ABSTRAKSI A. Judul : Pengaruh Alternator Dan Accumulator Paralel Terhadap Energi Listrik Yang Dihasilkan Dari Putaran Mesin Motor Matic Untuk Penerangan Rumah. B. Abstraksi : Kebutuhan akan energi listrik di masyarakat saat ini semakin meningkat sehingga perlu dicari energi alternatif. Dalam penelitian untuk menghasilkan energi listrik menggunakan alternator yang digerakan dengan menggunakan motor bakar empat langkah type matic. Adapun accumulator sebagai penyimpan daya listrik yang dihasilkan oleh putaran mesin motor matic dengan penambahan alternator. Dari hasil pengujian pengisian 2 Accumulator 12 Volt 24 ampere disusun paralel menggunakan putaran mesin 1500 rpm didapatlah daya dari alternator sebesar 146,64 watt dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengisi 4,12 jam, selanjutnya pada proses pengisian putaran mesin dinaikkan setiap 500 rpm menjadi 2000, 2500, 3000 rpm. Pada pengisian dengan 3000 rpm dihasilkan daya listrik sebesar 278,16 watt dengan waktu pengisian 2,07 jam. Setelah proses pengisian accumulator diuji dengan menggunakan lampu 18 watt dengan pemakaian energi sebesar 0,273 KWH accumulator mampu menyalakan lampu sampai 15,18 jam, selanjutnya pemberian lampu ditambah dengan lampu 36 watt, 54 watt, dan 72 warr dengan pemakaian energi 0,513 KWH dengan waktu lampu menyala 7,13 jam. Untuk perbandingan efisiensi antara lampu 18 watt dengan 36 watt sebesar 0,6% dan untuk 54 watt dengan 72 watt sebesar 0,08%. Untuk penggunaan bahan bakar (premium) satu liter dengan 1500 rpm habis dalam waktu 6 jam kemudian untuk puta ran tertinggi 3000 rpm bahan bakar habis dalam 2 jam. C. Nama : Oki Koswara D. NPM / NIRM : 20405541 / 20053137710150040 BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Energi merupakan bagian penting dalam kehidupan masyarakat v
karena hampir semua akti vitas manusia selalu membutuhkan energi, misalnya untuk penerangan, proses industri atau untuk menggerakkan peralatan rumah tangga diperlukan energi listrik, untuk menggerakkan kendaraan roda dua maupun roda empat diperlukan bensin, serta masih banyak peralatan disekitar kehidupan manusia yang memerlukan energi. Salah satu energi yang paling banyak digunakan oleh manusia pada saat ini adalah energi listrik. Listrik adalah bentuk energi sekunder yang paling praktis penggunaanya oleh manusia, dimana listrik dihasilkan dari proses konversi energi sumber primer seperti batu bara, minyak bumi, gas, panas bumi, potensial air dan energi angin. Kebutuhan akan energi listrik di masyarakat saat ini semakin listrik pada peralatan-peralatan rumah tangga, kantor dan sebagainya. Sebaliknya masih banyak daerah-daerah dipelosok yang masih belum terjangkau oleh aliran listrik, bahkan untuk penerangan jalan maupun rumah tidak ada. Oleh karena itu untuk mengimbangi kebutuhan energi listrik yang semakin meningkat selain melakukan penghematan energi listrik sebaiknya menggunakan alat alternatif yang dapat menghasilkan energi listrik. Permasalahan Menganalisa rangkaian sistem pengisian oleh alternator sebagai pembangkit sumber energi listrik yang kemudian ditampung pada 2 akumulator 12 volt 24 ampere yang disusun secara paralel dengan motor bakar 4 langkah tipe matic sebagai m e n i n g k a t s e i r i n g d e n g a n meningkatnya pemanfaatan tenaga vi
