Optimasi Energi Terbarukan (Mikrohidro)

Transkripsi

1 Optimasi Energi Terbarukan (Mikrohidro) Oleh: ASROFUL ANAM, ST., MT. Jurusan Teknik Mesin S-1 Institut Teknologi Nasional Malang

2 Hydropower klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Hidro (PLTH) Big Dam Small Dam Huge Hydropower Tinggi Bendung > 15 m Bendungan tidak renewable Pembangkit Listrik Tenaga Hidro skala besar PLTH skala besar / PLTA Small Hydropower, Tinggi Bendung < 15 m Kapasitas daya kurang dari 10 MW Pembangkit Listrik Tenaga Hidro PLTH skala kecil

3 KLASIFIKASI PLTH skala kecil Pembangkit Listrik Tenaga Hidro skala kecil SMALL HIDRO (PLTH skala kecil), kapasitas daya kurang dari 10 MW MINI HIDRO PLTH skala mini 100 kw s/d 1 MW PLTMH Tinggi bendung < 5 m? Tegangan < 20 kv MIKRO HIDRO PLTH skala mikro 1 KW s/d 100 kw Tidak menggunakan bendungan (Dam less) Run off river Tinggi bendung < 3 m Head < 50 meter Tegangan rendah PICO HIDRO PLTH skala piko Kurang dari 1 kw Tidak menggunakan bendungan (Dam less) Run off river Tinggi bendung < 1 m Head < 50 meter Tegangan rendah

4 4 KONSEP PLTMH Micro Hydro Power (MHP), Micro Hydropower, Dikenalkan oleh insinyur hydropower di negara barat yang prihatin terhadap penduduk negara miskin yang tidak memperoleh listrik, padahal tersedia sumber energi hidro berlimpah di wilayah-nya.; MHPG, ITDG, SKAT Rasionalisasi desain pembangkit listrik tenaga hidro agar dapat di bangun, dikelola, dan dimiliki oleh masyarakat sendiri. Tidak menggunakan bendungan (dam), Tinggi mercu bendung (weir) < 2 meter Head rendah, kurang dari 50 meter untuk mengurangi resiko bencana akibat water hammer, dan tuntutan penggunaan material berkualitas sangat tinggi 4/19/2018 Asosiasi Hidro Bandung AHB 4

5 PLTMH berbasis masyarakat power to empowering people 5 Berlandaskan sumber daya lokal Dapat dibangun, dikelola, dan dimiliki sendiri oleh konsumen/masyarakat lokal Dapat dioperasikan, dipelihara, diperbaiki oleh teknisi lokal Menggunakan sistem run off river, tanpa dam, tinggi bendung < 2 m, dan genangan yang tidak luas Menggunakan komponen yang umum digunakan dalam konstruksi teknik dan tersedia di pasar lokal ; generator, kabel, transmission belt, pipa, dsb Turbin dapat dibuat oleh bengkel lokal ; turbin cross flow PLTMH sebagai alat dan media pengembangan masyarakat

6 6 TEKNOLOGI TURBIN PLTMH Turbin air adalah mesin konversi energi hidrolik air menjadi energi mekanik poros untuk menggerakan generator listrik atau mesin produksi 4/19/2018 Asosiasi Hidro Bandung AHB

7 Kincir Air untuk pengairan sawah di Blok Loa, Desa Manggungsari, Kecamatan Rajapolah, Kabupaten Tasikmalaya, sebuah teknologi tepat guna yang terbukti dapat memudahkan petani mengairi sawah pada musim kemarau. (FOTO Koran Pikiran Rakyat).

8 Kincir Air untuk pembangkit listrik Modifikasi Kincir Air menjadi pembangkit listrik, generator menggunakan alternator mobil. Kecepatan rotasi rendah dan tidak stabil sehingga kualitas tegangan dan frekuensi listrik tidak memadai

9 Komplek PLTMH kumuh Tidak hanya perumahan, instalasi PLTMH juga bisa kumuh jika tidak ada introduksi teknologi. Setiap tahun harus diperbaiki karena terjangan air banjir AHB 2011

10 Evolusi teknologi PLTMH Rusak setiap banjir Umur pakai < 3 tahun Listrik tidak stabil Dimensi besar Umur pakai 10 tahun Over haul 3 tahun Listrik sesuai standar Dimensi kecil,compact

