SlideShare uma empresa Scribd logo
1 de 44
Baixar para ler offline
1
No Kode: DAR2/BIDANG STUDI/001/2/2018
BIDANG KAJIAN 1
Studi Kelayakan dan Perencanaan Hidrolis
Komponen PLTMH
Program Pendidikan Profesi Guru (PPG)
Penulis:
Dr. Johar Maknun, M,Si.
Drs. Sukadi, M.Pd., MT.
PPG DALAM JABATAN
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI
2018
Hak cipta@ Direktorat Pembelajaran, Dit Belmawa, Kemenristekdikti RI, 2018
2
MODUL 4:
PERENCANAAN SISTEM
MEKANIK PEMBANGKIT
LISTRIK TENAGA MIKRO
HIDRO (PLTMH)
Penulis
Dr. Johar Maknun, M.Si.
3
Daftar Isi
Daftar Isi
A. Pendahuluan
B. Petunjuk Belajar
C. Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan
D. Sub Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan
E. Pokok-Pokok Materi
F. Uraian Materi
1. Perancangan Turbin Air
2. Perancangan Tata Letak Turbin di Lokasi
G. Rangkuman
H. Tugas
I. Tes Formatif
J. Kunci Jawaban
Daftar Pustaka
4
A. Pendahuluan
Sejak tahun 2005 pemerintah mulai memfokuskan lebih sistematis pada energi
terbarukan. Aplikasi energi terbarukan di Indonesia saat ini berlangsung di bidang
tenaga air, energi panas bumi, bio-energi, energi angin, energi surya, dan energi
pasang surut. Dalam Cetak Biru Pengelolaan Energi Nasional 2005-2025 (2005)
menunjukkan bahwa ada pemanfaatan yang belum jelas dari sumber energi
terbarukan: kapasitas terpasang hanya sebagian kecil dari potensi sumber energi
terbarukan yang berbeda. Untuk Micro Hydro Power (MHP) ini adalah 18%, tetapi
untuk energi terbarukan lain bahkan jauh lebih rendah, Untuk aplikasi biomassa ini
hanya 0,6%.UU Energi Nomor 30 Tahun 2007 merupakan dasar hukum energi
kebijakan pasokan Indonesia untuk melayani kebutuhan energi nasional, prioritas
kebijakan pengembangan energi, kebijakan pemanfaatan sumber daya energi
nasional dan saham energi nasional. Hukum menyatakan bahwa setiap warga negara
Indonesia memiliki hak untuk mengakses sumber-sumber energi modern.
Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) merupakan salah satu pembangkit listrik
yang menggunakan energi terbarukan berupa air. Salah satu keunggulan dari
pembangkit ini adalah responnya yang cepat sehingga sangat sesuai untuk kondisi
beban puncak maupun saat terjadi gangguan di jaringan. Selain kapasitas daya
keluarannya yang paling besar diantara energi terbarukan lainnya, pembangkit listrik
tenaga air ini juga telah ada sejak dahulu kala. Berikut ini merupakan penjelasan
singkat mengenai pembangkit listrik tenaga air serta keberadaan potensi energi air
yang masih belum digunakan.
PLTMH bekerja ketika air dalam jumlah dan ketinggian tertentu dijatuhkan
dan menggerakan kincir yang ada di dalam turbin PLTMH. Putaran turbin yang
bertenaga tersebut digunakan untuk menggerakan alternator atau generator hingga
menghasilkan listrik. Listrik yang dihasilkan dialirkan melalui kabel listrik ke rumah-
rumah penduduk atau pabrik.
Jadi PLTMH mengubah tenaga gerak yang berasal dari air menjadi listrik.
Untuk menghasilkan energi listrik tentunya harus menggunakan peralatan yang tepat
dan tidak seadanya karena listrik berbahaya.
5
Komponen pokok yang dibutuhkan dalam sebuah instalasi PLTMH terdiri dari
1. Komponen sipil
2. Peralatan elektro mekanikal
3. Transmisi dan distribusi listrik
Peralatan elektro-mekanikal adalah semua peralatan yang dipergunakan untuk
merubah energi air menjadi listrik. Peralatan utamanya terdiri dari:
1. Turbin, merupakan peralatan mekanik yang mengubah tenaga air menjadi
mekanik (tenaga putar/ gerak). Ada beberapa jenis turbin yang digunakan di
dalam PLTMH sesuai dengan debit dan tinggi jatuh air, yaitu turbin pelton,
turbin cross flow, turbin propeler turbin open plum dan pump as turbin (PAT)
2. Alternator atau generator merupakan peralatan mekanik yang berfungsi
mengubah tenaga gerak putar menjadi listrik. Alternator digerakan oleh turbin
dengan bantuan sabuk pemutar. Untuk menjaga kestabilan putaran alternator, di
antara turbin dan alternator sering dipasang roda gila (fly wheel).
3. Panel atau Peralatan Pengontrol Listrik, biasanya merupakan peralatan elektrik
yang berbentuk kotak dan dipasang di dinding. Panel berisi peralatan elektronik
untuk mengatur listrik yang dihasilkan alternator/ generator.
4. Jaringan kabel listrik, merupakan jaringan kabel listrik yang menyalurkan listrik
dari rumah pembangkit ke pelanggan (PLN, rumah-rumah, atau pabrik).
Gambar 4.1
Sistem Elektro – Mekanikal PLTMH
6
B. Petunjuk belajar
1. Baca semua isi dan petunjuk pembelajaran modul mulai halaman judul hingga
akhir modul ini. Ikuti semua petunjuk pembelajaran yang harus diikuti pada
setiap Kegiatan Belajar
2. Belajar dan bekerjalah dengan penuh tanggung jawab dan sepenuh hati, baik
secara kelompok maupun individual sesuai dengan tugas yang diberikan.
3. Kerjakan semua tugas yang diberikan dan kumpulkan sebanyak mungkin
informasi yang dibutuhkan untuk meningkatkan pemahaman Anda terhadap
modul ini.
4. Jagalah keselamatan dan keamanan kerja dan peralatan baik di kelas,
laboratorium maupun di lapangan.
5. Laporkan semua pengalaman belajar yang Ana peroleh baik tertulis maupun
lisan sesuai dengan tugas setiap modul.
C. Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan
Setelah mempelajari kegiatan belajar ini Anda akan dapat merancang sistem
mekanik pembangkit listrik tenaga hidro
D. Sub Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan
Setelah mempelajari kegiatan belajar ini Anda akan dapat:
1. Merancang turbin air
2. Merancang tata letak turbin di lokasi
E. Pokok-Pokok Materi
1. Perancangan Turbin Air
2. Perancangan Tata Letak Turbin di Lokasi
F. Uraian Materi
1. Perancangan Turbin Air
a. Jenis Turbin Air
Turbin modern dapat dibagi dalam dua klasifikasi utama, yaitu:
7
a. Turbin Impuls
Jenis turbin ini, runner berputar karena adanya pukulan dari pancaran air yang
memiliki kecepatan, dimana tekanan telah dikumpulkan dari tekanan ketinggian pada
saat pemancaran dari nozzle. Untuk jenis ini, tekanan pada setiap sisi sudut
geraknya/runnernya “bagian turbin yang berputar”- sama.
Termasuk dalam turbin jenis ini adalah:
a) Turbin Crossflow
b) Turbin Pelton
c) Turbin Turgo
Turbin impuls memanfaat energi kinetik fluida, terutama dipengaruhi tekanan
air (beda tinggi). Air yang jatuh bekerja hanya pada beberapa bagian runner. Seluruh
energi hidrolis diubah menjadi energi kinetik. Tidak terjadi perubahan tekanan pada
air sebelum dan sesuah melewati runner. Runner adalah bagian utama turbin yang
mengubah energi hidrolis menjadi energi kinetis (putaran).
Gambar 4.1
Turbin Impuls
8
b. Turbin Reaksi
Jenis turbin ini, runner berputar karena adanya tekanan dari aliran air.
Termasuk dalam turbin jenis reaksi adalah:
a) Turbin Francis
b) Turbin Propeller
Yang termasuk jenis turbin propeller :
a) Turbin Kaplan
b) Diagonal Mixed Flow
c) Turbin Tubular
d) Turbin Straight Flow (Tipe Package)
Berdasarkan pada penyusunan batang, turbin diklasifikasikan ke dalam dua tipe
yaitu:
a) Batang Horisontal (H-shaft)
b) Batang Vertikal (V-shaft)
Mengacu pada output yang dibutuhkan, head efektif dan aliran air (debit air)
yang ada, jenis-jenis turbin berikut mungkin dapat digunakan untuk pembangkit
listrik tenaga air skala mikro atau kecil untuk pelistrikan pedesaan.
(1) Turbin Horizontal Pelton
(2) Turbin Horizontal Francis
(3) Turbin Crossflow
(4) Turbin Tubular terdiri dari:
(a) Turbin tubular S-type
(b) Turbin tubular vertical
(c) Turbin Runner rotor integrated
(d) Turbin propeller vertical
(e) Turbin propeller horizontal
(5) Turbin Turgo impulse
(6) Turbin Reverse pump terdiri dari :
(a) Tipe propeller vertical
(b) Tipe propeller horizontal
(c) Tipe Submerged pump
9
Sedangkan berdasarkan daerah operasinya, turbin air dapat diklasifikasikan menjadi:
a) Turbin air untuk High-head
b) Turbin air untuk Medium-head
c) Turbin air untuk Low-head
Turbin reaksi memanfaatkan energi gravitasi pada fluida, terutama dipengaruhi
oleh debit air. Seluruh bagian runner ditenggelamkan / dipenuhi oleh air. Terdapat
perbedaan tekanan air, dimana tekanan sebelum melewati runner lebih tinggi
dibandingkan dengan tekanan air setelah melewati runner.
Gambar 4.1
Turbin Reaksi
10
b. Output dari turbin dapat dihitung dengan rumus berikut:
dimana; Pmax : output maksimum (kW)
He : head efektif (m)
Qmax : debit maksimum (m3/s)
ɳt : efisiensi maksimum turbin (%)
c. Batasan dan Penggunaan Turbin
Setiap turbin memiliki aplikasi dengan batas spesifiknya masing-masing.
Adalah mungkin, bahwa tipe turbin yang berbeda tersebut layak untuk suatu
pembangkit. Penawaran dari pabrikan yang berbeda harus dibandingkan dahulu.
Dalam banyak kasus, pertimbangan ekonomi cukup menentukan dalam pemilihan
turbin. Penentuannya tidak selalu jelas dan mudah dan memerlukan pengetahuan
mengenai karakteristik spesifik turbin.
Terdapat sumber-sumber diagram dan rekomendasi aplikasi yang berbeda
untuk memilih tipe turbin yang sesuai. Pabrikan turbin besar dan kecil menyajikan
program pabrikasi turbin mereka pada diagram pemilihan.
Gambar 4.2
Aplikasi untuk batasan umum tipe-tipe turbin air
(sumber: MHPG Publication Vol. 11)
11
Seperti dilihat pada Gambar 4.2, turbin air jenis pelton hanya cocok
dipergunakan untuk kondisi head yang tinggi (turbin impuls). Sedangkan turbin air
jenis propeller / kaplan lebih cocok dipergunakan untuk head yang rendah dengan
debit yang lebih besar (turbin reaksi). Turbin crossflow berada di area pertengahan,
dengan head yang tidak terlalu tinggi dan flow yang juga tidak terlalu besar.
Sedangkan turbin Francis dapat mencakup luasan yang sangat besar, dengan catatan
tiap turbin didisain untuk satu keperluan yang spesifik.
Gambar 4.3
Contoh penaksiran cepat untuk tipe dan kecepatan turbin yang sesuai
untuk fungsi head dan debit
d. Karakteristik Turbin Air
1) Pengertian Umum
Spesifikasi disain berikut ini harus diketahui untuk mendapatkan ukuran turbin
yang akurat untuk instalasi:
a) efisiensi turbin pada debit puncak dan debit sebagian
b) kecepatan turbin
c) kinerja turbin pada kondisi beban sebagian, overload dan runaway
d) ukuran dimensi runner dan turbin
Spesifikasi-spesifikasi ini dikembangkan dari pengukuran di laboratorium
dengan cara model turbin disambungkan ke brake dan throttled stepwise mulai
1. Tarik garis yang
menghubungkan
design head dan
2. Buat garis tegak
lurus garis 1 dan
mengarah pada
3. Panjangkan garis 2
sehingga didapat jenis
turbin yang cocok
12
speed
power
P
torque
T
Flow
Q
rated
speed
speed
speed
speed
efficiency

