Minggu, 21 Agustus 2016

PRAKARYA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MINIHIDRO ( PLTMH )


PRAKARYA
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MINIHIDRO ( PLTMH )

Sekolah Menengah Atas Negeri 1 Srengat
Tahun Ajaran 2014 / 2015
Disusun oleh :
01. Afif Qoiri Putri
12. Helmi Faghi Setiawan
18. Listiana Devi
20. Miftachul Zannah
21. Moch Saifur Rijal
23. Moniyca Berlian Hadi

Kata Pengantar


Puji syukur kami limpahkan kehadirat Allah SWT, karena atas pertolongan Nya, kami dapat menyelesaikan tugas Karya Tulis Ilmiah ini tepat pada waktu yang telah direncanakan sebelumnya. Tak lupa sholawat serta salam kami haturkan kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabat, semoga selalu dapat menuntun Penulis pada ruang dan waktu yang lain.
Karya tulis ini disusun untuk memenuhi tugas Prakarya, dengan judul
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR (HIDROMINI)”
Untuk menyelesaikan karya tulis ini adalah suatu hal yang mustahil apabila kami tidak mendapatkan bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini kami menyampaikan terima kasih kepada :
1.      Bapak Drs. Dwi Wahyu Hadi Santoso, S.Pd M.M selaku Kepala SMAN 1 Srengat
2.      Bapak Nur Cahyo H. selaku guru pengajar Prakarya
3.      Seluruh pihak yang telah membantu penyelesaian Tugas Prakarya sehingga tugas ini dapat terselesaikan dengan baik dan tepat waktu.

Kami berharap semoga karya tulis ini bermanfaat bagi semua pihak dan bila terdapat kekurangan dalam pembuatan laporan ini kami mohon maaf, karena kami menyadari karya tulis ilmiah ini masih jauh dari kesempurnaan.


Srengat,                    2014


Penulis



Daftar Isi
Sampul …………………………………………………………………………………….......        i
Kata Pengantar …….…………………………………………………………………………          ii
Daftar Isi ..………………… … ……………………………………………………………...         iii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ………………………………………………………………………...       1
1.2. Identifikasi Masalah …….………………………………………………………….   1
1.3. Tujuan Pembuatan Minihidro …………………………………………………………       1
1.4. Manfaat Minihidro ……………………………………………………………………        2
1.5. Metode Penulisan ……………………………………………………………………..       2
1.6.  Metode Pengumpulan Data …………………………………………………………..       2
BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1. Pengertian Hidromini …………………………………………………………………..       3
2.2. Prospek PLTMH ….........................................................................................................       4
2.3. Keuntungan dan Manfaat PLTMH …………………….………………………………       6
2.4. Kekurangan PLTMH ………………………………….………………………………..      7
2.5. Alat dan Bahan …............................................................................................................       7
BAB III Pembahasan
3.1.Perencanan ( Planning ) ……………………………………………………………………  9
3.2. Pengujian Alat …………………………………………………………………………….   12
3.3. Proses Pengujian Alat ……………………………………………………………………..  13
3.4. Analisis Sistem ……………………………………………………………………………   13
3.5. Pembuatan Miniature ……………………………………………………………………..   17
BAB IV PENUTUP
4.1. Kesimpulan ………………………………………………………………………………. 23
4.2. Saran ……………………………………………………………………………………… 23
Daftar Pustaka …......................................................................................................................        24



BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Di zaman sekarang, pemanfaatan sumber energi yang tak terbarukan sudah terlalu berlebihan sehingga mengakibatkan sumber energi yang tak terbarukan sudah hampir habis. Maka dari itu demi menjaga kelestariannya kami mencoba untuk memanfaatkan energi alternatif yang tersedia di alam, yaitu dengan membuat energi alternatif yang memanfaatkan energi dari air yang biasa disebut Hidromini atau Mikrohidro.
Di Indonesia memiliki air yang melimpah tetapi masih belum dimanfaatkan secara maksimal. Seperti sungai besar di Indonesia yang masih minim pemanfaatan. Maka dari itu kita sebagai generasi penerus bangsa harus bisa memanfaatkan energi yang ada di alam dengan baik. Pemanfaatan energi yang ada di alam akan mengurangi terjadinya kelangkaan sumber energi.

1.2. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas,maka dapat diidentifikasikan masalah sebagai berikut :
a.    Apa yang dimaksud dengan Minihidro?
b.    Bagaimana cara membuat Minihidro ?
c.    Bagaimana hidromini bisa menjadi energi alternatif agar bermanfaat ?
d.    Apa kekurangan dan kelebihan Minihidro ?
Dari identifikasi masalah di atas, dirumuskan suatu masalah yang akan dibahas dalam karya ilmiah ini yaitu :
Bagaimana cara membuat hidromini agar bisa menjadi energi alternatif yang bermanfaat di zaman sekarang, yang mana saat ini sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui sudah hampir habis ?


1.3. Tujuan Pembuatan Minihidro
a.       Menjadikan siswa lebih kreatif dan inovatif.
b.      Meningkatkan pemahaman atau penguasaan materi dan kemampuan berfikir ilmiah siswa.
c.       Memotivasi siswa agar dapat merancang sejumlah model alternatif, membuat dan mengerjakan model, menguji model dan menyempurnakan model.
d.      Memotivasi siswa agar dapat menerapkan energi alternatif di kehidupan sehari-hari.
e.       Menjadikan siswa agar mengerti energi alternatif seperti air yang dibuat menjadi Minihidro.

1.4. Manfaat Minihidro
a.    Untuk menghemat sumber energi yang tidak dapat diperbarui.
b.   Mengurangi polusi karena pembakaran fosil.
c.    Pemanfaatan sumber daya alam yang ada dengan jumlah melimpah.
d.   Membantu desa-desa terpencil agar terjangkau oleh listrik.

1.5. Metode Penulisan
Metode penulisan merupakan suatu pendekatan yang digunakan untuk mengumpulkan data, mengolah data, dan menganalisa data dengan teknik tertentu.