sumber energi alternatif untuk menghasilkan listrik. Batasan Masalah Adapun batasan masalah pada penulisan tugas akhir ini adalah: Menganalissa proses pengisian pada 2 akumulator 12 volt 24 ampere dengan rpm yang sudah ditentukan. Menganalisa pemanfaatan daya yang dihasilkan dari rangkaian sistem pengisian terhadap waktu, dengan komponen pendukungnya berupa alternator, 2 akumulator 12 volt 24 ampere yang disusun secara paralel, inverter, dan beban berupa lampu TL 18 watt. Tujuan Penelitian Mengetahui pengaruh putaran yang dihasilkan dari kerja mesin motor LANDASAN TEORI Landasan teori ialah dimana semua komponen pendukung maupun teori pendukung yang digunakan pada tugas akhir ini. Alternator Alternator berfungsi untuk merubah energi mekanik dari mesin menjadi energi listrik. Ener gi mekanik dari mesin diterima dari sebuah pulley yang memutarkan rotor sehingga membangkitkan arus bolak-balik pada stator yang diubah pada diode mejadi arus searah s e b e l u m d i g u n a k a n o l e h komponenkomponen kendaraan yang membutuhkan atau pun untuk mengisi batery kendaraan. bakar 4 langkah tipe matic sebagai sarana pe nggerak a lternator sehingga menghasilkan sumber energi listrik alternatif. viii
Mesin 4 langkah type matic M e s i n 4 l a n g k a h adalah sebuah mesin dimana untuk Berfungsi sebagai penghubung putaran dari puli primer ke puli sekunder. menghasilkan sebuah tenaga memerlukan empat proses langkah naik-turun piston, dua kali rotasi kruk as dan satu putaran noken as (camshaft). Akumulator Akumulator ( accu, aki) adalah sebuah alat yang dapat menyimpan Puli dan Belt Puli energi (umumnya energi listrik) dalam bentuk energi kimia. P uli a dalah k om p o n e n ya n g berfungsi mengatur kecepatan sepeda motor berdasarkan gaya sentrifugal dari roller Daya Secara umum, pengertian daya adalah energi yang dikeluarkan untuk melakukan usaha. Dalam sistem Belt viii
tenaga listrik, daya merupakan jumlah energi listrik yang digunakan untuk melakukan usaha. P = VI... (2.1) Dimana : P = daya (watt) V = tegangan (volt) dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. V = I x R... (2.3) Dimana : V = Beda potensial pada kedua ujung rangkaian (volt). I Arus = arus listrik (ampere) I = Kuat arus listrik yang mengalir pada sutu rangkaian (ampere). Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa me n g a l i r me l a l u i k a b e l a t a u penghantar listrik lainnya. I = Q/T... (2.2) di mana: R = Besarnya hambatan dalam sebuah rangkaian (ohm). Energi Energi listrik dapat berubah menjadi bentuk energi lain. Untuk mengubah energi listrik menjadi energi lain I Q T = arus listrik (ampere) = muatan listrik (coulomb) = waktu (time) diperlukan alat listrik. W = V I t... (2.4) Tegangan Dimana : Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik W V = Energi Listrik (joule) = Beda Potensial (volt) I = Kuat Arus Listrik (ampere) x