run
away
speed
 opt
nr
Tr
Qr
nru
dari kecepatan run-away sampai berhenti. Headnya tetap konstan. Semua
parameter (debit, tenaga putaran dan daya) diukur untuk setiap titik dan dihitung
efisiensinya. Prosedur yang sama diulangi untuk bukaan guide vane yang berbeda
untuk mendapatkan mendapatkan karakteristik turbin yang lengkap.
Dalam istilah praktis, kecepatan variabel seperti pada grafik di atas hanya akan
terjadi pada pembangkit yang berdiri sendiri (tidak tersambung dengan jaringan)
tanpa governor, atau turbin pada saat kondisi start-up, shut-down dan run-away
(pemutusan hubungan mendadak dari beban). Bagaimanapun, untuk pemilihan turbin
yang akurat dan prediksi kinerjanya, penting untuk mengetahui debit dan efisiensi
selain daripada kecepatan nominal karena kondisi pembangkit aktual akan sangat
sulit bersesuaian sepenuhnya dengan data disain mesin (= nilai dasar).
Pemilihan sebuah turbin air yang baik tergantung pada:
a) Head yang tersedia
b) Debit air yang tersedia
Keterangan:
Flow = Debit air [m^3/s]
Torque = Torsi pada shaft
runner [Nm]
Power = Daya terbangkitkan
[W]
Efficiency = Efisiensi Turbin [%]
perbandingan antara
daya hidrolis dgn
daya yang dihasilkan
turbine
Speed = Putaran runner [rpm]
Rated speed = Putaran desain [rpm]
Run-away speed = Putaran runner saat
tidak dihubungkan
dengan beban
Gambar 4.4
Mengukur Karakteristik Turbin Dengan Menghentikan Turbin
Dari Kecepatan Run-Away Sampai Berhenti (Posisi Guide Vane Konstan)
13
Tabel 4.1
Pengelompokan Turbin Impuls dan Turbin Reaksi
Runner
Turbin
Head
High Medium Low
Impuls
Single Pelton
Multi-jet
Crossflow
Multi-jet Pelton
Crossflow
Reaksi
Francis
Pump-as turbin
Propeller
Mengacu pada tabel dan gambar tersebut, konsumen dapat memilih jenis
turbin,mana yang paling sesuai untuk kondisi yang nyata dari lokasi termasuk total
biaya dari pekerjaan sipil dan peralatan.
Pada saat ini, bagaimanapun, adalah dianjurkan untuk menggunakan “Turbin
Crossflow”, dimana disain dan pembuatannya di Indonesia, karena disain kelayakan
dari “Turbin Crossflow” dapat dilakukan dengan menggunakan data model tes yang
ada dan biaya perbandingannya rendah.
14
Gambar 4.5
Jenis Penggunaan (seleksi) turbin
Pompa terbalik dapat juga digunakan sebagai turbin pompa terbalik dengan
membalik arah putaran, jika karakteristik dari pompa air, yang tersedia di pasar,
dicocokkan dengan secara teliti ke turbin yang dibutuhkan dari kondisi lokasi (head,
debit, output, efisiensi,kecepatan rotasi dll.).
Bagaimanapun, sebagaimana kondisi lokasi dari setiap pembangkit listrik yang
tidak selalu sama dan kecocokan dari karakteristik pompa dengan pengajuan turbin
adalah sulit, pemilihan dari standar pompa untuk turbin akan dibuat secara sangat
hati-hati. Pada kasus karakteristik sesuai dengan baik antara pompa dan turbin,
penggunaan pompa terbalik dianjurkan dan biaya seperti mesin akan menjadi lebih
murah.
Pada masa mendatang jenis-jenis turbin lain yang akan dipilih menjadi lebih
luas karena jenis-jenis turbin lain juga dapat dibuat dengan disain kelayakan dan
kemampuan pabrikasi di Indonesia dalam waktu dekat.
15
Tabel 4.2
Jenis dan Karakteristik untuk setiap Tipe Turbin Air
16
Tabel 4.3
Jenis dan Karakteristik untuk setiap Tipe Turbin Air
17
2) Hill Chart
Ini memungkinkan untuk menggabungkan efisiensi dan debit versus kurva
kecepatan dalam satu grafik. Yaitu hill chart turbin. Ini menunjukkan karakteristik
kecepatan debit dan kurva untuk efisiensi yang sama dari mesin unit.
Hill chart berlaku untuk semua turbin yang sama secara geometris. Ini berarti
bahwa turbin yang diukur adalah didisain sama persis tetapi dengan skala yang
berbeda. Skalanya merupakan rasio antara diameter runner. Karakteristik turbin yang
menyeluruh ditampilkan dalam hill chart, yaitu menggambarkan kinerja turbin secara
lengkap.
Gambar 4.6
Contoh Hill Grafik Untuk
Turbin Propeller
Turbin sering tidak beroperasi dengan debit dasar sebagai contoh selama
musim kemarau dikarenakan tidak terdapatnya cukup air atau konsumen tidak
memerlukan daya puncak selama waktu tertentu. Gambar di bawah ini menunjukkan
efisiensi beban sebagian dari berbagai desain turbin.
3) Efisiensi Turbin Saat Pasokan Air Berkurang
Dalam sebuah perencanaan pembangunan PLTMH tentu saja diharapkan
sumber air selalu cukup tersedia, namun ada kalanya sumber air sebagai sumber
18
tenaga berkurang (misalnya pada musim kemarau). Berikut tabel yang
memperlihatkan pengaruh besarnya pasokan air dan hubungannya dengan efisiensi
turbin.
Gambar 4.7
Effisiensi Turbin dengan Pasokan Air Hanya Sebagian
e. Rumus dan Persamaan Daya Turbin
1) Daya Hidrolis Secara Teoritis
Persamaan 1:

Phydr  Q   g Hn
dimana;
Phydr = daya hidrolik dalam Watt [W], tidak mempertimbangkan
pengurangan oleh efisiensi peralatan (turbin, generator,dll.)
19
Q = debit dalam m3
/detik
ρ = kekentalan air = kira-kira 1000 kg/m3
g = percepatan gravitasi = 9.81 m/s2
Hnett = tinggi jatuh bersih dalam meter [m]
2) Output Daya Listrik
Turbin air mengkonversikan tekanan air menjadi daya mekanik poros, yang
dapat digunakan untuk memutar generator listrik, atau mesin yang lain. Daya yang
tersedia sebanding dengan hasil dari tinggi jatuh (head) dan kecepatan aliran.
Persamaan 1 menggambarkan daya hidrolik yang tersedia di turbin.
Bagaimanapun, perubahan energi di turbin (hidrolik menjadi mekanik) dan di dalam
generator (mekanik menjadi elektrik) selalu berhubungan dengan kehilangan energi.
Hal ini ditunjukkan dengan istilah efisiensi, dimana rasio antara daya output dan
daya input (untuk mesin pembangkitan). Dengan demikian, output elektrik dari
skema PLTMH dapat diperlihatkan sebagai berikut:
Persamaan 2 : atau
Persamaan 3:
dimana: Pel = output daya elektrik dalam Watt [W]
= keseluruhan efisiensi dari peralatan
Gambar 4.8
Gambaran besarnya kerugian(loses) pada sistem PLTMH.
Contoh sebuah sistem PLTMH dengan efisiensi total 50.2%