1.6.  Metode Pengumpulan Data
    Sesuai dengan sumber data serta maksud dan tujuan penyusunan tugas prakarya ini maka dalam pengumpulan data penulisan menggunakan beberapa metode sebagai berikut :
a.    Studi Kepustakaan
                          Suatu metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara menggunakan dan mempelajari buku-buku, internet, atau media lain yang ada hubungannya dengan masalah karya tulis ini.
b.   Penelitian Lapangan
               Suatu metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara meninjau    dan mengamati secara langsung melalui literatur seperti metode pengumpulan data yang dilakukan dengan memanfaatkan buku - buku referensi sebagai penunjang dalam pengambilan teori dasar.





BAB II
KAJIAN PUSTAKA

2.1. Pengertian Minihidro
Pembangkit Listrik Tenaga Minihidro (PLTMH) adalah pembangkit listrik berskala kecil (kurang dari 200 kW), yang memanfaatkan  tenaga (aliran) 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 perawatannya relatif murah, sedangkan biaya investasinya  cukup bersaing dengan pembangkit listrik lainnya. Secara sosial, PLTMH mudah diterima masyarakat luas (bandingkan misalnya Secara ekonomi, biaya operasi dan perawatannya relatif murah, sedangkan biaya investasinya  cukup bersaing dengan pembangkit listrik lainnya. Secara sosial PLTMH mudah diterima masyarakat luas dibandingkan dengan Pembangkit Listrik Tenaga 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.
Pembangkit listrik tenaga minihidro pada dasarnya dibangun dalam rangka program Listrik Masuk Desa (LISDES) dengan pemanfaatan sumber tenaga air. Proyek pembangunan ini terutama diarahkan untuk daerah-daerah terpencil yang tidak terjangkau jaringan PLN. Pembangkitan dilakukan dengan memanfaatkan aliran air dari anak-anak sungai yang kecil atau dari saluran irigasi. Salah satu faktor yang menarik dari pembangkit listrik tenaga minihidro adalah teknologinya yang relatif sederhana. Namun demikian, apabila studi kelayakan sebelum dilaksanakannya proyek pembangunan ini tidak memadai maka akibatnya operasi pembangkitannya menjadi kurang efisien bahkan tidak dapat beroperasi sama sekali.
Minihidro adalah istilah yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang mengunakan energi air. Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil listrik adalah memiliki kapasitas aliran dan ketiggian tertentu dad instalasi. Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.
Biasanya minihidro dibangun berdasarkan kenyataan bahwa adanya air yang mengalir di suatu daerah dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada jumlah volume aliran air persatuan waktu (flow capacity) sedangkan beda ketinggian daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan istilah head.
Minihidro juga dikenal sebagai white resources atau bisa dikatakan “energi putih“. Dikatakan demikian karena instalasi pembangkit listrik seperti ini mengunakan sumber daya yang telah disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan teknologi sekarang maka energi aliran air beserta energi perbedaan ketinggiannya dengan daerah tertentu (tempat instalasi akan dibangun) dapat diubah menjadi energi listrik,
Seperti dikatakan di atas, minihidro hanyalah sebuah istilah. Mini artinya kecil sedangkan hidro artinya air. Dalam prakteknya istilah ini tidak merupakan sesuatu yang baku namun bisa dibayangkan bahwa minihidro, pasti mengunakan air sebagai sumber energinya. Yang membedakan antara istilah minihidro dengan mikrohidro adalah output daya yang dihasilkan. Mikrohidro menghasilkan daya lebih rendah dari 100 W, sedangkan untuk minihidro daya keluarannya berkisar antara 100 sampai 5000 W. Secara teknis, Mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sumber energi), turbin dan generator.
Air yang mengalir dengan kapasitas tertentu disalurkan dari ketinggian tertentu menuju rumah instalasi (rumah turbin). Di rumah instalasi air tersebut akan menumbuk turbin dimana turbin sendiri, dipastikan akan menerima energi air tersebut dan mengubahnya menjadi energi mekanik berupa berputarnya poros turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian ditransmisikan ke generator dengan mengunakan kopling. Dari generator akan dihaslikan energi listrik yang akan masuk ke sistem kontrol arus listrik sebelum dialirkan ke rumah-rumah atau keperluan lainnya (beban). Begitulah secara ringkas proses minihidro merubah energi aliran dan ketinggian air menjadi energi listrik.
Terdapat sebuah peningkatan kebutuhan suplai daya ke daerah-daerah pedesaan di sejumlah negara, sebagian untuk mendukung industri-industri, dan sebagian untuk menyediakan penerangan di malam hari. Kemampuan pemerintah yang terhalang oleh biaya yang tinggi dari perluasan jaringan listrik, sering membuat minihidro memberikan sebuah alternatif ekonomi ke dalam jaringan. Ini karena Skema Minihidro yang mandiri menghemat biaya dari jaringan transmisi dan karena skema perluasan jaringan sering memerlukan biaya peralatan dan pegawai yang mahal.
Dalam kontrak, Skema Minihidro dapat didesain dan dibangun oleh pegawai lokal dan organisasi yang lebih kecil dengan mengikuti peraturan yang lebih longgar dan menggunakan teknologi lokal seperti untuk pekerjaan irigasi tradisional atau mesin-mesin buatan lokal. Pendekatan ini dikenal sebagai Pendekatan Lokal.
2.2. Prospek PLTMH
Perusahaan Listrik Negara (PLN) merupakan lembaga satu-satunya yang diberi kewenangan Pemerintah untuk mengelola penyediaan sarana listrik di Indonesia, sampai kini belum mampu menyediakan tenaga listrik secara maksimal dan merata di seluruh propinsi. Dalam pengoperasiannya, PLN setiap tahun bahkan mendapat subsidi dari pemerintah, terutama untuk pelayanan di Kawasan Timur Indonesia, belum sebanding biaya operasional yang dikeluarkan dengan penerimaan hasil penjualan listrik dari pelanggan. Khusus di daerah Papua, yang dianggap cukup membebani biaya operasional salah satunya adalah jangkauan jaringan yang  tidak efektif, jarak pelanggan yang saling berjauhan, dengan sistem pemukiman yang tersebar. Selain hal tersebut, penyediaan sarana listrik oleh PLN ini masih didominasi oleh bahan bakar minyak (BBM),  yang mana dengan harga BBM yang sudah tinggi, ditambah lagi dengan  jangkauan lokasi-lokasi pemukiman di pedalaman Papua yang relatif sulit, menyebabkan harga minyak di lokasi kebutuhan biayanya akan melambung. Hal yang sama juga akan terjadi pada pembiayaan pemeliharaan mesin pembangkit. 
Kondisi tersebut akan berdampak terhadap tingginya biaya operasional dan tidak seimbang dengan penerimaan yang diperoleh dari pembelian listrik oleh pelanggan. Hal ini akan mengakibatkan PLN sulit berorientasi pada propit, tetapi lebih bersifat pelayanan, sementara persediaan keuangan negara untuk subsidi pun terbatas, sehingga dari segi kualitas, pemadaman bergilir hampir setiap saat dialami pelanggan/masyarakat, demikian pula dari segi kuantitas, masih banyak daerah yang belum dapat dijangkau oleh jaringan listrik PLN. Publikasi BPS melalui data PODES  (Potensi Desa), 2003 tercatat sebanyak 3.287 Kampung di Papua, termasuk Papua Barat yang mendapat jaringan listrik hanya sekitar 29 %, sisanya 71 % entah sampai kapan bisa meperoleh pula kesempatan untuk menikmati listrik sebagai barang publik 
Dengan perkembangan inovasi PLTA yang terus berproses, baik dari inovasi teknologi maupun inovasi sistemnya, dan melihat secara umum geografi daerah Papua di wilayah Propinsi Papua Barat, dimana tersedia sumberdaya air yang cukup memadai, maka dimungkinkan Pembangkit Lisrtrik Tenaga Minihidro (PLTMH) dapat menjadi solusi terhadap keterbatasan suplai listrik di Pulau Papua, termasuk Papua Barat., baik untuk masa sekarang bahkan masa mendatang. Dari sisi pengelolaan PLTMH, dengan item-item pengoperasian serta pemeliharaannya yang relatif sederhana, maka dimungkinkan pula masyarakat dapat membentuk suatu wadah untuk menangani langsung pengelolaannya. Ini pun setidaknya menjadi akses menciptakan rasa memiliki dari masyarakat dan membangun modal sosial masyarakat. 
Pemerintah melalui Peraturan Presiden Nomor 5 tahun 2006 telah  menetapkan Kebijakan Energi Nasional (KEN). Kebijakan ini  bertujuan  untuk mengarahkan upaya-upaya dalam mewujudkan keamanan pasokan energi dalam negeri (security of supply). Salah satu kebijakan tersebut adalah meningkatkan peran energi  baru   dan  terbarukan lainnya, termasuk di dalamnya tenaga air menjadi lebih dari 5 persen pada tahun 2025. Meskipun potensi PLTM dan  PLTMH tidak begitu besar bila dibandingkan dengan potensi PLTA skala besar, namun untuk wilayah terpencil yang belum terjangkau jaringan listrik maupun wilayah yang tidak mempunyai sumber  bahan  bakar lain,   potensi  yang  ada mempunyai  prospek untuk dikembangkan. 