T = Waktu (second) Voltmeter adalah suatu alat yang 2.3 Efisiensi Untuk membandingkan berfungsi untuk mengukur tegangan listrik. pemakaian energi yang digunakan oleh lampu. Rumus Efisiensi : A Lo L AL A _ η = _ x 100 %...(2.6) Dimana : A L o : E n e r gi u n t u k l a mp u Amperemeter Amper emet er adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik dengan daya lebih besar A L : E n e r g i u n t u k l a m p u dengan daya lebih kecil Inverter Invet er adal ah suat u alat yang mampu menaikkan tegangan arus listrik dari DC menjadi AC, misalnya dari 12 volt DC menjadi 220 volt AC. Lampu Lampu Indikator 3 watt L a m p u i n d i k a t o r 3 w a t t i n i digunakan sebagai indikator pada alternator sebagai penanda bahwa alternator telah berhasil mengisi alternator 12V 24A. Voltmeter x
Lampu TL 18 watt Lampu 18 watt ini digunakan untuk menguji seberapa lama ketahanan dua buah akumulator 12 volt, 24 ampere disusun secara paralel yang telah dicharge oleh alternator. Diagram alir diatas menggambarkan langkah suatu proses pengisian 2 buah akumulator dalam rangkaian y a n g t e l a h d i b u a t d e n g a n menggunakan motor bakar matic 4 tak dan alternator. PEMBAHASAN Diagram Alir Rangkaian Pengisian Dua Akumulator 12 Volt, 24 Ampere Yang Disusun Paralel Rangkaian Sistem Pengisian 2 Akumulator 12 V 24 A Yang Disusun Paralel Rangkaian diatas menunjukkan alur sistem pengisian 2 akumulator 12V 24A yang disusun paralel, dimana putaran dari kerja mesin motor bakar xi
4 langkah digunakan untuk memutar rangkaian ini alternator sebagai penghasil listrik yang ditampung pada 2 akumulator 12V 24A yang disusun paralel. adalah alternator jenis IC built-in, maksudnya alternator jenis ini sudah tidak menggunakan regulator/cutout yang terpisah untuk membagi suplai arus ke setiap komponen melainkan regulator/cut-out terdapat didalam langsung didalam alternator tersebut. Proses nya alternator digerakkan oleh motor bakar dengan bantuan puli dan belt untuk memutar puli yang ada pada alternator, Skema Rangkaian Pengisian 2 Akumulator 12V 24A Yang Disusun Paralel Pada gambar rangkaian diatas dijelaskan bahwa mesin motor bakar 4 langkah tipe matic digunakan untuk menggerakkan alternator yang ditujukan untuk menghasilkan listrik yang kemudian digunakan untuk mengisi 2 akumulator 12V 24A yang disusun secara paralel. Alternator yang digunakan pada alternator tipe IC built-in memiliki tiga terminal yaitu terminal L, K, dan B. Dimana terminal L dihubungkan dengan lampu indikator yang dihubungkan dengan saklar, terminal K dihubungkan dengan saklar yang kemudian dihubungkan kembali dengan akumulator, kemudian terminal B adalah output dari a l t e r n a t o r y a n g l a n g s u n g dihubungkan dengan 2 akumulator xiii
12V 24A yang akan diis i oleh alternator tersebut. Pengisian 2 Akumulator 12V 24A Yang Disusun Paralel Dengan Memanfaatkan Putaran Mesin Motor Bakar. Dalam pengisian 2 akumulator 12V 24A yang disusun paralel ini digunakan putaran mesin 1500 rpm untuk menggerakkan alternator sehingga didapat tegangan terukur yang keluar dari alternator 12V dan = Untuk proses pengisian 2 akumulator 12V 24A yang disusun paralel ini digunakan putaran mesin 2000 rpm untuk menggerakkan alternator untuk mengisi 2 akumulator 12V 24A yang disusun paralel dengan menggunakan persamaan (2.1) didapat 184,31 watt. Untuk putaran mesin 2500 rpm d i d a p a t s e b e s a r 2 5 6, 6 w a t t. Sedangkan dengan putaran me sin 3000 rpm didapat 278,16watt. arus 12,22A. Sehingga daya terukur yang dihasilkan alternator untuk mengisi 2 akumulator dihitung dari persamaan (2.1) yaitu : Diketahui : Ditanyakan : Penyelesaian : xiii