Pel  Phydr total

Pel  Q   g Hn total

total
20
3) Perencanaan Turbin Crossflow
Turbin crossflow SKAT – T12, T13 dan T14 didisain untuk kondisi operasi
yang berat dengan daya tahan dan umur yang panjang. Konstruksinya sederhana dan
dapat dibuat di bengkel-bengkel dengan peralatan standar.
Turbin crossflow terdiri atas empat bagian utama: nosel, runner, guide vane
dan casing (rumah turbin). Air dialirkan masuk turbin melalui pipa pesat
berpenampang bulat. Pada ujung pipa pesat, yaitu sebelum masuk ke turbin, dipasang
adaptor, tempat perubahan penampang lingkaran menjadi persegi, menjelang masuk
rumah turbin. Dari adaptor air masuk ke nosel. Nosel berpenampang persegi dan
mengeluarkan pancaran air ke selebar runner. Bentuk pancaran adalah persegi, lebar
dan tidak terlalu tebal. Sebelum mencapai runner, aliran disesuaikan kecepatan
masuk dan sudut masuknya. Konstruksi runner terdiri dari dua buah pinggiran sejajar
yang disatukan pada lingkar luarnya oleh sejumlah sudu. Sudu-sudu diperkuat oleh
piringan tambahan yang dilas setiap 10-15 cm sepanjang runner.
Gambar 4.9
Penampang Aliran di Sisi Masuk Turbin
Pada gambar 4.9 terlihat penampang aliran yang berbeda-beda disepanjang
lintasannya dari pipa pesat sampai rumah turbin. Sisi pemasukan turbin melayani
penyesuaian aliran diakhir adaptor persegi menjadi pola aliran yang optimal diluasan
masuk runner.
Turbin crossflow mudah untuk difabrikasi dan ditawarkan oleh banyak
pabrikan (misalnya Ossberger dan Volk di Jerman). SKAT dan BYS (Nepal)
mengembangkan disain berbiaya rendah dan mempublikasikannya (MHPG
21
Publication Volume 3 dan 4) sekitar tahun 1980. Beberapa turbin telah dibuat di
Nepal dan di Indonesia. Pada tahun 1990 disain turbin yang disempurnakan dan lebih
efisien yaitu Model T14/T15 dikembangkan dan sekarang digunakan.
Gambar 4.10
Batas Aplikasi Turbin Cross Flow T15 dengan Diameter 300 (sumber: ENTEC)
a) Karakteristik turbin crossflow:
(1) Variabel penting: Diameter runner (D) dan lebar guide vane (Bo).
(2) Dapat diproduksi dengan menggunakan bantuan mesin-mesin konvensional
(mesin bubut, frais, las, kerja bangku)
(3) Sudah banyak pabrikan lokal yang berpengalaman untuk memproduksi
turbin tersebut, sehingga harganya relatif cukup murah.
(4) Effisiensi yang dicapai secara teori hanya bisa mencapai 87 %
Dengan mengubah lebar Bo, turbin crossflow dapat dipakai untuk kondisi
debit yang berbeda. Apalagi bila dikombinasikan dengan mengubah ukuran
diameter runner.
22
b) Komponen Utama Turbin Crossflow:
(1) Housing, sebagai dudukan runner dan guide vane, pengarah aliran.
Gambar 4.11
Housing
(2) Runner, berupa bilah-bilah pelat (dgn kontur tertentu) memanjang yang
dilas pada side disk dan poros runner
Bagian utama dari sebuah turbin adalah runner. Bilah runner (blade)
terbuat dari bajadengan kekuatan tarik yang tinggi (high tensile steel) yang dilas
pada lingkar luar dua buah piringan sejajar. Aliran air yang terpancar dari nosel
membentur runner sehingga berputar. Disini terjadi perubahan energi kinetic air
menjadi daya poros turbin yang akan ditransmisikan ke generator. Runner dan
poros yang merupakan dudukan blade, kita kenal sebagai rotor, harus balance
pada saat dirakit.
Gambar 4.12
Runner
23
(3) Guide Vane, berfungsi sebagai valve, bentuknya seperti airfoil pada sayap
pesawat udara.
Guide-vane adalah sebuah katup untuk mengatur membuka dan menutup
turbin sekaligus mengatur jumlah air yang masuk ke runner.
Gambar 4.12
Guide-vane
(4) Casing
Casing turbin berfungsi untuk mengarahkan air ke runner. Pada bagain
bawah casing turbin terdapat baut untuk mengunci turbin dengan chassis yang
ditanam pada pondasi.Konstruksi rumah turbin harus memperhatikan
kemudahan untuk melakukan inspeksi dan perawatan pada turbin air.
Gambar 4.12
Casing
(5) Bantalan (Bearing)
Kiri-kanan poros turbin duduk pada bantalan (bearing). Bantalan berfungsi
untuk menyangga poros dan agar poros dapat berputar dengan lancer. Bantalan
yang digunakan adalah jenis spherical roller bearing dengan adaptor sleeve.
24
Adaptot sleeve berfungsi untuk mengunci bantalan dengan poros. Pelumasan
bantalan memakai gemuk (grease) yang relative bebas perawatan dan tahan
lama.
Gambar 4.13
Bantalan (Bearing)
Gambar 4.14
Gambar susunan utama turbin cross flow
25
Gambar 4.15
Ukuran-ukuran utama turbin crossflow.
Contoh T14 dengan D 200 x Bo 400
c) Karakteristik Turbin Crossflow
Dibandingkan jenis turbin lainnya, turbin crossflow memiliki disain dan
konstruksi yang sederhana, instalasi dan perawatan yang mudah, serta investasi dan
biaya perawatan yang rendah. Tinggi air jatuh (head) yang digunakan diatas 3 m
sampai dengan 50 m. Kapasitas debit air yang digunakan antara 25 – 1500 liter/s, dan
daya yang dapat dihasilkan antara 2 – 200 kW. Efisiensi turbin crossflow rata-rata
berkisar 65% - 75% dan bisa mencapai 80%, namun pada posisi guide vane < 40%
posisi max, efisiensinya akan turun sampai 30%. Disamping itu umur turbin
crossflow panjang, karena komponen-komponennya yang relatif tahan aus dan kecil
kemungkinan untuk terjadi kavitasi yang dapat merusak kinerja turbin.
Gambar 4.16
Grafik Efisiensi Turbin
Crossflow Terhadap Debit
Air
26
Keterangan singkat tentang disain turbin crossflow T-13 dan T-14, dimana
didisain dan dibuat di Indonesia menurut kepada data kelayakan disain, adalah
diperlihatkan dibawah. Disain detail akan diacukan pada lembar disain dari yang
membuat. Disain akan dilakukan dalam prosedur berikut:
Data dasar dari T-13 dan 14 yang diperoleh dari hasil tes model. Diameter
turbin: 300mm Jumlah bilah runner: 28nos. Satuan kecepatan: 133 rpm
(1) Untuk mendapatkan data dasar untuk nilai debit air (m3/det), head (m) dari
level air pada bak penenang dan pusat turbin (atau saluran pembuangan air
jika didisain sebagai kasus khusus) dari disain sipil.
(2) Untuk menghitung head efektif dari head kotor dengan mengurangi head
loss dari penstock (gesekan dan turbulen).
(3) Untuk menghitung tenaga hidrolik efektif dan output batang turbin dari
debit air, head efektif dan efisiensi turbin.
(4) Untuk menghitung lebar runner turbin menurut kepada rekomendasi yang
membuat.
(5) Untuk menghitung tenaga mekanik ke generator dari efisiensi transmitter
tenaga (speed increaser).
(6) Untuk menghitung nilai output listrik dari generator (kW). ----Output listrik
maksimum.
(7) Untuk menghitung kecepatan putaran turbin dari kecepatan spesifik, output
batang turbin (pokok 3) dan head efektif.
(8) Untuk memilih generator yang sesuai yang ada di pasar dan outputnya
(kVA), frekuensi, voltase, faktor tenaga dan kecepatan putaran (frekuensi),
mengacu pada katalog fabrikasi generator.
(9) Untuk menghitung perbandingan nilai kecepatan putaran dari turbin dan
generator.
(10) Untuk memilih lebar dan panjang dari belt mengacu pada rekomendasi
fabrikasi belt.
(11) Untuk menghitung kapasitas dummy load dan kecocokan ELC (Electronic
Load
(12) Controller) atau IGC (Induction Generator Control) dalam kasus generator
induksi.
27
(13) Untuk menghitung diameter dari pulley turbin dan generator.
d) Ukuran-ukuran utama sebuah turbin crossflow adalah:
(1) Ukuran diameter runner atau disingkat D
(2) Ukuran lebar guide vane, biasa disebut sebagai Bo
(3) Diameter shaft runner
(4) Ukuran-ukuran total turbin
Gambar 4.17
Aliran fluida melewati runner crossflow
e) Contoh Perhitungan Turbin Crossflow T14
Langkah 1 : Kita harus mengetahui dulu nilai unit mesin turbin yang akan
kita hitung. Unit mesin didapat dari hasil pengukuran model
turbin yang kemudian dikonversikan melalui rumus-rumus
dengan anggapan bahwa turbin tersebut dibuat dengan besaran
diameter 1m dan lebar Bo 1m. Dalam contoh ini diketahui
bahwa:
Data dasar utama dari turbin T14 adalah:
N11 = 38 rpm/min
Q11 = 0.8 m3
/dtk
Eta11 = 76 - 80%
Langkah 2 :Kumpulkan data-data hasil survey di lapangan. Data yang
dibutuhkan adalah:
H = 60 m
28
Q = 600 l/s atau 0.6 m^3/s
Langkah 3 : Tentukan diameter runner yang akan dibuat. Perkiraan awal
adalah:
D = 300 mm atau 0.3 m
Langkah 4 : Hitung Lebar Bo
m
q
H
D
Q
B
t
t
t
t 323
.
0
8
.
0
60
3
.
0
6
.
0
11









Langkah 5 : Hitung kecepatan putar runner
Langkah 6 : Hitung kecepatan bebas beban / runaway speed
Langkah 7 : Hitung daya yang terbangkitkan (efisiensi dianmbil 76.5%)
kW
Q
H
g
P t
t
t
t 270
%
5
.
76
6
.
0
60
81
.
9
1 









 

Langkah 8 : Periksa lagi hasil perhitungan, ubah beberapa variabel jika
diperlukan. Dalam hal ini lebar Bo yang asalnya 323mm diubah
menjadi 320mm dengan alasan angka 323 lebih sulit diingat oleh
operator. Maka dilakukan perhitungan ulang.
Debit jika Lebar Guide Vane diubah menjadi 320mm, maka:
s
l
Qt 9
.
594