Disamping itu pemerintah mempunyai program untuk meningkatkan  rasio elektrifikasi. Rasio elektrifikasi  merupakan jumlah orang sudah menggunakan  tenaga listrik dibandingkan  dengan total  jumlah penduduk. Rasio elektrifikasi  pada  tahun 2004  baru  mencapai 54,8% dan di tahun 2010 diharapkan naik menjadi 70%. Tahun 2004 angka rasio elektrifikasi  tertinggi adalah di wilayah Jawa dan Bali yang mencapai 59,4%, disusul Sumatera 53,1%,Sulawesi 47,2%, Kalimantan 46,6% dan wilayah lainnya hanya mencapai 33%.
Apabila dibandingkan dengan negara-negara lain, angka rasio elektrifikasi di Indonesia masih jauh ketinggalan, misalnya dengan Armenia, Azerbaijan, Brunai Darussalam, Iran, China dan Singapura, yang sudah mencapai 100%. Untuk meningkatkan  rasio ini dibutuhkan  penambahan  pembangkit dalam jumlah yang besar sehingga dibutuhkan dana untuk investasi yang besar. Oleh karena itu dibutuhkan   terobosan baru guna merangsang investor untuk mengembangkan PLTM maupun  PLTMH  sebagai opsi alternatif dalam meningkatkan rasio elektrifikasi.
2.3. Keuntungan dan Manfaat PLTMH
Keuntungan dari pengembangan PLTM dan PLTMH  bagi masyarakat pedesaan  dan  desa terpencil antara lain yaitu:
a.    Menggunakan energi terbarukan.
b.   Ramah lingkungan.
c.    Indonesia memiliki potensi energi air yang besar.
d.   Jumlah sumber daya manusia yang banyak.
e.    Indonesia telah mampu membuat turbin air sendiri.
f.     Telah ada pabrikan minihidro di beberapa wilayah Indonesia.
g.   Ada insentif dan bantuan fiskal kepada para pengembang yang tertera dalam Permen ESDM No. 04 Tahun 2012 Tentang Pembeliah Harga Jual Energi Listrik ke PLN pada kapasitas tegangan rendah dan menengah.
h.   Lokasi  sumber daya air  untuk PLTMH pada umumnya berada di wilayah pedesaan dan desa terpencil yang belum terjangkau jaringan listrik.
i.     Penggunaan energi  konvensional, seperti batubara untuk pembangkit listrik di wilayah ini akan memerlukan biaya yang tinggi karena adanya tambahan biaya transportasi bahan.
j.     Mengurangi ketergantungan pada penggunanan bahan bakar fosil.
k.   Meningkatkan kegiatan perekonomian sehingga diharapkan dapat menambah  penghasilan masyarakat.
l.     Menjadi energi alternatif pengganti listrik untuk penerangan di desa-desa terpencil yang tidak tersentuh jaringan PLN.
m. Penerima manfaat (penduduk desa) yang langsung merasakan manfaat dari potensi air  tentunya akan berupaya untuk menjaga ketersediaan air sepanjang tahun dengan jalan melestarikan kawasan hutan sebagai kawasan penyangga air di sepanjang Daerah Aliran Sungai (DAS) yang dimanfaatkan.  Di beberapa Desa yang telah membangun PLTMH biasanya membuat Hukum Adat untuk menjaga kelestarian hutan yang diperkuat dengan Perdes perlindungan hutan sebagai kawasan penyangga air. Juga berarti menjaga fungsi hutan dalam menyediakan sumber daya air, energi, penyedia oksigen, penyaring karbon dan konservasi keanekaragaman hayati.
n.   PLTMH menggantikan penggunaan mesin genset diesel. Dapat mengurangi emisi karbon akibat pembakaran bahan bakar fosil solar. Dalam satu desa biasanya didapati sekurang-kurangnya 10 (sepuluh) buah mesin genset diesel. 
o.   Digantikannya peran mesin genset diesel dengan PLTMH sekaligus merupakan penghematan pemakaian BBM solar yang cukup besar.  Sehingga dana yang sedianya untuk membeli solar dan biaya operasional genset dapat dialokasikan untuk kebutuhan lain, seperti pendidikan, kesehatan atau kebutuhan ekonomi lainnya.
p.   Penguatan kelembagaan kelompok pengelola listrik desa dan kelompok pelestarian PLTMH yang berkelanjutan.
q.   PLTMH yang dikelola dengan baik dapat menjadi sumber PADes (Pendapatan Asli Desa).
2.4. Kekurangan PLTMH
Beberapa kerugian dalam pembangunan PLTMH diantaranya adalah:
a.    Tidak semua aliran air dapat digunakan untuk pembangunan PLTMH. Faktor debit aliran sangat menentukan.
b.   Beberapa jenis turbin air sangat sensitif terhadap fluktuasi debit air.
c.    Perlu konservasi daerah tangkapan air, terutama di daerah hulu sungai.
d.   Biaya investasi pembangunan masih relatif mahal.
e.    Biaya perizinan sebagai syarat untuk memperoleh Power Purchase Agreement (PAA) dalam membangun PLTMH juga masih relatif tinggi. Padahal PPA merupakan syarat untuk memperoleh kredit dari perbankan.
f.     Kemampuan teknisi lokal yang masih terbatas dan sering menimbulkan kesalahan yang fatal.

