tegangan Terhadap Beban Pada Debit

0,017427 m3/s dan Debit 0,005228 m

3/s ........................................... 28

Gambar 4.2. Diagram Batang Hasil Penelitian Kecepatan Turbin air Terhadap

Tegangan Pada Beban Tertentu ........................................................ 29

Gambar 4.3. Diagram Batang Perbandingan Daya Alternator Menurut

Perhitungan ....................................................................................... 31

Gambar 4.4 Diagram Batang Perbandingan Daya Kinetik Air Pada Debit

0,017427 m3/s dengan Debit 0,005228 m

3/s ..................................... 33

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Data Potensi dan Kapasitas Daya Kincir .............................................. 11

Tabel 2.2. Pengelompokan Turbin ......................................................................... 12

Tabel 2.3. Daerah Operasi Turbin ......................................................................... 12

Tabel 3.1. Spesifikasi Alternator ............................................................................ 22

Tabel 3.2. Rincian Rencana Penelitian dan Pembuatan Laporan .......................... 23

Tabel 4.1. Pengukuran Turbin Air Pada Diameter 10 cm dan Kecepatan Air

2,22 m/s ................................................................................................. 27

Tabel 4.2. Pengukuran Turbin Air Pada Diameter 6 cm dan Kecepatan Air 1,85

m/s ......................................................................................................... 28

Tabel 4.3. Daya Alternator Pada Diameter 10 cm dan Kecepatan air 2,22 m/s

Menurut Perhitungan ............................................................................. 30

Tabel 4.4. Daya Alternator Pada Diameter 6 cm dan Kecepatan air 1,85 m/s

Menurut Perhitungan ............................................................................. 30

Tabel 4.5. Daya Kinetik Air Pada Diameter 10 cm dan Kecepatan air 2,22 m/s ... 30

Tabel 4.6. Daya Kinetik Air Pada Diameter 6 cm dan Kecepatan air 1,85 m/s ..... 33

xiv

DAFTAR KONTRIBUSI

Tugas Akhir ini terrwujud setelah mendapatkan inspirasi dan topik yang

akan dituang ke dalam Tugas Akhir, penulis berkonsultasi dengan Bapak Hasyim

Asy’ari S.T, M.T,. Beliau menawarkan untuk membuat energi alternatif

terbarukan, khususnya energi tersebut mempunyai peran yang sangat penting

dalam memenuhi kebutuhan energi terutama di daerah pedesaan.

Setelah berkonsultasi dengan Bapak Hasyim Asyi’ari, S.T, M.T mengenai

judul Tugas Akhir dan beliau bersedia untuk membimbing penulis dalam

menyusun laporan Tugas Akhir ini. Beliau juga menyarankan untuk dosen

pembimbing I Tugas Akhir ini adalah Bapak Ir. jatmiko, M.T. Setelah seminar

Proposal Tugas Akhir ada beberapa saran dan masukkan dari dosen penguji demi

perbaikkan Tugas Akhir ini.

Penelitian ini dilakukan di Pemandian Umum Jolotundo, desa Susuhan,

Jatinom, Klaten, Jawa Tengah penulis mencari alat dan bahan yang sesuai dengan

rancangan. Setelah alat dan bahan terkumpul kemudian melakukan perancangan

kerangka penyangga, dan kincir. Dalam perancangan dan perakitan penulis

melakukan beberapa kali eksperimen / percobaan untuk mendapatkan hasil yang

maksimal dan alat bisa dilakukan pengujian.

Setelah alat berhasil diuji di Pemandian Umum Jolotundo, desa Susuhan,

Jatinom, Klaten, Jawa Tengah kemudian mencatat hasil data keluaran dari alat

tersebut untuk analisa dalam Tugas akhir ini.

xv

xvi

ABSTRAKSI

Pembuatan pembangkit listrik tenaga mikrohidro ini bertujuan

untuk mengetahui keluaran tegangan yang dihasilkan dari pemanfaatan

kincir tipe overshot pada pemandian umum di daerah Jatinom, Klaten,

Jawa Tengah dan sekaligus memanfaatan energi terbarukan secara

optimal terutama air.

Pemanfaatan Pemandian Umum Untuk Pembangkit Listrik Tenaga

Mikrohidro ini menggunakan kincir tipe overshot. Desain kincir dibuat

sedemikian rupa agar dapat memutar rotor alternator secara maksimal,

karena kincir digunakan sebagai penggerak awal. Sistem pembangkit ini

memanfaatkan alternator sebagai pembangkit listrik, kemudian diubah

dengan memakai inverter untuk mendapatkan keluaran AC.

Tegangan yang dihasilkan alternator tergantung pada diameter

pipa dan kecepatan air, untuk diameter 10 cm dan kecepatan air 2,22 m/s

mampu memutar turbin dengan kecepatan sebesar 3230 rpm. Debit air

sebesar 0,017427 (m3/s) jika dibebani lampu 14 watt, 23 watt, dan 37 watt

mampu mengeluarkan tegangan rata-rata sebesar 11,3 volt sebelum

inverter dan 216,67 volt setelah inverter, sedangkan dengan diameter 6

cm dan kecepatan air 1,85 m/s mampu memutar turbin dengan kecepatan

sebesar 1600 rpm. Debit air sebesar 0,005228 (m3/s) jika dibebani lampu

14 watt, 23 watt, dan 37 watt mampu mengeluarkan tegangan rata-rata

sebesar 12,4 volt sebelum alternator dan 212,67 volt setelah inverter.

Kata kunci : Pemandian umum, PLTMh, kincir tipe overshot, alternator