Daya:
Keterangan:
Flow, Q = Debit air [m^3/s]
Torque, H = Torsi pada shaft runner [Nm]
Power, P = Daya terbangkitkan [W]
Speed, n = Putaran runner [rpm]
Diameter, D = Diameter runner [m]
Nr, hr, qr, pr = nilai real di lapangan.
rpm
n
D
H
n
t
t
t 981
38
3
.
0
60
11
*
*




 
rpm
nt 1766
981
8
.
1
8
,
1 




8
.
0
60
3
.
0
320
11 







t
t
t
t Q
q
H
D
Q
kW
Q
H
g
P t
t
t
t 8
.
267
%
5
.
76
595
.
0
60
81
.
9
1 









 

29
n11, h11, q11, p11 adalah unit mesin untuk turbin dengan tipe (T14 )
4) Perencanaan Turbin Turbin Francis dan Pompa Terbalik (Pump As
Turbine)
Turbin francis merupakan turbin reaksi. Pada turbin francis, air mengalir ke
runner dengan arah radial dan keluar dengan arah aksial. Turbin francis dipakai
untuk berbagai keperluan (wide range) dengan tinggi air jatuh menengah (medium
head).
Dibandingkan dengan turbin crossflow dan pelton, turbin frncis kurang populer
untuk pembangkit listrik tenaga air dengan daya kecil (PLTMH) karena
konstruksinya yang komplek serta tingkat kesulitan dalam pembuatan yang relatif
lebih tinggi.
Selain penggunaan pompa sebagai turbin (PAT) pada PLTMH untuk head
menengah, 10 sampai 50 m, merupakan alternatif yang dapat dipertimbangkan.
Hanya saja karena pompa tidak didisain untuk aliran yang terbalik mengakibatkan
efisiensi PAT tidak sebaik turbin pada umumnya. Sebuah pompa didisain untuk
bekerja pada kecepatan, head dan debit yang konstan, sehingga untuk digunakan
sebagai turbin menuntut laju aliran yang konstan sepanjang tahun. Perubahan laju
aliran air akan mengakibatkan efisiensi PAT menurun.
Gambar 4.18
Pompa Sentrifugal
Sebuah PAT didisain untuk bekerja pada tingkat keadaan tertentu (head dan
debit air tertentu). Karena tidak dilengkapi dengan guide vane untuk mengatur debit
yang dapat masuk turbin,. Apabila debit airnya turun, head dalam pipa pesat juga
30
akan turun sehingga efisiensi serta pengeluaran dayanya akan merosot. Dengan
demikian daerah kerja (Hn dan Q) PAT sangat sempit dan spesifik. Hal tersebut
menjadi kendala utama dalam penerapan pompa sebagai turbin (PAT). Selain itu
karena pompa tidak didisain untuk aliran yang terbalik mengakibatkan efisiensi PAT
lebih rendah 3-5% dari titik efisiensi terbaik yang dapat dicapai bila dioperasikan
sebagai pompa.
Keunggulan system PAT dibanding dengan turbin air adalah lebih murah,
sebab pompa standar mudah diperoleh dan suku cadang banyak tersedia di pasaran.
Seperti sebuah pompa air yang digunakan sebagai turbin dengan membalikkan
putaran dari pompa, pemilihan dari jenis pompa adalah sangat penting.
a) Untuk menghitung dan mendapat head efektif (head efektif), debit air, dan
tenaga hidrolik bersih sama seperti metode pada pokok 1,2 dan 3 turbin
crossflow diatas.
b) Untuk memeriksa kecocokan pompa yang ada di pasar, mempertimbangkan titik
efisiensi maksimum dari pompa, kecepatan putaran dari motor (generator:
batang 2,4 atau 6) karena kopling langsung antara turbin dan generator biasanya
diadopsi dari turbin jenis ini. Kecepatan putaran harus mengacu pada Tabel
7.3.1. Pada kasus generator induksi, kecepatan turbin harus sedikit lebih tinggi
(yaitu; 2 – 5 %) daripada generator pada nilai frekuensi.(1,550 rpm dari 1,500
rpm).
c) Untuk memilih dan memutuskan pompa sebagai turbin, mengacu pada titik
efisiensi maksimum pompa, dapat digunakan efisiensi untuk output nyata dari
batang turbin karena kisaran dari head titik efisiensi pompa sangat kecil.
d) Pemilihan metode akan mengacu pada “Manual Disain untuk Turbin Reverse
Pump”.
5) Turbin Pelton
Turbin pelton dipakai pada daerah dengan head yang tinggi. Runner turbin
pelton dilengkapi dengan mangkok (buckets) pada sekeliling piringannya (disc),
yang bekerja karena pancaran air (jet discharge) dari nosel. Penampang konstruksi
nosel dan runnernya seperti pada Gambar 4.19.
31
Gambar 4.19
Penampang Nosel
dan Runner Pelton
a. Nosel
b. Jarum nosel
c. Sudu
d. Pipa saluran
2. Perancangan Tata Letak Turbin di Lokasi
a. Pengertian Umum
Tata letak turbin secara umum di dalam rumah pembangkit tergantung pada
peralatan yang berhubungan dan tinggi permukaan yang dibutuhkan dari poros turbin
di atas (atau di bawah) tinggi permukaan saluran pembuang.
1) Turbin impuls memerlukan ventilasi di runner dan harus dipasang di atas
permukaan tail race. (Selama banjir tinggi permukaan tail race tidak boleh
menjangkau poros turbin untuk menghindari banjir didalam rumah pembangkit
akibat kebocoran di shaft turbin).
2) Turbin reaksi memerlukan tinggi permukaan tertentu di atas atau di bawah
permukaan air tail yang tergantung pada disain dan tinggi permukaan instalasi
untuk mencegah kavitasi runner.
Gambar 4.20
Contoh tata letak komponen mekanik (Kondisi siap di kirim)
32
b. Turbin Yang Dihubungkan Secara Langsung
Generator, kopling, fly wheel besar bertumpu pada plummer block bearings,
kopling ke turbin (kadang-kadang belt drive untuk pengontrol kecepatan/debit)
Gambar 4.21
Generator
dihubungkan
langsung. Ilustrasi
saat pelindung
roda gila dan
kopling dibuka
Gambar 4.22
Contoh PLTMH di Dewata:
Generator yang dihubungkan langsung dengan fly wheel pada shaft generator.
Kontrol debit elektronik dengan sensor kecepatan dan posisi
Generator
Kopling
Generator
Turbin Turbin
Kopling
Roda Gila
Kopling
Bearing
Bearing
33
Gambar 4.23
Contoh PLTMH di Tengpoche
Generator yang dihubungkan langsung dengan flywheel pada shaft turbin dan
kontrol mekanis yang dihubungkan dengan gearbox
c. Turbin Yang Dihubungkan Secara Tidak Langsung
Pada disain turbin jika tidak memungkinkan untuk mendapatkan generator
untuk dihubungkan langsung maka diperlukan gear box atau belt drive. Parameter
utamanya untuk pengukuran adalah rasio transmisi.
I = n turbin / n generator
Pada daya yang akan ditransmisikan, dimensi dan gaya dari belt dan layout
gearbox diberikan oleh pabrikan atau supplier transmisi. Proyek-proyek elektrifikasi
di desa hingga 50 kW hampir selalu dapat menggunakan belt. V-belt lebih mudah
untuk proses alignment tetapi memiliki efisiensi yang lebih rendah dan lifetime yang
lebih pendek daripada flat belts. Jika daya di atas 20-30 kW maka dianjurkan untuk
menggunakan flat belts karena kinerjanya yang lebih baik dan juga karena beberapa
V-belts harus digunakan dan diganti dalam satu perangkat. Gearbox hanya
dianjurkan jika rasio transmisi atau daya (lebih dari 100 - 200 kW) tidak
memungkinkan untuk belt drive. Gearbox untuk daya tinggi dan transmisi dengan
rasio tinggi memerlukan pendinginan ekstra dengan air blower atau dengan heat
exchanger.
34
Contoh turbin yang dihubungkan secara tidak langsung:
Gambar 4.24
Generator yang dihubungkan tidak langsung menggunakan flat belt drive pada turbin
dan generator
Gambar 4.25
Generator dan turbin yang dihubungkan tidak langsung menggunakan flat belt drive
dan fly wheel dengan plummer block bearing dan kopling
35
Gambar 4.26
Generator yang dihubungkan tidak langsung menggunakan gear box
G. Rangkuman
Stasiun Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan salah
satu bentuk energi alternatif yang sangat mungkin untuk dikembangkan di negara -
negara dengan sumber air yang tersebar luas seperti di Indonesia. Prinsip kerja
PLTMH yang paling utama adalah memanfaatkan semaksimal mungkin energi air
yang dapat ditangkap oleh peralatan utamanya yang di sebut turbin/kincir air.
Efisiensi kincir air yang dipilih untuk menangkap energi air tersebut menentukan
besarnya energi mekanik atau energi poros guna memutar generator listrik.
Turbin modern dapat dibagi dalam dua klasifikasi utama, yaitu:
a. Turbin Impuls
Jenis turbin ini, runner berputar karena adanya pukulan dari pancaran air
yang memiliki kecepatan, dimana tekanan telah dikumpulkan dari tekanan
ketinggian pada saat pemancaran dari nozzle. Termasuk dalam turbin jenis
ini adalah:
1) Turbin Crossflow
2) Turbin Pelton
3) Turbin Turgo
36
b. Turbin Reaksi
Jenis turbin ini, runner berputar karena adanya tekanan dari aliran air.
Termasuk dalam turbin jenis reaksi adalah:
1) Turbin Francis
2) Turbin Propeller
Pemilihan sebuah turbin air yang baik tergantung pada:
a. Head yang tersedia
b. Debit air yang tersedia
Tata letak turbin secara umum di dalam rumah pembangkit tergantung pada
peralatan yang berhubungan dan tinggi permukaan yang dibutuhkan dari poros
turbin di atas (atau di bawah) tinggi permukaan saluran pembuang.
a. Turbin impuls memerlukan ventilasi di runner dan harus dipasang di atas
permukaan tail race. (Selama banjir tinggi permukaan tail race tidak boleh
menjangkau poros turbin untuk menghindari banjir didalam rumah
pembangkit akibat kebocoran di shaft turbin).
b. Turbin reaksi memerlukan tinggi permukaan tertentu di atas atau di bawah
permukaan air tail yang tergantung pada disain dan tinggi permukaan