2.5. Alat dan Bahan
2.5.1. Kerangka Turbin
                           
Tabel 2.1
Nama
Ukuran
Jumlah
Harga
Besi beton ( d  = 0,75 cm  )
1.5 m
20
Rp. 210.000,00
Poros ( d  = 20 cm )

2
Rp. 20.000,00
Besi ( d =  20 cm )

1
Rp. 15.000.00
Besi beton ( d = 0.5 cm )
4 m
2
Rp. 20.000,00
Seng Anti Karat
0.5 x 0.5 m
20
Rp. 300.000,00
Las






2.5.2. Puli
Tabel 2.2
Nama
Ukuran
Jumlah
Harga
Puli baja
(d = 30 cm )
(d = 10 cm )

1m
1m

1
3

Rp. 420.000,00
Rp. 420.000,00
Generator
-
1
Rp. 200.000,00
Karet Puli
Pelipat 1 = 6
Pelipat 2 = 30
2
1
Rp. 40.000,00
Rp. 35.000,00
Jasa Las
…….
………
………..

2.5.3. Pelampung *
 
Tabel 2.3
Nama
Ukuran
Jumlah
Harga
Pelampung besi ( d = 25 )
1.2 m
2
Rp. 380.000,00
Lempeng  besi ( tebal = 0.35 cm)
1.8 m
8
Rp. 180.000,00
           
*Bila diperlukan
2.5.4. Penyimpan Listrik
            
Tabel 2.4
Nama
Ukuran
Jumlah
Harga
Accu
-
1
Rp. 1.000.000,00
Kabel
5 m
1
Rp. 25.000,00



BAB III
Pembahasan
3.1.Perencanan ( Planning )
Proses perencaan sangat bermanfaat untuk memulai suatu pekerjaan dengan tujuan :
  1. Agar alat yang dihasilkan nantinya sesuai dengan yang dihararapkan.
  2. Untuk memilih komponen-komponen elektronika yang paling tepat yang akan digunakan.
  3. Untuk menekan kesalahan (error ) dalam proses pembuatan alat.
  4. Untuk menekan biaya, dalam memperoleh sesuatu alat yang baik dengan harga/biaya yang seminimal mungkin.
3.1.1. Saluran Air
Dalam pemilihan saluran air (penstock) untuk PLTMH adalah diameter dimana semakin kecil diameter maka kecepatan air dalam penstock akan semakin naik untuk debit yang sama, rugi-rugi pada penstock disebabkan debit air dan tingi jatuh yang relative kecil dan ketersediaan material didaerah lokal.
Dalam perencanaan pembangkit ini, direncanakan memanfaatkan saluran irigasi, karena sesuai dengan ide awal pembuatan PLTHM ini ialah membuat suatu alat PLTHM yang tidak terlalu bermasalah terhadap bangunan air. Maksudnya adalah alat yang akan dibuat ini sangat praktis / mudah digunakan. Dalam pengoperasiannya alat ini diletakkan secara terapung ditengah-tengah saluran irigasi.
Berikut ini adalah data – data tentang kondisi saluran irigasi yang akan digunakan :
·  Tinggi minimal 1 meter dari dasar sungai / saluran irigasi
·  Debit (Q) ± 2,205 m3 / detik
·  Lebar saluran irigasi / sungai minimal ± 1,5 m
3.1.2. Mesin Turbin
Guna mengoptimalkan potensi energi yang ada, maka turbin yang akan digunakan adalah jenis Implus aliran radial yaitu turbin Clossflow. Dalam meletakkan turbin, dengan mempertimbangkan posisi turbin pada cangkupan yang efektif dan tidak terhalang oleh suatu apapun.
Turbin ini diletakkan ditengah – tengah pengapung, dengan poros inti besi 65 cm dimana pada kedua ujung inti besi dikaitkan dengan laker, sebagai rangka jari – jari dari turbin digunakan besi beton yang jumlahnya 18 batang
3.1.2.1. Kerangka Turbin
Kerangka turbin disusun secara melingkar pada sebuah lempeng besi, setelah disusun secara tepat dengan jarak antara sudut yang sama 17,5 cm maka pada kedua ujung tersebut dilas dengan menggunkan las listrik agar tidak lepas.
         
