BAB I PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG Kebutuhan akan energi hampir semua negara meningkat secara sinigfikan.
Tetapi jika dilihat dari energi yang dapat dihasilkan sangat terbatas dan juga masih sangat mahal untuk mendapatkannya. Hal ini mengakibatkan krisis energi yang melanda dunia dewasa ini telah menarik perhatian para ahli untuk menemukan sumber-sumber energi baru yang lebih murah,yang tersedia dalam jumlah yang besar. Hal ini berkaitan dengan semakin banyak dan meningkatnya pemakaian penggunaan energi. Sumber energi yang sudah lazim dipergunakan adalah sumber energi minyak bumi, gas alam dan batubara, sedangkan sumber energi air, panas bumi, panas matahari dan nuklir maasih terus dikembangkan. Sebagaimana yang telah kita ketahui bahwa persedian sumber energi minyak bumi, gas alam dan batu bara sangat terbatas yang demikian apabila secara terus menerus kita gunakan sumber energi tersebut, maka suatu saat sumber energi tersebut akan habis, disamping kecenderungan melonjaknya harga sumber energi yang dimaksud. Faktor inilah yang menjadi tantangan bagi para ilmuwan dan teknisi untuk menjauhkan diri dari ketergantungan terhadap minyak bumi, gas alam dan batubara. Dapat dimengerti bahwa jika banyak kasus tersedianya energi dengan harga murah telah mengakibatkan pemakaian yang tidak effisien dan dibeberapa tempat menyebabkan terjadinya kerusakan lingkungan (ekologi). Dari penelitianpenelitian yang telah dilakukan dapatlah disimpulkan bahwa salah satu sumber energi yang dapat memenuhi harapan terhadap tantangan di atas adalah air, dimana air dipergunakan dengan sistem- sistem dan peralatan-peralatan tertentu akan menghasilkan energi dalam jumlah yang besar dengan biaya yang rendah danmempunyai dampak lingkungan (ekologi) yang minimal. Dengan melihat latar belakang di atas, penulis tertarik untuk pemanfaatan energi yang relative kecil, seperti tinggi jatuh air yang rendah serta debit air yang kecil untuk membangkitkan energi listrik yaitu PLTMH.
Universitas Sumatera Utara
PLTMH adalah singkatan dari Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, yaitu pembangkit listrik skala kecil ( kurang dari 200 kW ), yang memanfaatkan tenaga air sebagai sumber penghasil energi. PLTMH termasuk sumber energi terbarukan dan layak disebut clean energy karena ramah lingkungan. Dari segi teknologi PLTMH dipilih karena konstruksinya sederhana, mudah dioperasikan, serta mudah dalam perawatan dan penyediaan suku cadang. Secara ekonomi biaya operasi dan dan perawatannya relative murah, sedangkan biaya investasinya cukup bersaing dengan pembangkit listrik lainnya. Secara sosial, PLTMH mudah diterima masyarakat luas (bandingkan dengan PLT Nuklir). PLTMH biasanya dibuat dalam skala desa di daerah-daerah terpencil yang belum mendapatkan listrik dari PLN. Tenaga air yang digunakan dapat berupa aliran air pada sistem irigasi, sungai yang dibendung atau air terjun. Keuntungan dari pengembangan PLTMH bagi masyarakat pedesaan dan desa terpencil antara lain: 1.
Lokasi sumber daya air untuk PLTMH pada umumnya berada di wilayah pedesaan dan desa terpencil yang belum terjangkau jaringan listrik.
2.
Penggunaan energi konvensional, seperti batu bara untuk pembangkit tenaga listrik di wilayah ini akan memerlukan biaya yang tinggi karena adanya tambahan biaya transportasi bahan bakar.
3.
Mengurangi ketergantungan pada penggunaan bahan bakar fosil.
4.
Meningkatkan kegiatan perekonomian, sehingga diharapkan dapat menambah penghasilan masyarakat.
Di Sumatera Utara contohnya, sudah dibangun dua buah PLTMH, masingmasing berlokasi di Asahan dan Tapanuli Tengah, yang dibangun pada tahun 2005 dan 2006. Dua PLTMH akan dibangun lagi di wilayah Pakpak Barat dan Humbang Hasundutan, Sumatera Utara. Pembangunan pembangkit listrik tenaga air tersebut merupakan realisasi pemerintah untuk mengurangi jumlah rumah tangga (RT) yang belum memperoleh sambungan listrik PLN, yang besarnya sekitar 500.000 rumah tangga. Pembangkit listrik tenaga mikro hidro tersebut akan menghasilkan listrik dengan kapasitas sebesar 30 hingga 40 kilowatt. Sebenarnya masih banyak daerah di Sumatera Utara yang berpotensi untuk
Universitas Sumatera Utara
dibangun pembangkit listrik tenaga mikro hidro, tetapi terkendala oleh teknologi dan biaya. Berdasarkan keseluruhan uraian di atas menunjukkan bahwa pembangkit listrik tenaga mikro hidro sangat sesuai digunakan di Indonesia. Potensi ini sangat banyak dan tidak digunakan dengan maksimal. Oleh karena itu, untuk mendapatkan manfaat dari sumber energi yang terbuang ini sangat dibutuhkan pengembangan
teknologi
PLTMH.