instalasi untuk mencegah kavitasi runner.
H. Tugas
Perhitungan Turbin Crossflow T14
Langkah 1:
Kita harus mengetahui dulu nilai unit mesin turbin yang akan kita hitung. Unit
mesin didapat dari hasil pengukuran model turbin yang kemudian dikonversikan
melalui rumus-rumus dengan anggapan bahwa turbin tersebut dibuat dengan
besaran diameter 1m dan lebar Bo 0,8m. Dalam contoh ini diketahui bahwa:
Data dasar utama dari turbin T14 adalah:
N11 = 40 rpm/min
Q11 = 0.8 m3
/dtk
Eta11 = 76 - 80%
37
Langkah 2:
Kumpulkan data-data hasil survey di lapangan. Data yang dibutuhkan adalah:
H = 70 m
Q = 650 l/s atau 0.65 m^3/s
Langkah 3:
Tentukan diameter runner yang akan dibuat. Perkiraan awal adalah:
D = 300 mm atau 0.3 m
I. Tes Formatif
Petunjuk:
Berilah tanda silang (x) pada jawaban yang paling tepat.
1. Terdapat beberapa peralatan elektro – mekanikal pada PLTMH. Ada peralatan
mekanik yang berfungsi mengubah tenaga gerak putar menjadi listrik. Peralatan
tersebut adalah ....
A. Turbin
B. Alternator atau Generator
C. Penel
D. Jaringan Kabel
E. Turbin bearing
2. Pada suatu PLTMH. Jumlah daya listrik yang dapat dibangkitkan pada suatu pusat
pembangkit listrik tenaga air adalah ....
A. Sebanding dengan ketinggian air jatuh
B. Sebanding dengan jarak turbin
C. Berbding terbalik dengan ketinggian air jatuh
D. Berbanding terbalik dengan jarak turbin
E. Tidak bergantung ketinggian air jatuh
38
3. Pada sebuah PLTMH terdapat sebuah alat yang berfungsi untuk mengubah energi
hidrolis (baik energi potensial atau energi kinetis) menjadi gerakan mekanis.
Peralatan yang mempunyai fungsi tersebut adalah ....
A. Turbin
B. Alternator
C. Penel
D. Jaringan Kabel
E. Generator
4. Turbin impuls memanfaat energi kinetik fluida, terutama dipengaruhi tekanan air
(beda tinggi). Seluruh energi hidrolis diubah menjadi energi kinetik. Bagian dari
Turbin Impuls yang mengubah energi hidrolis menjadi energi kinetis adalah ....
A. Gide Van
B. Runner
C. Turbo Impulse
D. Distributor
E. Cross Flow
5. Pada PLTMH terdapat beberapa jenis turbin yang dapat digunakan. Jenis Turbin
yang lebih cocok digunakan untuk head yang rendah dengan debit yang lebih
besar adalah ....
A. Turbin pelton
B. Turbin impuls
C. Turbin propeler
D. Turbin cossflow
E. Turbin francis
6. Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan kekurangan
dari jenis turbin untuk suatu desain yang sangat spesifik. Parameter yang dapat
mempengaruhi sistem operasi turbin adalah ....
A. Tinggi jatuhan air efektif, material, daya
B. Tinggi jatuhan air efektif, daya, kecepatan putaran turbin
39
C. Material, daya, kecepatan putaran turbin
D. Tinggi jatuhan air efektif, material, kecepatan putaran turbin
E. Jumlah air dan kecepatan putaran turbin
7. Debit air pada pipa pesat adalah 100 m3
/detik. Jika tinggi efektif 40 m dan
efisiensi turbin 85%, maka daya yang dihasilkan adalah .... (percepatan gravitasi
9,8 m/s2
)
A. 3,332 kW
B. 33,32 kW
C. 333,2 kW
D. 34,00 kW
E. 340,0 kW
8. Debit air pada pipa pesat adalah 80 m3
/detik dan tinggi efektif 50 m. Jika massa
jenis air 1000 kg/m3
dan percepatan gravitasi 9,8 m/s2
, maka daya hidrolik yang
dihasilkan adalah ....
A. 37,2 MW
B. 37,4 MW
C. 38,4 MW
D. 39,2 MW
E. 40,2 MW
9. Daya hidrolik yang dihasilkan pada suatu PLTMH adalah 40,2 MW. Jika efisiensi
generator 90%, maka daya listrik yang dihasilkan adalah ....
A. 32,20 MW
B. 36,18 MW
C. 40, 25 MW
D. 42,39 MW
E. 44,67 MW
10. Tata letak turbin secara umum di dalam rumah pembangkit tergantung pada
peralatan yang berhubungan dan tinggi permukaan. Turbin yang memerlukan
ventilasi di runner dan harus dipasang di atas permukaan tail race adalah ....
A. Turbin pelton
40
B. Turbin propeler
C. Turbin cossflow
D. Turbin francis
E. Turbin impuls
J. Tes Sumatif
1. Berikut adalah beberapa sumber energi:
1) Air terjun
2) Angin
3) Minyak bumi
4) Sinar matahari
5) Batu bara
Sumber energi yang merupakan energi alternatif adalah ....
A. 1), 2), dan 3)
B. 1), 2), dan 4)
C. 2), 3), dan 4)
D. 2), 4), dan 5)
E. 3), 4), dan 5)
2. Energi terbarukan atau energi alternatif memiliki banyak keuntungan. Salah satu
keuntungan energi alternatif adalah
A. tidak mencemari lingkungan
B. sulit digunakan
C. harganya mahal
D. suatu saat akan habis
E. jumlahnya terbatas
3. Indonesia sudah memanfaatkan sumber energi alternatif untuk pembangkit
listrik. Sumber energi alternatif yang paling banyak digunakan yaitu . . . .
A. Sinar matahari
B. Aliran air
C. Embusan angin
41
D. Gelombang laut
E. Gelombang cahaya
4. Daya yang dihasilkan oleh suatu PLTMH bergantung pada banyak variabel.
Besarnya daya yang dihasilkan PLTMH adalah ....
A. Berbanding terbalik dengan ketinggian
B. Berbanding lurus dengan ketinggian
C. Berbanding terbalik dengan massa air
D. Tidak bergantung pada jumlah air
E. Berbanding terbalik dengan debit aliran
5. Air mengalir dalam pipa pesat yang mempunyai diameter 85 cm (0.85 m)
dengan kecepatan 25 m/detik.Berapa laju (debit) aliran volumenya?
A. 14,2 m2
/detik
B. 15,2 m2
/detik
C. 24,5 m2
/detik
D. 25,5 m2
/detik
E. 44,2 m2
/detik
6. Suatu bentuk energi terbarukan memiliki keunggulan dan kelemahan. Salah satu
kelemahan pemakaian energi dari tubin air adalah ....
A. Biaya pembangunan mahal
B. Menimbulkan polusi suara
C. Tergantung cuaca
D. Cepat habil
E. Sulit digunakan
7. Banyak tenaga ahli yang terlibat dalam pembangunan PLTMH. Tenaga ahli
yang bertugas memberikan rekomendasi tentang sistem mekanik adalah ....
A. Teknik Arsitektur
B. Teknik Elektro
C. Sosioteknologi
42
D. Teknik Sipil
E. Teknik Mesin
8. Suatu air terjun dengan ketinggian 10 m mengalirkan air dengan debit 20
m3
/detik Berapa daya yang dapat dibangkitkan oleh air terjun tersebut jika ρair =
1000 kg/ m3
?
A. 200 M Watt
B. 20 M Watt
C. 2 M Watt
D. 0,2 M Watt
E. 0,02 M Watt
9. Sebelum dilakukan Penyusunan Studi Kelayakan PLTMH, perlu didahului suatu
penjajakan awal yang dapat memberikan informasi tentang kemungkinan suatu
sungai dipakai sebagai sumber energi PLTMH. Kegiatan yang dilakukan
tersebut dikenal dengan istilah ....
A. Studi banding
B. DED
C. Studi kelayakan
D. Pra studi kelayakan
E. Kajian ilmiah
10. Salah satu kegiatan studi kelayakan teknis dalam penentuan PLTMH adalah
membandingkan data sejenis yang telah diperoleh dan diusahakan agar dipilih
data yang paling logis. Kegiatan tersebut dilaksanakan pada tahap ....
A. Persiapan
B. Pengumpulan data dasar
C. Survei lapangan
D. Kalibrasi data
E. Penyusunan laporan
43
11. Data yang harus ada dalam studi kelayakan PLTMH antara lain temperatur,
curah hujan dan intensitasnya. Kegiatan untuk memperoleh data tersebut dikenal
dengan istilah ....
A. Observasi hidrologi
B. Observasi geofisika
C. Observasi meteorolgi
D. Observasi geologi
E. Observasi hidrogeologi
12. Debit air pada pipa pesat adalah 50 m3
/detik. Jika tinggi efektif 50 m dan
efisiensi turbin 90%, maka daya yang dihasilkan adalah .... (percepatan gravitasi
9,8 m/s2
)
A. 2,205 kW
B. 22,05 kW
C. 220,5 kW
D. 225,0 kW
E. 340,0 kW
13. Jenis pembangkit listrik tenaga air dikelompokkan berdasarkan kapasitas daya
yang dihasilkan. Pembangkit listrik tenaga air yang menghasilkan daya < 100
kW adalah ....
A. PLTA
B. PLTM
C. PLTS
D. PLTN
E. PLTMH
14. Tata letak turbin secara umum di dalam rumah pembangkit tergantung pada
peralatan yang berhubungan dan tinggi permukaan. Turbin yang memerlukan
ventilasi di runner dan harus dipasang di atas permukaan tail race adalah ....
A. Turbin pelton
B. Turbin propeler
44
C. Turbin cossflow
D. Turbin francis
E. Turbin impuls
15. Pada sebuah PLTMH terdapat sebuah alat yang berfungsi untuk mengubah
energi hidrolis (baik energi potensial atau energi kinetis) menjadi gerakan
mekanis. Peralatan yang mempunyai fungsi tersebut adalah ....
A. Turbin
B. Alternator
C. Penel
D. Jaringan Kabel
E. Generator
Daftar Pustaka
Anonim, Micro Hydro Power : A Guide to Small-Scale Water Power Systems, ABS
Alaskan, 2002
Anonim, Manual Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLMTH),
Institut Bisnis dan Ekonomi Kerakyatan, 2005
Dandekar, MM dan Sharma, KN, Pembangkit Listrik Tenaga Air, UI Press, 1991
Harvey, Adam, Micro- hydro Design Manual : A Guide to Small-Scale Water Power
Schemes, Intermediate Technology Publication, 1993
Kadir, Abdul, Energi Sumber Daya, Inovasi, tenaga Listrik dan Potensi Ekonomi, UI
Press, 1995
Tokyo Electric Power Services Co. dan Nippon Koel Co., Panduan untuk
Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro-Hidro, Japan International
Cooperation Agency, 2003
Wibowo, Catoer, Langkah Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
(PLMTH), Ford Foundation, Mini Hydro Power Project (MHPP) dan Yayasan
Bina Usaha Lingkungan (YBUL), 2005