3.1.2.2. Putaran Turbin
Untuk putaran turbin dirancang menggunakan sistem pelipat putaran menggunakan alat bantu puli. Dengan puli maka kita dapat memperbesar putaran dengan mengatur diameter dari puli itu sendiri. Dalam perencangan ini menggunakan empat buah puli dengan diameter yang berbeda – beda yaitu :
·      Puli dari poros turbin berdiameter 45 cm dan puli dengan diameter poros turbin itu sendiri 2,7 mm
·      Puli dari poros turbin dihubungkan ke pelipat satu dengan dua menggunakan pelipat 1 = 6 cm dan pelipat 2 = 30
Setelah diperbesar melalui pelipat satu dan dua maka putaran tadi diperbesar lagi pada puli keempat yang berada pada generator. Dengan menggunakan tach o- meter maka dengan mudah dapat diketahui seberapa besar putaran turbin tersebut (rpm).
3.1.2.3. Perencanaan Pancaran (Seng Penahan Air)
Pancaran dari turbin berjumlah 18 buah sesuai dengan jumlah rangka (kaki-kaki) turbin terbuat dari seng tipis dengan panjang (38 cm) dan lebar (48 cm) yang di ikat dengan baut pada rangka turbin, sedangkan pada kedua sisi serta bagian sisi dalam seng dilipat siku. Ini dimaksudkan agar air dapat tertampung dalam pancaran dengan demikian diharapkan tidak banyak debit yang terlewat.
3.1.2.4. Penyeimbang (Balancer)
Agar diperoleh putaran yang stabil/seimbang maka harus digunakan balancer, dengan perencanaan ini kami menggunakan bekan kampas rem mobil sebagai pemberat yang dicor semen menjadi satu dengan puli satu perhatikan dari hasil pengecoran tersebut diperoleh berat balancer seberat 6 kg.
3.1.2.5. Pelampung
Pelampung    digunakan sebagai penooang turbin agar dapat diletakkan di tengah aliran , sehingga turbin tidak tenggelam. Selain sebagai pengapung dan penopang turbin, fungsi pelampung itu sendiri sebagai pengatur otomatis jarak kedalaman penampung apabila level ketinggian kedalaman air, maksudnya apabila level ketinggian air meningkat seperti jika terjadi bencana banjir maka dengan sendirinya turbin akan terangkat, karena berat turbin tidak berubah. Dengan demikian debit air juga tidak terlalu bertambah karena penampung turbin yang masuk kedalaman air tidak berubah meski kecepatan airnya berubah.
Pelampung dibuat dengan plat seng yang dilingkarkan menyerupai drum, dimana kedua sisinya dilas karbit. Diameter pelampung 27 cm dengan panjang 120 cm. Berikut adalah bentuk pelampung yang dilengkapi dengan penopang turbin :
3.1.3. Perencanaan generator
Generator yang digunakan adalah generator mini. Generator yang tersedia di pasaran biasanya berjenis high speed dimana pada generator jenis ini membutuhkan putaran tinggi dan juga membutuhkan energi listrik awal untuk membuat medan magnetnya. Sedangkan pada putaran turbin untuk PLTMH biasanya dibutuhkan generator berjenis low speed dan tanpa energi listrik awal, selain itu generator yang menggunakan magnet permanen mampu bekerja dengan baik pada kecepatan putar yang rendah.
Generator yang digunakan haruslah murah, mudah perawatannya, serta bisa dikembangkan pembangkitan energi listriknya. Desain generator yang seperti inilah yang digunakan, yaitu generator mini yang biasa digunakan sebagai generator pembangkit pada mobil, generator jenis seperti ini tidak terlalu membutuhkan kecepatan putaran yang tinggi perhatikan. Dari data spesifik generator yang ada diatas diketahui tegangan output yang dikeluarkan berupa tegangan DC. Tegangan DC yang dibutuhkan ialah sebesar 12-15 volt yaitu digunakan sebagai tegangan pencatu (pengecas) baterai.

3.1.4. Pencernaan inverter
Dalam kaitannya dengan perencanaan PLTM, penggunaan inverter ialah sebagai pembangkit tegangan AC tanpa terpengaruh masalah tegangan dan frekuensi, karena peralatan inverter ini dapat mengkonversikan teganagan DC 12 volt menjadi AC 220-380 volt dengan frekuensi 50 Hz – 60 Hz.
Tegangan DC yang telah dibangkitkan oleh generator dihubungkan ke baterai, kemudian baru dialirkan ke inverter untuk dikonversikan menjadi teganga listrik 220 volt dengan frekuensi 50 Hz. Selain sebagai penyatu tegangan ke rangkaian inverter fungsi aki itu sebagai penyetabil tegangan DC 12 volt, sebab tegangan DC yang dihasilkan oleh generator tidak stabil, sedangkan untuk rangkaian inverternya membutuhkan tegangan DC 12 volt yang stabil.
3.1.5. Beban
Beban digunakan hanya sebagai pembukti atau sebagai indikator bahwa instrumen telah bekerja sesuai yang telah diharapkan. Untuk indikator beban digunakn volt meter yang dihubungkan secara pararel dari keluaran generator.