Karena
melihat
potensi
yang
ada
pengembangan teknologi ini bisa menjadi salah satu terobosan dalam memenuhi kebutuhan listrik di pedesaan dan desa terpencil sehingga ini melatarbelakangi skripsi ini. 1.2
MAKSUD DAN TUJUAN PENELITIAN Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1)
Tujuan Khusus Mengetahui dan membandingkan teori dan hasil yang didapatkan karakteristik grafik turbin pelton. Adapun karektistik grafik turbin pelton diantaranya: 1. Debit vs Efisiensi Turbin 2. Daya vs Efisiensi Turbin 3. Kecepatan Turbin vs Daya Turbin 4. Kecepatan Turbin vs Efisiensi Turbin
2)
Tujuan Umum Adapun tujuan khusus dari pengujian turbin pada head 5,21 meter, menggunakan satu buah nosel, jumlah sudu 24 buah, bentuk mangkuk dan setengah silinder adalah : 1. Merancang bangun instalasi dan pengujian yang dapat digunakan untuk menguji turbin pelton saat beroperasi. Sistem pengujian ini direncanakan pada head 5,21 meter, menggunakan satu buah nosel, jumlah sudu 24 buah, bentuk sudu (mangkuk dan setengah silinder) dengan variasi bukaan katub 60°, 75°, dan 90°. 2. Sistem ini akan digunakan untuk menguji performansi dan mendapatkan nilai efisiensi efektif dari turbin pelton yang ada di
Universitas Sumatera Utara
pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH). Dengan pengujian ini didapatkan data – data dalam kondisi di lapangan dimana kondisi pengujian turbin pelton pada head 5,21 meter, menggunakan satu buah nosel, jumlah sudu 24 buah, bentuk sudu (mangkuk dan setengah silinder) dengan variasi bukaan katub 60°, 75°, dan 90°.
1.3
BATASAN MASALAH Karena luasnya permasalahan ini, maka pengujian ini dibatasi pada: 1.
Pengujian turbin pelton terhadap penggunaan jumlah sudu 24 buah, bentuk sudu mangkuk dan setengah silinder dan variasi bukaan katub 60°, 75°, dan 90° dengan spesifikasi head (H) 5,21 meter dengan menggunakan satu buah nosel.
2.
Pengujian perilaku turbin pelton dengan parameter putaran turbin (rpm), debit air (L/s) torsi poros turbin (Nm), terhadap pembebanan tanpa beban, 1 Newton sampai dengan poros turbin berhenti (0 rpm).
1.4
METODOLOGI PENELITIAN 1.
Studi Literatur Berupa studi kepustakaan dengan mempelajari buku-buku, jurnal-jurnal, artikel maupun karya-karya ilmiah yang terkait, baik yang bersumber dari media cetak, elektronik maupun dari internet.
2. Diskusi Interaktif Melakukan diskusi dalam bentuk tanya-jawab antara mahasiswa dan dosen pembimbing menyangkut hal-hal yang berkaitan dengan rancang bangun instalasi ini serta memecahkan permasalahan yang dihadapi secara bersama. 3.
Rancang Bangun Instalasi Dan Alat Penelitian Meninjau (survey) lapangan tempat pengujian (dilakukan tempat pengujian di Laboratorium Mesin Fluida Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara) kemudian merancang bangun sistem instalasi; berupa instalasi dudukan tempat penampung atas (TPA), instalasi penghubung antar TPA (empat unit tong), instalasi
Universitas Sumatera Utara
perpipaan dan instalasi transmisi poros penghubung antara poros turbin dengan poros dynamo meter. 4. Pengujian dan Pengambilan Data Pengujian dilakukan beberapa kali (tiga kali pengujian dan pengambilan data) yang meliputi putaran poros turbin (rpm), debit air (L/s), dan torsi poros turbin sehingga data yang diperoleh lebih akurat. 5. Evaluasi Melakukan evaluasi akhir dalam bentuk kesimpulan dan saran serta revisi dari hasil proses penelitian rancang bangun instalasi pembangkit listrik mikro hidro menggunakan turbin pelton yang telah dilakukan.
1.5
KELUARAN SKRIPSI Keluaran skripsi ini diharapkan akan menghasilkan: 1.
Alat pengujian Turbin Pelton yang dapat dioperasikan dengan penggunaan satu buah nosel, penggunaan 24 buah sudu dengan bentuk ( mangkuk dan setengah silinder ) pada bukaan katub 60°, 75°, 90°, dan penggunaan pada head 5,21 meter.
2.
Buku skripsi akan digunakan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik dari Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
1.6
SISTEMATIKA PENULISAN Laporan ini adalah buku skripsi yang terdiri atas beberapa bab, yaitu: 1.
BAB I
: Pendahuluan yang meliputi latar belakang penulisan, maksud
dan
tujuan
penulisan,
batasan
masalah,
metodologi penelitian, keluaran skripsi serta sistematika penulisan. 2.
BAB II
: Tinjauan pustaka yang berisi teori dasar turbin air, turbin pelton dan dinamo meter.
3.
BAB III
: Metodologi dan alat penelitian berisi sistematika atau alur (flow) proses pengujian dilakukan
4.
BAB IV
: Hasil pengujian dan analisa.
Universitas Sumatera Utara
5.
BAB V
: Kesimpulan dan saran.
6.
DAFTAR PUSTAKA
7.
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