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

2. jenis jenis panel listrik
2. jenis jenis panel listrik2. jenis jenis panel listrik
2. jenis jenis panel listrikAdi Hartanto
 
Fungsi dan komponen panel listrik
Fungsi dan komponen panel listrikFungsi dan komponen panel listrik
Fungsi dan komponen panel listrikMuhammad Prayoga
 
PPT Transmisi & Distribusi Listrik Kelompok 1
PPT Transmisi & Distribusi Listrik Kelompok 1PPT Transmisi & Distribusi Listrik Kelompok 1
PPT Transmisi & Distribusi Listrik Kelompok 1Maulana Ilham Saputra
 
Presentasi plta
Presentasi pltaPresentasi plta
Presentasi pltaIman Rosi
 
Kelebihan dan Kekurangan PLT GEOLOMBANG LAUT
Kelebihan dan Kekurangan PLT GEOLOMBANG LAUTKelebihan dan Kekurangan PLT GEOLOMBANG LAUT
Kelebihan dan Kekurangan PLT GEOLOMBANG LAUTYOHANIS SAHABAT
 
Bahan Ajar Refrigerasi Dasar
Bahan Ajar Refrigerasi DasarBahan Ajar Refrigerasi Dasar
Bahan Ajar Refrigerasi DasarRizaldi Satria N
 
Pembangkit Listrik Tenaga Air
Pembangkit Listrik Tenaga AirPembangkit Listrik Tenaga Air
Pembangkit Listrik Tenaga Airbenuuuu
 
konstruksi jaring jaringan tegangan menengah PLN Distribusi Jawa Timur
konstruksi jaring jaringan tegangan menengah PLN Distribusi Jawa Timurkonstruksi jaring jaringan tegangan menengah PLN Distribusi Jawa Timur
konstruksi jaring jaringan tegangan menengah PLN Distribusi Jawa TimurDANA KHOIRIL HUDA
 
12.buku pedoman lightning arrester
12.buku pedoman lightning arrester12.buku pedoman lightning arrester
12.buku pedoman lightning arresteradiskurnia std
 
Motor Induksi 1 phase
Motor Induksi 1 phase Motor Induksi 1 phase
Motor Induksi 1 phase Hamid Abdillah
 
Sistem pembangkit tenaga listrik
Sistem pembangkit tenaga listrikSistem pembangkit tenaga listrik
Sistem pembangkit tenaga listrikUDIN MUHRUDIN
 
5. instrumentasi dan pengukuran listrik (mkk)
5. instrumentasi dan pengukuran listrik (mkk)5. instrumentasi dan pengukuran listrik (mkk)
5. instrumentasi dan pengukuran listrik (mkk)Redo Pariansah
 
TURBIN PELTON
TURBIN PELTONTURBIN PELTON
TURBIN PELTONDwi Ratna
 
Pltg pdf
Pltg pdfPltg pdf
Pltg pdftchakap
 
Pengetahuan Dasar Motor Listrik ( Motor AC 1 Fasa , Motor AC 3 Fasa , Motor D...
Pengetahuan Dasar Motor Listrik ( Motor AC 1 Fasa , Motor AC 3 Fasa , Motor D...Pengetahuan Dasar Motor Listrik ( Motor AC 1 Fasa , Motor AC 3 Fasa , Motor D...
Pengetahuan Dasar Motor Listrik ( Motor AC 1 Fasa , Motor AC 3 Fasa , Motor D...Andrean Yogatama
 

Mais procurados (20)

SISTEM TRANSMISI TENAGA LISTRIK
SISTEM TRANSMISI  TENAGA LISTRIKSISTEM TRANSMISI  TENAGA LISTRIK
SISTEM TRANSMISI TENAGA LISTRIK
 
Gardu induk
Gardu indukGardu induk
Gardu induk
 
2. jenis jenis panel listrik
2. jenis jenis panel listrik2. jenis jenis panel listrik
2. jenis jenis panel listrik
 
Fungsi dan komponen panel listrik
Fungsi dan komponen panel listrikFungsi dan komponen panel listrik
Fungsi dan komponen panel listrik
 
Mesin induksi
Mesin induksiMesin induksi
Mesin induksi
 
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
 
PPT Transmisi & Distribusi Listrik Kelompok 1
PPT Transmisi & Distribusi Listrik Kelompok 1PPT Transmisi & Distribusi Listrik Kelompok 1
PPT Transmisi & Distribusi Listrik Kelompok 1
 
Presentasi plta
Presentasi pltaPresentasi plta
Presentasi plta
 
Kelebihan dan Kekurangan PLT GEOLOMBANG LAUT
Kelebihan dan Kekurangan PLT GEOLOMBANG LAUTKelebihan dan Kekurangan PLT GEOLOMBANG LAUT
Kelebihan dan Kekurangan PLT GEOLOMBANG LAUT
 
Bahan Ajar Refrigerasi Dasar
Bahan Ajar Refrigerasi DasarBahan Ajar Refrigerasi Dasar
Bahan Ajar Refrigerasi Dasar
 
Superheater & reheater
Superheater & reheaterSuperheater & reheater
Superheater & reheater
 
Pembangkit Listrik Tenaga Air
Pembangkit Listrik Tenaga AirPembangkit Listrik Tenaga Air
Pembangkit Listrik Tenaga Air
 
konstruksi jaring jaringan tegangan menengah PLN Distribusi Jawa Timur
konstruksi jaring jaringan tegangan menengah PLN Distribusi Jawa Timurkonstruksi jaring jaringan tegangan menengah PLN Distribusi Jawa Timur
konstruksi jaring jaringan tegangan menengah PLN Distribusi Jawa Timur
 
12.buku pedoman lightning arrester
12.buku pedoman lightning arrester12.buku pedoman lightning arrester
12.buku pedoman lightning arrester
 
Motor Induksi 1 phase
Motor Induksi 1 phase Motor Induksi 1 phase
Motor Induksi 1 phase
 
Sistem pembangkit tenaga listrik
Sistem pembangkit tenaga listrikSistem pembangkit tenaga listrik
Sistem pembangkit tenaga listrik
 
5. instrumentasi dan pengukuran listrik (mkk)
5. instrumentasi dan pengukuran listrik (mkk)5. instrumentasi dan pengukuran listrik (mkk)
5. instrumentasi dan pengukuran listrik (mkk)
 
TURBIN PELTON
TURBIN PELTONTURBIN PELTON
TURBIN PELTON
 
Pltg pdf
Pltg pdfPltg pdf
Pltg pdf
 
Pengetahuan Dasar Motor Listrik ( Motor AC 1 Fasa , Motor AC 3 Fasa , Motor D...
Pengetahuan Dasar Motor Listrik ( Motor AC 1 Fasa , Motor AC 3 Fasa , Motor D...Pengetahuan Dasar Motor Listrik ( Motor AC 1 Fasa , Motor AC 3 Fasa , Motor D...
Pengetahuan Dasar Motor Listrik ( Motor AC 1 Fasa , Motor AC 3 Fasa , Motor D...
 

Semelhante a Perencanaan sistem mekanik pltmh

Ketenagalistrikan 01 kb1
Ketenagalistrikan 01 kb1Ketenagalistrikan 01 kb1
Ketenagalistrikan 01 kb1SPADAIndonesia
 
Ketenagalistrikan 01 kb1
Ketenagalistrikan 01 kb1Ketenagalistrikan 01 kb1
Ketenagalistrikan 01 kb1SPADAIndonesia
 
Pembangkit listrik tenaga mikrohidro
Pembangkit listrik tenaga mikrohidroPembangkit listrik tenaga mikrohidro
Pembangkit listrik tenaga mikrohidroNur Fitryah
 
L2 f009102 mkp
L2 f009102 mkpL2 f009102 mkp
L2 f009102 mkpmadi345
 
Laporan kemajuan pkmkc
Laporan kemajuan pkmkcLaporan kemajuan pkmkc
Laporan kemajuan pkmkcErfan Widodo
 
Bab ii dasar_teori_pembangkit_listrik_te
Bab ii dasar_teori_pembangkit_listrik_teBab ii dasar_teori_pembangkit_listrik_te
Bab ii dasar_teori_pembangkit_listrik_teEnDra Susilo
 
Fisika Terapan (Prakarya) : PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
Fisika Terapan (Prakarya) : PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIRFisika Terapan (Prakarya) : PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
Fisika Terapan (Prakarya) : PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIRAdinda Gifary
 
pembangkit listrik dan konversi energi
pembangkit listrik dan konversi energipembangkit listrik dan konversi energi
pembangkit listrik dan konversi energiHamid Abdillah
 