3.2. Pengujian Alat
Setelah seluruh sistem yang mendukung pembangunan minihidro ini selesai dirancang dan dihubungkan satu sama lain sehingga terbentuk sebuah sistem minihidro yang diharapkan, maka selanjutnya adalah tahap pengujian kerja minihidro, dimana pengujian minihidro ini bertujuan untuk :
·       Untuk mengetahui apakah minihidro yang dibangun telah dapat bekerja sesuai yang diharapkan.
·       Untuk mengetahui kemampuan kinerja dari turbin yang dirancang.
·       Untuk mengetahui seberapa besar energi listrik yang dihasilkan oleh sistem PLTMH tersebut.
·       Untuk mengetahui adanya kesalahan-kesalahan yang terjadi, dengan harapan dapat segera diperbaiki.

3.3. Proses Pengujian Alat
Proses pengujian minihidro hanyalah sederhana yaitu dengan cara meletakkan turbin ke dalam suatu aliran sungai atau aliran irigasi, dimana dengan demikian tenaga potensial yang dimiliki aliran tersebut dapat memutar turbin. Dengan berputarnya turbin maka mulailah terjadi proses pembangkitan energi listrik pada generator sehingga dapat diketahui besar energi yang dihasilkan dari proses pembangkitan tersebut. Apaila tampak adanya kesalahan (error) pada kinerja minihidro maka segera dilakukan tindakan perbaikan pada bagian sistem yang mengalami kesalahan kerja. Sedangkan apabila tidak tampak adanya kesalahan dari sistem minihidro tersebut, maka minihidro dianggap telah selesai dibangun. Berikut ini adalah pengujian dari masing-masing pembangunan minihidro.
3.3.1. Pengujian Mekanis
Dengan menjalankan minihidro sesuai dengan kerjanya, turbin diberi air agar dapat berputar sehingga dapat menggerakkan bagian stator magnet. Saat stator magnet berputar maka akan timbul medan magnet, sehingga kumparan rotor akan menghasilkan tegangan. Semakin tinggi putaran turbin yang dihasilkan maka semakin besar pula tegangan yang dihasilkan.
3.3.2. Pengujian Inverter
Pengujian inverter adalah salah satu termasuk  pengujian tegangan. Apakah tegangan output yang dihasilkan telah sesuai dengan yang diharapakan, yaitu dengan cara memberikan suplay tegangan DC 12 volt ke rangkaian inverter sehingga rangakaian inverter tersebut bekerja. Ukur bagian output dengan menggunakan osiloskop atau dengan volt meter dengan melakukan pengukuran maka kita dapat mengetahui apakah rangakaian inverter telah bekerja sesuai yang diharapkan.
3.4. Analisis Sistem
3.4.1.Analisis pada perangkat mekanis
Analisis pada perangkat mekanis adalah sangat sederhana. Hanya dengan menjalankan minihidro sebelum menjalankannya diukur terlebih dahulu berapa tahanan kawat yang dihasilkan dari kumparan rotor, tahanan kawat yang ideal adalah 0,8 ohm – 15 ohm. Setelah diukur tahanan kawat yang diperoleh dari kumparan rotor ini adalah 14 ohm, maka minihidro tak terdapat kesalahan. Apabila tahanan kawat yang didapat lebih atau kurang maka dapat diperiksa kembali pada kumparan rotor, apakah terjadi hubung singkat pada kawat kumparan atau terdapat salah satu kumparan yang putus.
3.4.2.Analisis Debit air (Q)
Tabel 3.1
Putaran (rpm)
Tegangan (volt)
Arus (ampere)
Keadaan Beban Lampu (15 watt)
0
0
0
Mati
800
16
1.06
Menyala ( Terang )
>1000
>20
>1.4
Menyala ( Sangat Terang)

Diantara data yang harus diukur untuk menghitung besarnya daya yang dihasilkan PLTM, debitlah yang paling sukar diteliti. Di beberapa negara telah dipakai berbagai cara pengukuran debit, tetaapi tidak satupun dari cara-cara ini yang hasilnya memuaskan. Dalam analisis debit ini kami menggunakan cara yang sudah umum dipakai yaitu cara menghitung kecepatan aliran rata-rata dari penstock. Setelah dilakukan pengukuran maka diperoleh data sebagai berikut :
-                Panjang aliran (penstok) = 3 meter
-                Lebar aliran (penstock) = 1,5 meter
Untuk menghitung kecepatan aliran air (v) dilakukan percobaan pelepasan bola pimpong, dari percobaan tersebut diperoleh hasil sebagai berikut:
-                Peluang percobaan
1.            P1 =  6 detik
2.            P2 = 6,1 detik
3.            P3 = 5,9 detik
4.            P4 = 6,2 detik
5.            P5 = 6,1 detik
P = 30,5 detik
   = 30,5/ 5 = 6,1 detik
-                Menghitung luas penampang aliran air, karena aliran yang digunakan adalah aliran irigasi yang dasarnya rata maka luasnya adalah :
A = panjang saluran x lebar saluran
     = (3 x 1,5) m2 = 4,5 m2
-                Setelah kecepatan dan luas diketahui maka debit (Q) airnya adalah
Q = Kecepatan (V) x luas penampang A
     = 0,49 m/det x 4,5 m2
        = 2,205 m3/detik
3.4.3. Analisis output generator
Analisis output generator, dimaksudkan agar dapat mengetahui keluaran tegangan, dan putaran dari generator minihidro dengan baik, berikut hasil pengukuran keluaran dari generator tersebut. Secara keseluruhan minihidro berjalan sesuai dengan keinginan. Pada table 4.1. dapat dilihat hasil output dari generator mikrohidro, dengan beban lampu yang ditempatkan pada output dari generator, sehingga dapat diketahui berapa (rpm) putaran ideal generator dan tegangan ideal yang dihasilkan generator, dimana nantinya tegangan tersebut  akan melewati baterai. Putaran ideal dari generator ialah pada 800 rpm dimana pada keadaan tersebut menghasilkan tegangan sebesar 16 volt. Baterai 12 volt DC idealnya dapat dilakukan pengisian dengan tengangan antara 12 – 16 volt DC.
3.4.3.1. Pengujian Arus Dan Tegangan
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui arus dan tegangan yang dihasilkan dengan cara mengamati arus dan tegangan masukan dan arus dan tegangan keluaran dari rangkaian Inverter. Adapun pengujian dilakukan dengan menggunakan amperemeter dan voltmeter, kemudian hasil pengukuran dimasukkan tabel 3.2, tabel 3.3, tabel 3.4.