11 Layout PLTMH Turbin Propeller Open Flume 11 asosiasi hidro bandung

12 Tahap Pembangunan PLTMH TEKNIS TAHAP NON-TEKNIS potensi sumber energi hidro PENJAJAGAN AWAL potensi pasar listrik kelayakan teknis STUDI KELAYAKAN kesepakatan masyarakat detailed engineering design DESAIN RINCI pengorganisasian instalasi PLTMH PEMBANGUNAN lembaga pengelola kualitas listrik, operasi. dan maintenance yang baik OPERASI pengelolaan lembaga konsumen yang baik

13

14

15 PLTMH

16 16 Potensi Sumber Energi Hidro Studi potensi sumber energi hidro adalah penjajakan awal ketersediaan potensi sumber energi hidro untuk pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH). Digunakan untuk memilih dan mengutamakan lokasi yang akan ditindak lanjuti dengan studi kelayakan Studi potensi meliputi kegiatan observasi, pengumpulan data dan informasi lokasi daerah aliran sungai suatu dusun/desa yang diperkirakan memiliki potensi sumber energi hidro Hasil Studi Potensi dibutuhkan untuk pengambilan keputusan apakah studi perlu dilanjutkan dengan studi kelayakan yang membutuhkan studi yang lebih rinci, teliti, dan sudah tentu akan membutuhkan biaya lebih besar

17 Layout PLTMH run off river Cross Flow, PAT, Pelton, S tube

18 1. Turbin 2. Transmisi Mekanik 3. Kontroler MEKANIKAL ELEKTRIKAL

19 MEKANIKAL ELEKTRIKAL Transmisi Mekanik Pulley - Flat belt Pulley Pulley V belt Pulley Gear Box AHB 2011

20 PRELIMINARY STUDY Persamaan Energi Potensial Air 20 1 m kg Energi Potensial Air; Daya = Energi per detik ; U W mg H gq H 9, 8Q H H = 10 meter U = 9,8 x 1000 X 10 Joule W = Joule/detik W = Watt = 98 kw U = Energi potensial [Joule] m = Masa [kg] g = gaya gravitasi 9,8 [m/det 2 ] H = Head, tinggi elevasi [m] W = Daya [Watt] Q = Debit air [liter/detik]

21 PRELIMINARY STUDY Kalkulasi Potensi Energi Hidro 21 W = 5 x Q x H H net H losses H geodetic W = 9,8 x Q x H net x ƞ total Dimana W = Potensi kapasitas daya terbangkit [Watt] 9,8 = Kecepatan gravitasi [meter/detik2] Q = debit air [liter/detik] H net = Energi Head [meter] = H geodetic - H losses Ƞ total = efisiensi total; sekitar 0,55 Ƞ total = Ƞ turbin x Ƞ transmisi mekanik x Ƞ generator Ƞ turbin = 0,8 Ƞ transmisi mekanik = 0,95 Ƞ generator = 0,9

22 W = 5 x Q x H 22 W = 5 x Q x H [Watt] dimana Q = debit air [liter/detik] H = Head [meter] Jika H = meter dan Q = 100 liter/detik maka; W = 5 x 100 x 10 = 5000 Watt Q [m 3 /detik] [meter] W = 5 x Q x H [kw] dimana Q = debit air [m 3 /detik] H = Head [meter] AHB 2011 Jika H = 10 meter dan Q = 0,1 m 3 /detik maka; W = 5 x 100 x 10 = 5 kw

23 PRELIMINARY STUDY Observasi lokasi potensial 23 Menyusuri sungai dari desa ke arah lokasi potensial Transek melintang 1 km kiri kanan lokasi potensial Transek jalur kabel distribusi Status tata guna dan pemilikan lahan Pengukuran Head Geodetic Pengukuran debit air sesaat Pengamatan tinggi muka banjir Ketersediaan material lokal ; batu, pasir, kayu AHB 2011

24 PRELIMINARY STUDY Pengukuran Debit Sesaat 24 Metoda wadah V notch weir Rectangular Weir Flow meter ; Q=VA Larutan Garam Bola Pingpong AHB 2011

25 25 Pengelompokan turbin air 1. Turbin Impuls, adalah turbin air yang cara kerjanya merubah semua energi potensial air menjadi menjadi energi kinetis sebelum air menyentuh sudu-sudu runner oleh alat pengubah yang disebut nozel: Pelton, Turgo, Cross flow. 2. Turbin Reaksi adalah turbin air yang cara kerjanya merubah Semua energi potensial air menjadi menjadi energi kinetis pada saat air melewati lengkungan sudu-sudu turbin: Francis, Kaplan, Propeller

26 Turbin Pelton Turbin cross flow Turbin Turgo

27 Turbin Prancis Turbin kaplan Turbin Propeller