1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Energi listrik

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan primer manusia yang terus
mengalami peningkatan. Hal tersebut dikarenakan kegiatan manusia yang semakin
banyak dan beraneka ragam. Selain daripada itu pertumbuhan populasi manusia
yang terus meningkat secara signifikan. Salah satu sektor yang sangat
mempengaruhi peningkatan kebutuhan energi adalah semakin marak dibangunnya
berbagai macam hunian. Bangunan bertingkat merupakan salah satu contoh hunian
yang sangat diminati saat ini. Keterbatasan lahan menjadi salah satu alasan yang
mendasar dalam pendirian bangunan bertingkat tersebut. Potensi yang terdapat
dalam bangunan tersebut adalah terdapatnya aliran air hujan dan air buangan pada
talang sebagai sumber pembangkit energi listrik skala kecil yang sampai saat ini
belum dimanfaatkan.
Pembangkit listrik tenaga picohydro (PLTPH) merupakan pembangkit
listrik yang menghasilkan daya keluaran maksimal sebesar 5 kW. Dalam sistem
rangkaiannya, picohydro terdiri dari tiga komponen utama yaitu air (sumber
energi), turbin dan generator sebagai pengubah energi mekanis dari turbin menjadi
energi listrilk. Picohydro merupakan pembangkit listrik skala kecil yang dapat
digunakan sebagai pembangkit listrik alternatif. Banyak penelitian yang telah
dilakukan untuk mengembangkan pembangkit listrik tenaga picohydro. Chen
(2013), meneliti tentang Vertical Axis Water Turbine (VAWT) dengan memakai
turbin bertipe drag. Variasi yang dilakukan dalam penelitiannya meliputi variasi
jumlah sudu turbin dan bentuk blocking system. Hasil dalam penelitian ini adalah
didapatkan variasi turbin dengan daya sebesar 88,2 W dengan kecepatan aliran air
sebesar 1,5 m/s.
Variasi sistem turbin yang direncanakan akan terkonsentrasi pada jumlah
sudu, kelengkungan sudu, sudut bucket turbin, dan sudut blocking system. Semua
parameter tersebut akan divariasikan satu sama lain sehingga didapatkan satu
sistem turbin yang paling efisien. Dengan banyaknya parameter yang akan
1
2
digunakan, maka akan sulit jika pengambilan data langsung dilakukan secara
eksperimental. Guna untuk mempermudah dalam pengambilan data maka terlebih
dahulu dalam penelitian ini dilakukan simulasi komputasional dinamika fluida pada
sistem turbin dengan berbagai variasi. Dalam pelaksanaan simulasi juga diperlukan
suatu metode yang tepat agar hasil yang didapatkan merupakan hasil terbaik. Chen
(2013), melakukan studi simulasi dalam penelitian Vertical Axis Water Turbine
(VAWT) dengan menggunakan ANSYS CFD. Simulasi yang dilakukan dengan
mengembangkan variasi yang telah direncanakan yaitu jumlah sudu turbin dan
bentuk blocking system. Myint (2014) melakukan desain dan studi simulasi aliran
pada blade turbin propeller dengan menggunakan aplikasi Flow Simulation
Solidworks. Penelitian tersebut menggunakan parameter mass flow rate sebesar
1,499 m3/s sebagai inputan dan menghasilkan distribusi kecepatan pada turbin
sebesar 0 hingga 10,949 m/s.
Simulasi dinamika fluida dalam penelitian ini dilakukan dengan
menggunakan aplikasi flow simulation solidworks 2014 . Aplikasi flow simulation
solidworks 2014 merupakan perangkat lunak yang dapat digunakan untuk
menganalisa desain produk yang akan dibuat, terutama yang berhubungan dengan
aliran fluida. Dengan aplikasi ini nantinya akan didapatkan data-data dari aliran air
yang mengenai turbin, seperti kecepatan, tekanan, debit, dan torsi turbin. Sehingga
dengan data-data tersebut dapat dipergunakan untuk menganalisa variasi sistem
turbin yang paling baik. Metode yang akan digunakan untuk membuat konsep
variasi rancangan adalah metode matrik morfologi (Morphological Matrix).
Matriks Morfologi adalah salah satu alat teknik kreatif untuk menghasilkan ide-ide,
berdasarkan potensi variasi karakteristik sebuah masalah. Matriks morfologi
berbentuk rancangan acak yang dapat digunakan sendirian atau dalam kelompok
(Siti Nurannisaa P.B, 2013). Hasil dari pengembagan konsep matrik morfologi ini
yang kemudian dituangkan dalam bentuk simulasi.
1.2. Perumusan masalah
Bagaimana rancangan terbaik dari sistem Pembangkit listrik tenaga
picohydro (PLTPH) dengan berbagai konsep variasi yang berfokus pada sudut
2
3
kelengkungan sudu turbin, jumlah sudu turbin, sudut bucket sudu turbin dan sudut
blocking system, dengan menggunakan metode simulasi.
1.3. Batasan masalah
Adapun batasan – batasan masalah yang akan diterapkan dalam penelitian
ini adalah sebagai berikut:
1.
Variasi sistem berfokus pada sudut kelengkungan sudu turbin, jumlah sudu
turbin, sudut bucket turbin dan sudut kemiringan blocking system.
2.
Keempat parameter tersebut telah ditentukan variasinya dengan masingmasing parameter mempunyai empat variasi, diantaranya adalah sebagai
berikut:
a.
Sudut kelengkungan sudu turbin : 65°, 70°, 75° dan 80°
b.
Jumlah sudu turbin : 6, 8, 10 dan 12
c.
Sudut bucket turbin turbin : 5°, 10°, 15° dan 20°
d.
Sudut kemiringan blocking system: 20˚, 30˚, 40˚, 50˚
1.4. Tujuan dan Manfaat
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk :
1.
Mengetahui metode yang tepat untuk menentukan konsep variasi rancangan
turbin dan blocking system pada sistem pembangkit listrik tenaga picohydro
(PLTPH).
2.
Membuat simulasi dari berbagai konsep variasi rancangan turbin dan blocking
system pada pembangkit listrik tenaga picohydro untuk mengetahui sistem
rancangan yang terbaik guna untuk pengambilan data secara aktual.
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan
manfaat sebagai berikut :
1.
Diketahui bagaimana metode matrik morfologi dapat memberikan kemudahan
dalam menentukan variasi rancangan turbin dan blocking pada sistem
pembangkit listrik tenaga picohydro (PLTPH).
4
2.
Diketahui rancangan turbin dan blocking system pada sistem pembangkit listrik
tenaga picohydro yang terbaik dari hasil simulasi yang dilakukan, sehingga
mempermudah dalam pengambilan data aktual.