Tabel 3.2 Data Pengujian Tegangan
Beban Lampu (Watt)
Vp (Volt) Pada
Input Volt
Output Volt
Tanpa Beban
12
225
60
12
224
75
12
220
100
12
218

Tabel 3.3 Data Pengujian Arus
Beban Lampu (Watt)
Ip (ampere) Pada Titik Simpul
Input (A)
Output (A)
Tanpa Beban
-
-
60
5
0,25
75
6,2
0,32
100
8
0,38



Table 3.4 Data Perhitungan Daya
Beban Lampu (Watt)
Data Perhitungan Daya
Daya Masukan (Pin) (Watt)
Daya Keluaran (Pout) (Watt)
Tanpa Beban
-
-
60
72
59,5
75
86,4
72,9
100
103,5
83,6

Perhitungannya sebagai berikut :
·            Untuk Beban Lampu = 60 Watt
-          Lin = 5 A ; Vin = 12 V; lout = 0,25 A ; Vout = 224 V
-          Pin = Vin* Iin dan Pout = Vout* Iout
-          Pin = 12*5 = 60W dan Pout = 224*0,25 = 56 W
·            Untuk Beban Lampu = 75 Watt
-          Iin = 6,2 A ; Vin = 12 V ; Iout = 0,32 A ; Vout = 220 V
-          Pin = 12*6,2 = 74,4W dan Pout = 220*0,32 = 70,4 W
·            Untuk Beban Lampu = 100 Watt
-          Iin = 8A ; Vin = 12 V ; Iout = 0,38 A ; Vout = 218 V
-          Pin = 12*8 = 96W dan Pout = 218*0,38 = 82,84 W
1.         Pengujian frekuensi
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui frekuensi yang dihasilkan dengan cara mengamati keluaran pada rangkaian inverter. Adapun pengujian dilakukan dengan osiloscope, kemudian hasil pengukuran dimasukkan dalam tabel 3.5 serta untuk mengetahui bentuk gelombang keluaran dari rangkaian inverter tersebut.

Tabel 3.5 Data Pengujian Frekuensi
Frekuensi (Hz)
Frekuensi Referensi (Hz)
Frekuensi Keluaran (Hz)
Minimum
49,19
50,24
Maksimum
73,92
60

2.         Pengujian Bentuk Gelombang
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui bentuk gelombang masukan (input) dan keluaran (output) pengukuran dalam rangkaian inverter. Adapun pengujian ini dilakukan menggunakan osiloscope, kemudian hasil pengujian  digambarkan bentuk gelombang yang dihasilkan.
a. Pada input inverter
Pengujian ini adalah untuk mengetahui bentuk gelombang pada sumber baterai (AKI 12 Volt)
b.   Pada output inverter
Pengujian ini adalah untuk mengetahui bentuk gelombang pada keluaran transformator/output inverter.

3.5. Pembuatan Miniature
Pembuatan Miniatur PLTMH dari Botol Air Mineral (Turbin dan Rotor)
Tabel 3.6
No
Gambar
Langkah-langkah
1.
Gambar: Baling-baling
Membuat baling-baling/turbin dari botol air mineral bekas. Memotong botol secara horizontal bagian atas dan bawah sehingga membentuk silinder. Dari silinder yang berlubang di bagian atas dan bawah, membelah silinder menjadi 2 bagian secara simetris.
2.
Gambar: Desain penutup turbin
Mendesain penutup turbin untuk bagian atas dan bawah (sebanyak 2 buah) berukuran sama. Ukuran tergantung dari merk botol air mineral anda. Ukuran diameter silinder dari merk botol air mineral berbeda-beda, ada yang sempit ada yang lebar.

3.


Menyiapkan gabus putih (cardboard) yang agak liat. Bisa juga bahan gypsum ringan yang bisa dipotong dengan cutter. Meletakkan template yang sudah jadi dan potong gabus putih sesuai template. 

4.

Dari 2 penutup turbin yang telah jadi, buatlah lubang persis di tengah-tengah dengan paku. Dua (2) lubang yang dibuat untuk penutup atas dan bawah akan direkatkan pada poros turbin yang berputar.

5.

Gambar: Memberikan glue/lem pada tepi luar Penutup Turbin
Memberikan glue/lem pada tepi luar (bagian setengah lingkaran).
6.

Gambar: Memberikan glue/lem pada tepi dalam Botol Air Mineral.
Memberikan glue/lem pada tepi dalam potongan silinder botol air mineral. 
7.

Gambar: Rekatkan penutup turbin pada turbin.
Merekatkan penutup turbin berbentuk setengah lingkaran pada potongan turbin ke-1, lalu rekatkan sisanya ke potongan turbin ke-2. Jika penutup atas telah direkatkan pada turbin, maka rekatkan juga penutup bagian bawah.
8.
Gambar: Hasil akhir dari turbin
Inilah hasil akhir turbin dan siap dipasang pada poros turbin.
9.

Gambar: Lubang pada bagian tengah turbin
Pastikan bahwa telah ada lubang tengah pada penutup atas dan bawah turbin sebelum dipasang pada poros.
10.