Perencanaan turbin air
Perencanaan turbin airPerencanaan turbin air
Perencanaan turbin airKhairul Fadli
 
MAKALAH TURBIN AIR. UTILITAS 1 TEKNIK KIMIA
MAKALAH TURBIN AIR. UTILITAS 1 TEKNIK KIMIAMAKALAH TURBIN AIR. UTILITAS 1 TEKNIK KIMIA
MAKALAH TURBIN AIR. UTILITAS 1 TEKNIK KIMIARidha Faturachmi
 
Tugas ekonomi teknik Pembangkit tenaga mikro hidro
Tugas ekonomi teknik Pembangkit tenaga mikro hidroTugas ekonomi teknik Pembangkit tenaga mikro hidro
Tugas ekonomi teknik Pembangkit tenaga mikro hidroFathi Habibu Rahman
 
Makalah ekonomi teknik
Makalah ekonomi teknikMakalah ekonomi teknik
Makalah ekonomi teknikirwan zulkifli
 
Paper sumber daya energi energi nuklir
Paper sumber daya energi energi nuklirPaper sumber daya energi energi nuklir
Paper sumber daya energi energi nuklirN'fall Sevenfoldism
 
Makalah pembangkit listrik tenaga nuklir
Makalah pembangkit listrik tenaga nuklirMakalah pembangkit listrik tenaga nuklir
Makalah pembangkit listrik tenaga nuklirgigih12
 
Makalah pembangkit listrik tenaga nuklir sebagai Kebutuhan Masyarakat
Makalah pembangkit listrik tenaga nuklir sebagai Kebutuhan MasyarakatMakalah pembangkit listrik tenaga nuklir sebagai Kebutuhan Masyarakat
Makalah pembangkit listrik tenaga nuklir sebagai Kebutuhan MasyarakatSahat Tua
 

Semelhante a Perencanaan sistem mekanik pltmh (20)

Turbin pelton
Turbin peltonTurbin pelton
Turbin pelton
 
Ketenagalistrikan 01 kb1
Ketenagalistrikan 01 kb1Ketenagalistrikan 01 kb1
Ketenagalistrikan 01 kb1
 
Ketenagalistrikan 01 kb1
Ketenagalistrikan 01 kb1Ketenagalistrikan 01 kb1
Ketenagalistrikan 01 kb1
 
Pembangkit listrik tenaga mikrohidro
Pembangkit listrik tenaga mikrohidroPembangkit listrik tenaga mikrohidro
Pembangkit listrik tenaga mikrohidro
 
L2 f009102 mkp
L2 f009102 mkpL2 f009102 mkp
L2 f009102 mkp
 
Picohydro
PicohydroPicohydro
Picohydro
 
Makalahherusetiawan
MakalahherusetiawanMakalahherusetiawan
Makalahherusetiawan
 
Laporan kemajuan pkmkc
Laporan kemajuan pkmkcLaporan kemajuan pkmkc
Laporan kemajuan pkmkc
 
Bab ii dasar_teori_pembangkit_listrik_te
Bab ii dasar_teori_pembangkit_listrik_teBab ii dasar_teori_pembangkit_listrik_te
Bab ii dasar_teori_pembangkit_listrik_te
 
Fisika Terapan (Prakarya) : PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
Fisika Terapan (Prakarya) : PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIRFisika Terapan (Prakarya) : PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
Fisika Terapan (Prakarya) : PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR
 
Poer poin ank sma
Poer poin ank smaPoer poin ank sma
Poer poin ank sma
 
pembangkit listrik dan konversi energi
pembangkit listrik dan konversi energipembangkit listrik dan konversi energi
pembangkit listrik dan konversi energi
 
Perencanaan turbin air
Perencanaan turbin airPerencanaan turbin air
Perencanaan turbin air
 
MAKALAH TURBIN AIR. UTILITAS 1 TEKNIK KIMIA
MAKALAH TURBIN AIR. UTILITAS 1 TEKNIK KIMIAMAKALAH TURBIN AIR. UTILITAS 1 TEKNIK KIMIA
MAKALAH TURBIN AIR. UTILITAS 1 TEKNIK KIMIA
 
Tugas ekonomi teknik Pembangkit tenaga mikro hidro
Tugas ekonomi teknik Pembangkit tenaga mikro hidroTugas ekonomi teknik Pembangkit tenaga mikro hidro
Tugas ekonomi teknik Pembangkit tenaga mikro hidro
 
Makalah ekonomi teknik
Makalah ekonomi teknikMakalah ekonomi teknik
Makalah ekonomi teknik
 
Paper sumber daya energi energi nuklir
Paper sumber daya energi energi nuklirPaper sumber daya energi energi nuklir
Paper sumber daya energi energi nuklir
 
Makalah pembangkit listrik tenaga nuklir
Makalah pembangkit listrik tenaga nuklirMakalah pembangkit listrik tenaga nuklir
Makalah pembangkit listrik tenaga nuklir
 
Makalah pembangkit listrik tenaga nuklir sebagai Kebutuhan Masyarakat
Makalah pembangkit listrik tenaga nuklir sebagai Kebutuhan MasyarakatMakalah pembangkit listrik tenaga nuklir sebagai Kebutuhan Masyarakat
Makalah pembangkit listrik tenaga nuklir sebagai Kebutuhan Masyarakat
 
Makalah plta
Makalah pltaMakalah plta
Makalah plta
 

Último

Metode numerik Bidang Teknik Sipil perencanaan.pdf
Metode numerik Bidang Teknik Sipil perencanaan.pdfMetode numerik Bidang Teknik Sipil perencanaan.pdf
Metode numerik Bidang Teknik Sipil perencanaan.pdfArvinThamsir1
 
TEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdf
TEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdfTEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdf
TEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdfYogiCahyoPurnomo
 
4. GWTJWRYJJJJJJJJJJJJJJJJJJWJSNJYSRR.pdf
4. GWTJWRYJJJJJJJJJJJJJJJJJJWJSNJYSRR.pdf4. GWTJWRYJJJJJJJJJJJJJJJJJJWJSNJYSRR.pdf
4. GWTJWRYJJJJJJJJJJJJJJJJJJWJSNJYSRR.pdfAnonymous6yIobha8QY
 
MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++
MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++
MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++FujiAdam
 
Materi Asesi SKK Manajer Pelaksana SPAM- jenjang 6.pptx
Materi Asesi SKK Manajer Pelaksana SPAM- jenjang 6.pptxMateri Asesi SKK Manajer Pelaksana SPAM- jenjang 6.pptx
Materi Asesi SKK Manajer Pelaksana SPAM- jenjang 6.pptxarifyudianto3
 
MODUL AJAR PENGANTAR SURVEY PEMETAAN.pdf
MODUL AJAR PENGANTAR SURVEY PEMETAAN.pdfMODUL AJAR PENGANTAR SURVEY PEMETAAN.pdf
MODUL AJAR PENGANTAR SURVEY PEMETAAN.pdfihsan386426
 
Manual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptx
Manual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptxManual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptx
Manual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptxRemigius1984
 
Strategi Pengembangan Agribisnis di Indonesia
Strategi Pengembangan Agribisnis di IndonesiaStrategi Pengembangan Agribisnis di Indonesia
Strategi Pengembangan Agribisnis di IndonesiaRenaYunita2
 
10.-Programable-Logic-Controller (1).ppt
10.-Programable-Logic-Controller (1).ppt10.-Programable-Logic-Controller (1).ppt
10.-Programable-Logic-Controller (1).ppttaniaalda710
 

Último (9)

Metode numerik Bidang Teknik Sipil perencanaan.pdf
Metode numerik Bidang Teknik Sipil perencanaan.pdfMetode numerik Bidang Teknik Sipil perencanaan.pdf
Metode numerik Bidang Teknik Sipil perencanaan.pdf
 
TEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdf
TEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdfTEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdf
TEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdf
 
4. GWTJWRYJJJJJJJJJJJJJJJJJJWJSNJYSRR.pdf
4. GWTJWRYJJJJJJJJJJJJJJJJJJWJSNJYSRR.pdf4. GWTJWRYJJJJJJJJJJJJJJJJJJWJSNJYSRR.pdf
4. GWTJWRYJJJJJJJJJJJJJJJJJJWJSNJYSRR.pdf
 
MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++
MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++
MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++
 
Materi Asesi SKK Manajer Pelaksana SPAM- jenjang 6.pptx
Materi Asesi SKK Manajer Pelaksana SPAM- jenjang 6.pptxMateri Asesi SKK Manajer Pelaksana SPAM- jenjang 6.pptx
Materi Asesi SKK Manajer Pelaksana SPAM- jenjang 6.pptx
 
MODUL AJAR PENGANTAR SURVEY PEMETAAN.pdf
MODUL AJAR PENGANTAR SURVEY PEMETAAN.pdfMODUL AJAR PENGANTAR SURVEY PEMETAAN.pdf
MODUL AJAR PENGANTAR SURVEY PEMETAAN.pdf
 
Manual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptx
Manual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptxManual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptx
Manual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptx
 
Strategi Pengembangan Agribisnis di Indonesia
Strategi Pengembangan Agribisnis di IndonesiaStrategi Pengembangan Agribisnis di Indonesia
Strategi Pengembangan Agribisnis di Indonesia
 
10.-Programable-Logic-Controller (1).ppt
10.-Programable-Logic-Controller (1).ppt10.-Programable-Logic-Controller (1).ppt
10.-Programable-Logic-Controller (1).ppt
 

