klasifikasi mikrohidro.doc

download klasifikasi mikrohidro.doc

of 26

  • date post

    16-Oct-2015
  • Category

    Documents

  • view

    25
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of klasifikasi mikrohidro.doc

PENDAHULUAN1.1. Untuk memenuhi kebutuhan energi listrik yang semakin meningkat, saat ini PLN melaksanakan proyek percepatan pembangunan pembangkit listrik berbahan bakar batubara 10.000 Mega Watt yang segera akan disusul dengan proyek 10.000 MW tahap II. Namun selain membangun pembangkit-pembangkit listrik berkapasitas besar tersebut, pada daerah-daerah terpencil dan jauh dari lokasi jaringan transmisi, diperlukan pasokan dari pembangkit-pembangkit listrik berkapasitas kecil, terutama yang memanfaatkan potensi energi setempat yang bersifat terbarukan (renewable).Salah satu sumber energi terbarukan yang berpotensi untuk dikembangkan adalah pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH). Keunggulan PLTMH terletak pada biaya pembangkitan energi listrik yang kompetitif dan teknologi yang sederhana sehingga dapat dikelola dan dioperasikan oleh masyarakat setempat. Mikrohidroatau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkitlistrikskala kecil yang menggunakan tenagaairsebagai tenaga penggeraknya seperti, saluranirigasi, sungai atauair terjunandengan cara memanfaatkan tinggi terjunan (head) dan jumlahdebitair. Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang terdiri dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air. Secara teknis, mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumberenergi), turbin dangenerator. Mikrohidro mendapatkanenergidari aliranair yang memiliki perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya, mikrohidro memanfaatkanenergi potensialjatuhan air (head). Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besarenergi potensialair yang dapat diubah menjadienergilistrik.1.2. Tujuan 1. Menentukan jenis turbin yang tepat sesuai jumlah debit

2. Menentukan efisiensi turbin sesuai dengan head atau ketinggian suatu terjunan.1.3. Rumusan Permasalahan

Adapun permasalahan yang dihadapi dalam perencanaan pembangunan turbin air diantaranya :

1. Kelebihan dan kekurangan dari turbin air mikrohidro

2. Jenis turbin yang baik untuk Debit (ketingian) dan head (debit) di suatu daerah BAB II

PEMBAHASAN 2.1. Pengertian Turbin AirDalam pembangkit listrik tenaga air (PLTA) turbin air merupakan peralatan utama selain generator. Turbin air adalah alat untuk mengubah energi potensial air menjadi menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini kemudian diubah menjadi energi listrik oleh generator.Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untukpembangkit tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi kinetik, turbin air dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin reaksi. Pengelompokkan turbin air ditunjukkan oleh Tabel 1 berikut :

A. Turbin Impuls

Turbin impuls adalah turbin air yang cara kerjanya merubah seluruh energi air(yang terdiri dari energi potensial+tekanan+kecepatan) yang tersedia menjadi energi kinetik untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi kinetik. Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pada nozle. Air keluar nozle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatnyaroda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran airyang keluar dari nozle tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan. Contoh turbin impuls adalahturbin Pelton.

B. Turbin Reaksi

Turbin reaksi adalah turbin yang cara kerjanya merubah seluruh energi air yang tersedia menjadi energi kinetik. Turbin jenis ini adalah turbin yang paling banyakdigunakan. Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehingga runner(bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin reaksisepenuhnya tercelup dalam air dan beradadalam rumah turbin.C. Fungsi Turbin

Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanik. gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsi dorong angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin. Perputaran turbin ini di hubungkan ke generator. D. Prinsip Kerja Turbin Air

Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis.E. Bagian-Bagian Turbin Secara Umum

a. Rotor yaitu bagian yang berputar pada sistem yang terdiri dari :

Sudu-sudu berfungsi untuk menerima beban pancaran yang disemprotkan

Oleh nozzle. Poros berfungsi untuk meneruskan aliran tenaga yang berupa gerak putar atau yang dihasilkan oleh sudu.