Gambar: Turbin PLTA yang terpasang pada Kerangka PLTA
Merekatkan antara lubang tengah penutup atas dan bawah pada poros tengah yang berputar dengan menggunakan glue/Lem. Inilah turbin/baling-baling PLTA yang telah terpasang pada kerangka PLTA.
11.
Membuatlah rotor dari sebuah kardus yang lapisannya agak tebal. Bila menggunakan lapisan yang tipis seperti kardus mie instan, buatlah 2 buah potongan kardus berbentuk lingkaran sesuai ukuran saat anda meletakkan stator pada dasar papan.









12.










Memberi lem pada tiap sisi dari potongan kardus berbentuk lingkaran, lalu rekatkan
3.


Membuat garis diagonal simetris lalu buatlah lubang agar nantinya bagian stator bisa direkatkan pada poros tengah turbin. 
14.

Merekatkan 4 buah cincin logam pada bagian rotor. Pastikan lokasi cincin sama dengan lokasi  enamel coil/kulungan gawat pada bagian stator. 
15.
Merekatkan 4 buah magnet pada cincin logam. Sebaiknya menggunakan magnet yang berbentuk bulat.
16.
Kutub lempengan magnet yang menghadap ke bawah (ke arah stator/enamel coil) harus sama semua. Bisa memilih sisi kutub utara/north atau sisi kutub selatan/south untuk ke-4 (empat lempengan) magnet. Sisi lempengan kutub utara biasanya ada tanda khusus seperti tulisan North atau tanda titik merah. Untuk memastikan kutub, bisa menggunakan kompas.
17.
Gambar: Memasang rotor pada poros
Memasang rotor pada poros dengan posisi magnet menghadap ke bawah (ke arah stator/coil ename di dasar papan).
18.
Mengatur posisi rotor magnet (bagian berputar) sedekat mungkin dengan bagian stator /coil enamel namun tidak sampai bersinggungan.
19.
Jika posisi sudah pas, langkah selanjutnya memberi lem pada lubang tengah stator dan bagian poros turbin.

20.
Setelah dilem dan bersifat permanen, anda masih bisa mengatur jarak rotor dan stator dengan mengendurkan atau mengencangkan baut yang terpasang pada dasar papan. Lihat lingkaran merah pada obeng yang mengatur jarak rotor dan stator. Pada tahap ini, instalasi telah selesai  dan akan dilanjutkan ke bagian pengujian.





BAB IV
PENUTUP

4.1. Kesimpulan
·      Berdasarkan proses perancangan alat, analisis data, dan pengamatan yang telah dilakukan, maka dapatditarik kesimpulan sebagai berikut bahwa :
·      PLTM yang telah dibuat, cukup sederhana untuk dimengerti dan cukup mudah untuk dioperasikan. Ketangguhan sistemnya dapat lebih diandalkan dibandingkan sumber-sumber daya yang lain.
·      Biaya pengoperasian dan pemeliharaan PLTM sangat rendah jika dibandingkan dengan jenis lain.
·      Debit air yang digunakan untuk menggerakkan turbin hanya sebesar 2.205 m3/detik.
·      Untuk menghasilkan tegangan DC 12 volt yang stabil maka digunakan baterai kering yang dihubungkan dengan peralatan inverter sebagai penghasil tegangan AC.
·      Dengan menggunakan generator DC yang dipadukan dengan sistem inverter maka tegangan DC yang dihasilkan alat ini dapat distabilkan meskipun debit airnya tidak stabil.
·      Dengan menggunakan air yang digunakan untuk menggerakkan turbin dengan putaran 800 rpm dapat menghasilkan tegangan sebesar 16 volt, dengan tegangan yang dihasilkan tersebut mampu untuk mensuplay baterai. Apabila dengan debit air yang lebih besar lagi yang dapat menghasilkan putaran minimum sebesar 1000 rpm, dapar menghasilkan tegangan sebesar 20 volt DC. Tetapi sistem mikrohidro ini tidak membutuhkan tegangan sampai 20 volt meski kemampuan kerja generator lebih dari 20 volt.
·      Dengan putaran turbin yang semakin kencang maka tegangan yang dihasilkan oleh mikrohidro akan semakin besar pula.
·      Alat ini layak digunakan dimasyarakat karena tegangan dan frekuensi yang dihasilkan sudah sesuai dengan tegangan dan frekuensi yang digunakan dimasyarakat yaitu 220 volt / 50-60 Hz.
·      Melalui PLTM ini diharapkan dapat membantu mesyarakat yang belum terjangkau aliran  listrik PLN, khusunya di daerah pedesaan yang memiliki potensi uhtuk dibangun mikrohidro.

4.2. Saran
·       Penulis berharap dengan adanya prakarya ini pembaca bisa menerapkan PLTMH pada daerah yang mempunyai potensi dengan tujuan menghemat penggunaan sumber daya yang tidak dapat diperbaharui.
·       Penelitian berikutnya dapat menggunakan data yang lebih banyak dengan memperpanjang periode penelitian.




Daftar pustaka


Sumber Buku :
Djiteng Marsudi, 2005 “Pembangkitan Energi Listrik”, Erlangga, jakarta.
Djiteng Marsudi, 1990 “Operasi Sistem Tenaga Listrik”, Humas ISTN Bhumi Srengseng Indah, Jakarta Selatan.
P.van Harten, E. Setiawan, 1983 “Instalasi Listrik Arus Kuat 3”, Angkasa Offset, Bandung.
Hanapi Gunawan, 1993 “Mesin dan Rangkaian Listrik Edisi Keenam”,  Erlangga, Jakarta.
Bonggas L. Tobing, 2003 “Peralatan Tegangan Tinggi”, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
T.S. Hutauruk, “Transmisi Daya Listrik”, Erlangga, Jakarta.
Artono Arismunandar, Susumu Kuwahara, 1982, “Teknik Tenaga Listrik”, Jilid I, Pradnya Paramita, Jakarta.
Arismunandar, Wiranto, 1997, “Penggerak Mula Turbin”, Edisi kedua cetakan ketiga, ITB Bandung.
Web-site :
http://www.re-energy.ca



Tidak ada komentar:

Posting Komentar