Diagram Alir Rangkaian Pengujian 2 Buah Akumulator 12 Volt 24 Ampere Yang Disusun Paralel Dengan Pemberian Variasi Daya Lampu 18 Watt Rangkaian Sistem Pengujian 2 Buah Akumulator 12 Volt 24 Ampere Yang Disusun Paralel Dengan Pemberian Variasi Daya Lampu 18Watt Diagram alir diatas menggambarkan langkah suatu proses pengisian 2 buah akumulator dalam rangkaian y a n g t e l a h d i b u a t d e n g a n menggunakan motor bakar matic 4 tak dan alternator serta pemanfaatan Gambar diatas menunjukkan listrik yang telah dihasilkan dari rangkaian pengisian yang kemudian ditampung pa da 2 a kumulator 12V 24A digunakan untuk menyalakan lampu dengan menggunakan inverter. listrik yang telah ditampung di akumulator. xv
Daya yang telah ditampung di 2 akumulator 12V 24A yang disusun paralel diberi variasi beban lampu dengan daya 18 watt, daya pada akumulator tersebut pada awal nya 12V DC dirubah menjadi 220V AC dengan menggunakan inverter, kemudian inverter dihubungkan dengan output 220-250V yang kem udian dipasangkan dengan Skema Rangkaian Sistem Pengisian 2 Buah Akumulator 12 Volt 24 Ampere Yang Disusun Paralel Dengan Pemberian Variasi Daya Lampu 18 Watt-72 Watt Pada gambar rangkaian diatas dijelaskan bahwa motor bakar 4 langkah tipe matic digunakan untuk menggerakkan alternator yang ditujukan untuk menghasilkan listrik yang kemudian digunakan untuk mengisi 2 akumulator 12V 24A yang disusun secara paralel. variasi lampu 18 watt. Pengujian Daya Yang Digunakan Untuk Lampu 18-72 watt Setelah proses pengisian dengan menggunakan alternator yang kemudian daya yang dihasilkan ditampung pada 2 akumulator 12V 24A yang disusun paralel, kemudian d a y a y a n g d i m i l i k i p a d a 2 akumulator tersebut diuji dengan pemberian beban berupa lampu dengan daya 18 watt sampai lampu tersebut padam. Setelah dilakukan xv
pengujian dengan pemberian beban lampu 18 watt didapat hasil dengan menggunakan persamaan ( 2. 5) sebagai berikut : P = 18 watt t = 15,18 jam Sehingga energi yang dipakai oleh lampu tersebut yaitu sebesar : Diketahui : Ditanyakan : = sebesar 54 watt didapat 0,556 kwh, untuk lampu dengan daya 72 watt denergi yang digunakan oleh lampu tersebut sebesar 0,513 kwh. Tabel Pengisian Dan Pengujian Pengisian 2 Akumulator 12V 24A Yang Disusun Paralel Tabel Pengisian 2 Akumulator Putaran Mesin Waktu Tegangan Arus Daya No (rpm) (jam) (volt) (ampere) (watt) 1 1500 4,12 12 12,20 146,64 2 2000 3,25 12 15,36 184,31 3 2500 2,50 12 21,05 256,6 4 3000 2,07 12 23,18 278,16 12V 24A Yang Disusun Paralel Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa semakin besar putaran mesin maka akan semakin besar arus yang akan = = Penyelesaian : Untuk daya lampu sebesar 36 watt dengan menggunakan persamaan (2.5) didapat energi yang digunakan oleh lampu tersebut sebesar 0,437 kwh, sedangkan untuk daya lampu dihasilkan alternator. Dari diagram pada gambar diatas diagram rpm terhadap waktu, dapat dilihat bahwa semakin besar putaran mesin, maka semakin cepat proses xviii