Bantalan berfungsi sebagai perapat-perapat komponen-komponen dengan tujuan agar tidak mengalami kebocoran pada sistem.

b. stator yaitu bagian yang diam pada sistem yang terdiri dari :

Pipa pengarah/nozzle berfungsi untuk meneruskan alira fluida sehingga tekanan dan kecepatan alir fluida yang digunakan di dalam sistem besar.

Rumah turbin berfungsi sebagai rumah kedudukan komponen komponen dari turbin.

F. Jenis-Jenis Turbin AirTurbin atau kincir adalah komponen utama dalam proses pembangkitan tenaga listrik, turbin berfungsi sebagai pemutar generator.1. Turbin Impuls : Adalah turbin yang bekerja karena aliran air.Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pda nozle. Air keluar nozle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatnya roda turbin akan berputar. Turbin impuls adalah turbin tekanan samakarena aliran air yang keluar dari nosel tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan. Contoh :a. Turbin Pelton. Untuk pembangkit skala besar membutuhkan head lebih kurang 150 meter tetapi untuk skala mikro head 20 meter sudah mencukupi.

Gambar Turbin Pelton

b. Turbin Turgo.Dapat beroperasi pada head 30 s/d 300 m. Seperti turbin pelton turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda

Gambar Turbin TurgoC. Turbin Crossflow.Salah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki yang merupakan penemunya. Selain itu juga disebut Turbin Osberger yang merupakan perusahaan yang memproduksi turbin crossflow. Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit20 litres/sec hingga 10 m3/sec dan head antara 1 s/d 200 m.

2. Turbin Reaksi :Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada sudu sehinggarunner(bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin reaksi sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah turbin. Contoh :

a. Turbin francis.Turbin Francismerupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar. Turbin Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air masuk secara tangensial.

HYPERLINK "http://3.bp.blogspot.com/-yDZEVGdvKWk/Tb1NzG_htDI/AAAAAAAAABc/LoiANhBTTzo/s1600/francis.jpg"

Gambar Turbin Francisb. Turbin Kaplan dan propellermerupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun dari propeller seperti pada perahu.. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu.Tabel Daerah Operasi Turbin

Jenis TurbinVariasi Head, m

Kaplan dan Propeller2 < H < 20

Francis10 < H < 350

Peiton50 < H < 1000

Crossflow6 < H < 100

Turgo50 < H < 250

G. Kriteria Pemilihan Jenis TurbinPemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan kekurangan dari jenis-jenis turbin, khususnya untuk suatu desain yang sangat spesifik. Pada tahap awal, pemilihan jenis turbin dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameter-parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin, yaitu :

1. Faktor tinggi jatuhan air efektif (Net Head) dan debit yang akan dimanfaatkan untuk operasi turbin merupakan faktor utama yang mempengaruhi pemilihan jenis turbin, sebagai contoh : turbin pelton efektif untuk operasi pada head tinggi, sementara turbin propeller sangat efektif beroperasi pada head rendah.

2. Faktor daya (power) yang diinginkan berkaitan dengan head dan debit yang tersedia.

3. V Kecepatan (putaran) turbin ang akan ditransmisikan ke generator. Sebagai contoh untuk sistem transmisi direct couple antara generator dengan turbin pada head rendah, sebuah turbin reaksi (propeller) dapat mencapai putaran yang diinginkan, sementara turbin pelton dan crossflow berputar sangat lambat (low speed) yang akan menyebabkan sistem tidak beroperasi.

Ketiga faktor di atas seringkali diekspresikan sebagai "kecepatan spesifik, Ns", yang didefinisikan dengan formula:

Ns = N x P0.51W .21

dimana :

N = kecepatan putaran turbin, rpm

P = maksimum turbin output, kW

H = head efektif , m

Output turbin dihitung dengan formulaP = 9.81 x Q x H x qt

Dimana

Q = debit air, m 3 ldetik

H = efektif head, m

qt = efisiensi turbin

= 0.8 - 0.85 untuk turbin pelton

= 0.8 - 0.9 untuk turbin francis

= 0.7 - 0.8 untuk turbin crossfiow

= 0