BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi listrik merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi manusia dalam berbagai sektor, baik dalam rumah tangga maupun dalam perindustrian. Di Indonesia, penggunaan energi listrik semakin lama semakin bertambah. Hal tersebut dapat dilihat dari Tabel 1.1, dengan pendistribusian listrik di Indonesia dari tahun 2011 hingga tahun 2014 terus meningkat. Pada tahun 2011, pendistribusian listrik di Indonesia berada pada angka 158.694,89 GWh dan pada tahun 2014 mencapai 199.028,08 GWh. Sementara itu, kapasitas pembangkit listrik yang terpasang di Indonesia hingga pada tahun 2014 hanyalah sebesar 51.647,4 MW dengan kapasitas terbesar adalah dari Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) sebesar 47,31 %, dan kapasitas terbesar kedua adalah Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU) yang mencapai 19,62 %. Kapasitas terpasang PLTD sebesar 11,32 %, pembangkit listrik lainnya masing-masing berkapasitas dibawah 10 %, seperti terlihat pada Gambar 1.1. Berdasarkan data pada buku Outlook Energi 2014 (Dewan Energi Nasional Republik Indonesia, 2014), Indonesia memiliki total potensi panas bumi sebesar 28.910 MW, potensi tenaga hidro mencapai 75.000 MW, potensi biomassa sebesar 32.654 MW, dan potensi dari sumber energi terbarukan lainnya yang dapat dilihat pada Tabel 1.2. Namun, pemanfaatan potensi dari sumber energi terbarukan tersebut belum maksimal, terutama pada tenaga hidro dan laut. Salah satu cara untuk memanfaatkan tenaga hidro adalah dengan mengubah tenaga hidro tersebut menjadi tenaga listrik dengan menggunakan turbin air. 1
Tabel 1.1 Pendistribusian listrik di Indonesia tahun 2011 hingga 2014 (BPS, 2015) 2
3 Gambar 1.1 Kapasitas Terpasang Pembangkit Listrik Tahun 2014 (BPS, 2015) Tabel 1.2 Sumber Daya Energi Terbarukan (Dewan Energi Nasional, 2013)
4 Prinsip kerja dari sebuah turbin air adalah dengan mengubah energi potensial air menjadi energi mekanik berupa putaran poros yang kemudian dapat dikonversikan menjadi energi-energi yang lain, seperti energi listrik. Ada berbagai macam jenis dari turbin air, diantaranya Turbin Pelton, Turbin Francis, Turbin Kaplan, Turbin Crossflow, dan lain sebagainya, seperti terlihat pada Gambar 1.2. Namun, Turbin Francis memiliki jangkauan yang lebih luas dibandingkan dengan jenis-jenis turbin yang lain. Gambar 1.2 Macam-Macam Tipe Turbin (Sunyoto, 2008) Kondisi lingkungan di Departemen Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada sendiri memiliki sebuah potensi untuk dikembangkannya sebuah turbin air tipe Francis, yaitu dengan Net Head sebesar 7,25 m dan adanya sebuah
5 instalasi perpipaan dengan debit aliran sebesar 0,05 m 3 /s. Sehingga disini penulis mencoba untuk merancang sebuah turbin air tipe Francis sesuai dengan kondisi lingkungan di Departemen Teknik Mesin dan Industri di Universitas Gadjah Mada tersebut. 1.2 Rumusan Masalah Dari latar belakang tersebut lahir sebuah kajian untuk merancang sebuah turbin air yang sesuai dengan kondisi lingkungan di Departemen Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada. 1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Hasil penelitian ini berupa rancangan dan bukan dalam bentuk prototype. 2. Data yang diambil dalam merancang turbin air sesuai dengan kondisi lingkungan di Departemen Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada. 3. Turbin air yang digunakan adalah turbin air dengan tipe Francis. 4. Fokus penelitian adalah desain bagian-bagian utama mekanikal turbin, yaitu runner turbin, guide vane, turbine casing, draft tube, dan poros. 5. Asumsi aliran adalah steady flow dan incompressible.
6 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah 1. Memberikan langkah-langkah atau informasi sistematis bagi pembaca atau designer dalam merancang komponen-komponen turbin Francis. 2. Mendapatkan sebuah rancangan turbin air tipe Francis sesuai dengan kondisi lingkungan dan instalasi perpipaan yang berada di Departemen Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dapat diperoleh dari penulisan tugas akhir ini adalah: 1. Tugas akhir perancangan ini dapat memberikan kemampuan khusus bagi penulis dalam merancang turbin Francis dan menentukan ukuranukuran komponen turbin. 2. Menambah literatur bagi mahasiswa dalam melakukan perancangan turbin Francis.