alternator dalam pengisian 2 akumulator 12V 24A yang disusun parallel dari keadaan kosong sampai terisi penuh. Pengujian 2 Akumulator 12V 24A Y a n g D i s u s u n P a r a l e l Menggunakan Inverter Dengan Variasi Daya Lampu 18 watt Daya Waktu Lampu Energi No (jam) (watt) (kwh) 1 15,18 18 0,273 2 12,15 36 0,437 3 10,30 54 0,556 4 7,13 72 0,513 Dari hasil pengujian dapat dilihat Dari diagram diatas merupakan diagram rpm terhadap arus, dapat dilihat dari diagram bahwa semakin besar putaran mesin maka akan semakin besar pula arus yang dihasilkan alternator untuk mengisi 2 akumulator 12V 24A yang disusun paralel, sehingga waktu yang dibutuhkan untuk mengisi akumulator tersebut lebih cepat. Pengujian 2 Akumulator 12V 24A Yang Disusun Paralel Menggunakan Inverter Dengan Variasi Daya Lampu 18 watt dengan daya 18 watt akumulator dengan bantuan inverter dapat menyalakan lampu sampai 15.18 ( jam ) sampai daya pada akumulator tersebut habis atau tidak mampu m e nyalakan lampu ter s e but, kemudian dengan daya 36 watt dapat menyala hingga 12,15 ( jam ), sama hal nya dengan 54 watt dan 72 watt masing-masing dapat menyala hingga 10,30 ( jam ) dan 7,13 ( jam ) sam pai daya pada akum ulator tersebut tidak mampu menyalakan lampu tersebut. xviii
Dari tabel dapat dilihat semakin besar putaran mesin maka semakin c e pat proses pengis ian yang dilakukan oleh alternator, demikian juga dengan besarnya putaran mesin Dari diagram diatas diagram daya terhadap waktu, dapat dilihat ketahanan 2 akumulator 12V 24A maka semakin cepat bahan bakar yang digunakan motor bakar. y a n g d i s u s u n p a r a l e l u n t u k menyalakan lampu dengan daya 18 watt sampai 72 watt. Penggunaan Bahan Bakar Minyak (BBM) Jenis Premium Pada Sistem Pengisian Tabel Penggunaan Bahan bakar m i n y a k ( B B M ) J e n i s PremiumPada Pengujian ini No Putaran Mesin (rpm) Bahan Bakar (liter) Waktu (jam) 1 1500 1 6 2 2000 1 5,10 3 2500 1 3,20 4 3000 1 2 Dari gambar diatas dapat diketahui pemakaian bahan bakar dengan menggunakan putaran me sin, dimana apabila putaran mesin semakin tinggi maka akan semakin cepat habis bahan bakar yang digunakan. Perhitungan Efisiensi Pemakaian Energi Yang Digunakan Lampu Efisiensi pemakaian energi yang digunakan lampu 18 watt dengan 72 watt dapat dihitung xviii
dengan menggunakan persamaan (2.6) yaitu sebagai berikut : ilmu yang didapat. Diketahui: (lampu 72 watt) ALo = 0,5 13 kwh A L = 0, 2 7 3 k W h Untuk mengetahui perbandingan biaya antara tarif dasar (lampu 18 watt) Ditanya : 1...? Jawab : listrik PLN dengan hasil penelitian yang dil akukan adalah sebagai berikut: ALo AL x 100 % PLN 1 = L 0,5 1 3 0,273 = 100% x 0,273 Untuk daya 450VA-900VA A = 0,88% Jadi, untuk pemakaian lampu 18 watt lebih efisien 0,88% dari pada pemakaian lampu 72 watt. 3.5 Analisa Biaya Dibanding Genset Analisa biaya pada pembuatan tugas akhir ini menurut saya lebih efisien bila dibanding dengan membeli genset langsung, karena selain sebagai sumber energi listrik alternatif kita juga dapat mengetahui proses dan langka h -langkah tarif dasar listrik tahun 2010 yang dikenakan bagi pengguna sebesar Rp 720 per kwh, untuk lampu 36 watt yang di gunakan s elama 12 j am per hit ungannya adal ah sebagai berikut: 1 kwh = Rp 720 Daya lampu 36 watt atau 0,036 kwh digunakan selama 12 jam maka didapat 0,437 kwh. Sehingga biaya yang harus dibayar adalah sebesar: = 0,437 x Rp 720 x 12 = Rp 3780 PENELITIAN pembuatannya dan biaya yang dikeluarkan juga seimbang dengan xx
