BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Konsumsi

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Konsumsi energi yang semakin meningkat dan semakin menipisnya
sumber daya energi tidak terbarukan, mendorong banyak digunakannya
teknologi yang memanfaatkan sumber daya energi baru dan terbarukan. Hal
ini dilakukan, demi menjaga tetap terpenuhinya kebutuhan energi. Salah satu
teknologi yang menggunakan sumber daya energi baru terbarukan, yaitu
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH). PLTMH merupakan
pembangkit listrik tenaga air skala kecil yang menggunakan air sebagai
tenaga penggerak dengan memanfaatkan perbedaan ketinggian dan debit air.
Secara prinsip, PLTMH memanfaatkan energi potensial air yang jatuh dari
ketinggian tertentu, kemudian dialirkan melalui sebuah pipa untuk
menggerakkan turbin mikro hidro. Energi mekanik yang berasal dari putaran
poros turbin diubah menjadi energi listrik oleh generator. PLTMH
menghasilkan daya antara 5 kW-100 kW per unit (Nasir, 2014). PLTMH
dapat memberikan solusi kebutuhan akan daya listrik bagi masyarakat
pedesaan atau daerah terpencil (Acharya, dkk, 2015). Pada umumnya,
PLTMH memiliki komponen dasar antara lain komponen mekanik yaitu
turbin, generator dan sistem perpipaan. Beberapa PLTMH telah dibuat dan
dikembangkan di Indonesia. Salah satu pengembangan PLTMH yaitu
PLTMH yang berorientasi paket, berupa unit turbin, generator, kontroler, dan
instrumen lain yang dikemas secara kompak dalam suatu knock down
container (Kamal, dkk, 2014).
Constrain pada PLTMH dengan sistem knock down container yaitu
space yang dimiliki oleh container tersebut, sehingga pemilihan penggunaan
komponen menjadi hal penting, agar penggunaan space pada container dapat
maksimal. Kamal, dkk (2014) menggunakan turbin Francis dengan poros
vertikal pada PLTMH sistem knock down container–nya. Turbin Francis
tersebut mempunyai casing dengan jenis tabung (cylindrical). Turbin Francis
dengan cylindrical casing memiliki prinsip kerja hampir sama dengan turbin
vortex, dimana saluran masuknya berupa pipa horisontal dengan posisi tidak
sentris, sehingga menghasilkan putaran air sebelum masuk sudu pengarah.
Turbin merupakan “jantung” dari PLTMH, karena selain turbin
mengubah daya hidrolik menjadi daya mekanik (Kaunda, dkk, 2014), turbin
juga sangat berpengaruh terhadap unjuk kerja (performance) keseluruhan dari
PLTMH (Jain, dkk, 2010). Oleh karena itu, turbin yang digunakan pada suatu
PLTMH harus mempunyai unjuk kerja (performance) yang maksimum.
Unjuk kerja dari turbin Francis dapat diukur dari efisiensi dan daya outputnya. Untuk mendapatkan unjuk kerja turbin Francis yang maksimum dapat
dilakukan dengan meningkatkan efisiensi dan daya output dari turbin Francis
tersebut.
Pada penelitian ini, penulis mencoba untuk menganalisis performance
dari turbin Francis cylindrical casing dengan meneliti pengaruh whirl yang
terjadi pada rumah turbin akibat bentuk rumah turbin terhadap efisiensi dan
daya output turbin, dimana whirl tersebut dipengaruhi oleh kecepatan inlet
turbin. Analisis dilakukan dengan melakukan variasi pada luas penampang
saluran inlet turbin, sehingga diperoleh kecepatan inlet turbin yang berbedabeda agar diperoleh suatu whirl velocity yang optimum dan diperoleh
efisiensi yang maksimum serta daya poros yang maksimum.
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh kecepatan
inlet turbin dan pembukaan sudu pengarah terhadap daya output dan efisiensi
turbin Francis jenis cylindrical casing.
1.3. Batasan Masalah
Untuk menyederhanakan permasalahan di atas, maka dalam penelitian ini
ditentukan batasan masalah sebagai berikut:
1.
Jenis turbin yang digunakan adalah turbin Francis poros vertikal jenis
cylindrical casing.
2.
Penelitian ini akan menganalisis pengaruh variasi pada kecepatan inlet
turbin dan pembukaan sudu pengarah terhadap performance turbin
Francis jenis cylindrical casing.
3.
Pengukuran
torsi
dilakukan
dengan
menggunakan
rope
brake
dynamometer, dengan gaya yang bekerja diukur dengan neraca pegas
dikurangi beban pada dinamometer. Torsi dihitung dengan persamaan
T = (W – w)g x r
4.
Pada penelitian ini tidak memperhitungkan pengaruh kavitasi.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dalam penelitian ini adalah:
1.
Mempelajari pengaruh kecepatan inlet turbin dan pembukaan sudu
pengarah terhadap daya output yang dihasilkan oleh turbin Francis.
2.
Mempelajari pengaruh kecepatan inlet turbin dan pembukaan sudu
pengarah terhadap efisiensi yang dihasilkan oleh turbin Francis.
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:
1.
Dapat mengaplikasikan ilmu teori yang diterima selama kuliah.
2.
Dapat memperoleh desain optimum turbin Francis jenis cylindrical
casing.
3.
Dapat menjadi referensi dalam pengembangan turbin Francis jenis
cylindrical casing untuk pembangkit listrik tenaga mikro hidro.