Sedangkan untuk proses pengisian 6 jam pada penelitian biaya untuk bahan bakar sebanyak 1 liter Rp 4500. Karena akumulator terisi penuh dalam waktu 4 jam, maka biaya yang diperlukan hanya Rp 3490 hasil tersebut diperoleh dari: Tabel Biaya Pemakaian BBM BBM (ml) Waktu (jam) Harga (Rp) 1000 6 4500 833 5 4125 666 4 3490 499 3 2250 333 2 1687 166 1 1125 Dari hasil perhitungan diatas biaya untuk PLN sebesar Rp 3780 per 12 jam, sedangkan hasil penelitian sebesar Rp 3490, maka dapat disimpulkan hasil penelitian lebih efisien 4.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil pengujian dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Pada rangkaian pengisian 2 buah akumulator 12 volt 24 ampere dengan putaran mesin 1500 rpm didapat tegangan yang dihasilkan alternator 12 volt dan arus 12,20 ampere sehingga daya yang dihasilkan sebesar 146,64 watt atau 0,147 kilo watt, sehingga waktu yang di dapat unt uk mel akukan p e n g i s i a n p a d a 2 b u a h akumulator adalah 4 jam 12 menit. 2. Pada rangkaian pengisian 2 buah akumulator 12 volt 24 ampere dengan putaran mesin 2000 rpm didapat tegangan yang dihasilkan alternator 12 volt dan arus 15,36 ampere sehingga daya yang dihasilkan sebesar 184,31 watt atau 0,184 kilo watt, sehingga waktu yang didapat untuk melakukan xx
pengisian pada dua buah akumulator adalah 3 jam 25 menit. 3. Pada rangkaian pengisian 2 buah akumulator 12 volt 24 ampere dengan putaran mesin 2500 rpm didapat tegangan yang dihasilkan alternator 12 volt dan arus 2 1,05 ampere sehingga daya yang dihasilkan sebesar 256,6 watt atau 0,257 kilo watt, sehingga waktu yang didapat untuk melakukan pengisian pada dua buah akumulator adalah 2 jam 50 menit. 4. Pada rangkaian pengisian 2 buah akumulator 12 volt 24 ampere dengan putaran mesin 3000 rpm didapat tegangan yang dihasilkan alternator 12 volt dan arus 23,18 ampere sebesar 278,16 watt atau 0,278 kilo watt, sehingga waktu yang didapat untuk melakukan pengisian pada dua buah akumulator adalah 2 jam 07 menit. 5. Pada penguian dengan pemberian daya 18 watt dengan bantuan inverter akumulator dapat mensuplai energi untuk menyalakan lampu 18 watt selama 15 jam 18 menit. 6. Pada penguian dengan pemberian daya 36 watt dengan bantuan inverter akumulator dapat mensuplai energi untuk menyalakan lampu 36 watt selama 12 jam 15 menit. 7. Pada penguian dengan pemberian daya 54 watt dengan bantuan inverter akumulator dapat mensuplai energi untuk sehingga daya yang dihasilkan xxii
menyalakan lampu 54 watt selama 10 jam 30 menit. 8. Pada penguian dengan pemberian daya 72 watt dengan bantuan inverter akumulator dapat mensuplai energi untuk menyalakan lampu 72 watt selama 7 jam 13 menit. bahan bakar habis dalam waktu 3,20 jam. 12. Sedangkan untuk pengujian bahan bakar (premium) untuk satu liter dengan putaran me sin sebesar 3000 rpm pemakaian bahan bakar habis dalam jangka waktu 2 jam. 9. Pada pengujian penggunaan bahan bakar minyak (premium) untuk satu liter dengan putaran mesin sebesar 1500 rpm pemakaian bahan bakar habis dalam, jangka waktu 6 jam. 10. Untuk putaran mesin sebesar 2000 rpm bahan bakar habis dalam jangka waktu 5,10 jam. 11. Pengujian bahan bakar (premium) untuk satu liter dengan menggunakan putaran mesin 2500 rpm pemakaian xxii