Perencanaan sistem mekanik pltmh

  • 1. 1 No Kode: DAR2/BIDANG STUDI/001/2/2018 BIDANG KAJIAN 1 Studi Kelayakan dan Perencanaan Hidrolis Komponen PLTMH Program Pendidikan Profesi Guru (PPG) Penulis: Dr. Johar Maknun, M,Si. Drs. Sukadi, M.Pd., MT. PPG DALAM JABATAN KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI 2018 Hak cipta@ Direktorat Pembelajaran, Dit Belmawa, Kemenristekdikti RI, 2018
  • 2. 2 MODUL 4: PERENCANAAN SISTEM MEKANIK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDRO (PLTMH) Penulis Dr. Johar Maknun, M.Si.
  • 3. 3 Daftar Isi Daftar Isi A. Pendahuluan B. Petunjuk Belajar C. Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan D. Sub Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan E. Pokok-Pokok Materi F. Uraian Materi 1. Perancangan Turbin Air 2. Perancangan Tata Letak Turbin di Lokasi G. Rangkuman H. Tugas I. Tes Formatif J. Kunci Jawaban Daftar Pustaka
  • 4. 4 A. Pendahuluan Sejak tahun 2005 pemerintah mulai memfokuskan lebih sistematis pada energi terbarukan. Aplikasi energi terbarukan di Indonesia saat ini berlangsung di bidang tenaga air, energi panas bumi, bio-energi, energi angin, energi surya, dan energi pasang surut. Dalam Cetak Biru Pengelolaan Energi Nasional 2005-2025 (2005) menunjukkan bahwa ada pemanfaatan yang belum jelas dari sumber energi terbarukan: kapasitas terpasang hanya sebagian kecil dari potensi sumber energi terbarukan yang berbeda. Untuk Micro Hydro Power (MHP) ini adalah 18%, tetapi untuk energi terbarukan lain bahkan jauh lebih rendah, Untuk aplikasi biomassa ini hanya 0,6%.UU Energi Nomor 30 Tahun 2007 merupakan dasar hukum energi kebijakan pasokan Indonesia untuk melayani kebutuhan energi nasional, prioritas kebijakan pengembangan energi, kebijakan pemanfaatan sumber daya energi nasional dan saham energi nasional. Hukum menyatakan bahwa setiap warga negara Indonesia memiliki hak untuk mengakses sumber-sumber energi modern. Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) merupakan salah satu pembangkit listrik yang menggunakan energi terbarukan berupa air. Salah satu keunggulan dari pembangkit ini adalah responnya yang cepat sehingga sangat sesuai untuk kondisi beban puncak maupun saat terjadi gangguan di jaringan. Selain kapasitas daya keluarannya yang paling besar diantara energi terbarukan lainnya, pembangkit listrik tenaga air ini juga telah ada sejak dahulu kala. Berikut ini merupakan penjelasan singkat mengenai pembangkit listrik tenaga air serta keberadaan potensi energi air yang masih belum digunakan. PLTMH bekerja ketika air dalam jumlah dan ketinggian tertentu dijatuhkan dan menggerakan kincir yang ada di dalam turbin PLTMH. Putaran turbin yang bertenaga tersebut digunakan untuk menggerakan alternator atau generator hingga menghasilkan listrik. Listrik yang dihasilkan dialirkan melalui kabel listrik ke rumah- rumah penduduk atau pabrik. Jadi PLTMH mengubah tenaga gerak yang berasal dari air menjadi listrik. Untuk menghasilkan energi listrik tentunya harus menggunakan peralatan yang tepat dan tidak seadanya karena listrik berbahaya.
  • 5. 5 Komponen pokok yang dibutuhkan dalam sebuah instalasi PLTMH terdiri dari 1. Komponen sipil 2. Peralatan elektro mekanikal 3. Transmisi dan distribusi listrik Peralatan elektro-mekanikal adalah semua peralatan yang dipergunakan untuk merubah energi air menjadi listrik. Peralatan utamanya terdiri dari: 1. Turbin, merupakan peralatan mekanik yang mengubah tenaga air menjadi mekanik (tenaga putar/ gerak). Ada beberapa jenis turbin yang digunakan di dalam PLTMH sesuai dengan debit dan tinggi jatuh air, yaitu turbin pelton, turbin cross flow, turbin propeler turbin open plum dan pump as turbin (PAT) 2. Alternator atau generator merupakan peralatan mekanik yang berfungsi mengubah tenaga gerak putar menjadi listrik. Alternator digerakan oleh turbin dengan bantuan sabuk pemutar. Untuk menjaga kestabilan putaran alternator, di antara turbin dan alternator sering dipasang roda gila (fly wheel). 3. Panel atau Peralatan Pengontrol Listrik, biasanya merupakan peralatan elektrik yang berbentuk kotak dan dipasang di dinding. Panel berisi peralatan elektronik untuk mengatur listrik yang dihasilkan alternator/ generator. 4. Jaringan kabel listrik, merupakan jaringan kabel listrik yang menyalurkan listrik dari rumah pembangkit ke pelanggan (PLN, rumah-rumah, atau pabrik). Gambar 4.1 Sistem Elektro – Mekanikal PLTMH
  • 6. 6 B. Petunjuk belajar 1. Baca semua isi dan petunjuk pembelajaran modul mulai halaman judul hingga akhir modul ini. Ikuti semua petunjuk pembelajaran yang harus diikuti pada setiap Kegiatan Belajar 2. Belajar dan bekerjalah dengan penuh tanggung jawab dan sepenuh hati, baik secara kelompok maupun individual sesuai dengan tugas yang diberikan. 3. Kerjakan semua tugas yang diberikan dan kumpulkan sebanyak mungkin informasi yang dibutuhkan untuk meningkatkan pemahaman Anda terhadap modul ini. 4. Jagalah keselamatan dan keamanan kerja dan peralatan baik di kelas, laboratorium maupun di lapangan. 5. Laporkan semua pengalaman belajar yang Ana peroleh baik tertulis maupun lisan sesuai dengan tugas setiap modul. C. Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan Setelah mempelajari kegiatan belajar ini Anda akan dapat merancang sistem mekanik pembangkit listrik tenaga hidro D. Sub Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan Setelah mempelajari kegiatan belajar ini Anda akan dapat: 1. Merancang turbin air 2. Merancang tata letak turbin di lokasi E. Pokok-Pokok Materi 1. Perancangan Turbin Air 2. Perancangan Tata Letak Turbin di Lokasi F. Uraian Materi 1. Perancangan Turbin Air a. Jenis Turbin Air Turbin modern dapat dibagi dalam dua klasifikasi utama, yaitu:
  • 7. 7 a. Turbin Impuls Jenis turbin ini, runner berputar karena adanya pukulan dari pancaran air yang memiliki kecepatan, dimana tekanan telah dikumpulkan dari tekanan ketinggian pada saat pemancaran dari nozzle. Untuk jenis ini, tekanan pada setiap sisi sudut geraknya/runnernya “bagian turbin yang berputar”- sama. Termasuk dalam turbin jenis ini adalah: a) Turbin Crossflow b) Turbin Pelton c) Turbin Turgo Turbin impuls memanfaat energi kinetik fluida, terutama dipengaruhi tekanan air (beda tinggi). Air yang jatuh bekerja hanya pada beberapa bagian runner. Seluruh energi hidrolis diubah menjadi energi kinetik. Tidak terjadi perubahan tekanan pada air sebelum dan sesuah melewati runner. Runner adalah bagian utama turbin yang mengubah energi hidrolis menjadi energi kinetis (putaran). Gambar 4.1 Turbin Impuls
  • 8. 8 b. Turbin Reaksi Jenis turbin ini, runner berputar karena adanya tekanan dari aliran air. Termasuk dalam turbin jenis reaksi adalah: a) Turbin Francis b) Turbin Propeller Yang termasuk jenis turbin propeller : a) Turbin Kaplan b) Diagonal Mixed Flow c) Turbin Tubular d) Turbin Straight Flow (Tipe Package) Berdasarkan pada penyusunan batang, turbin diklasifikasikan ke dalam dua tipe yaitu: a) Batang Horisontal (H-shaft) b) Batang Vertikal (V-shaft) Mengacu pada output yang dibutuhkan, head efektif dan aliran air (debit air) yang ada, jenis-jenis turbin berikut mungkin dapat digunakan untuk pembangkit listrik tenaga air skala mikro atau kecil untuk pelistrikan pedesaan. (1) Turbin Horizontal Pelton (2) Turbin Horizontal Francis (3) Turbin Crossflow (4) Turbin Tubular terdiri dari: (a) Turbin tubular S-type (b) Turbin tubular vertical (c) Turbin Runner rotor integrated (d) Turbin propeller vertical (e) Turbin propeller horizontal (5) Turbin Turgo impulse (6) Turbin Reverse pump terdiri dari : (a) Tipe propeller vertical (b) Tipe propeller horizontal (c) Tipe Submerged pump
  • 9. 9 Sedangkan berdasarkan daerah operasinya, turbin air dapat diklasifikasikan menjadi: a) Turbin air untuk High-head b) Turbin air untuk Medium-head c) Turbin air untuk Low-head Turbin reaksi memanfaatkan energi gravitasi pada fluida, terutama dipengaruhi oleh debit air. Seluruh bagian runner ditenggelamkan / dipenuhi oleh air. Terdapat perbedaan tekanan air, dimana tekanan sebelum melewati runner lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan air setelah melewati runner. Gambar 4.1 Turbin Reaksi
  • 10. 10 b. Output dari turbin dapat dihitung dengan rumus berikut: dimana; Pmax : output maksimum (kW) He : head efektif (m) Qmax : debit maksimum (m3/s) ɳt : efisiensi maksimum turbin (%) c. Batasan dan Penggunaan Turbin Setiap turbin memiliki aplikasi dengan batas spesifiknya masing-masing. Adalah mungkin, bahwa tipe turbin yang berbeda tersebut layak untuk suatu pembangkit. Penawaran dari pabrikan yang berbeda harus dibandingkan dahulu. Dalam banyak kasus, pertimbangan ekonomi cukup menentukan dalam pemilihan turbin. Penentuannya tidak selalu jelas dan mudah dan memerlukan pengetahuan mengenai karakteristik spesifik turbin. Terdapat sumber-sumber diagram dan rekomendasi aplikasi yang berbeda untuk memilih tipe turbin yang sesuai. Pabrikan turbin besar dan kecil menyajikan program pabrikasi turbin mereka pada diagram pemilihan. Gambar 4.2 Aplikasi untuk batasan umum tipe-tipe turbin air (sumber: MHPG Publication Vol. 11)
  • 11. 11 Seperti dilihat pada Gambar 4.2, turbin air jenis pelton hanya cocok dipergunakan untuk kondisi head yang tinggi (turbin impuls). Sedangkan turbin air jenis propeller / kaplan lebih cocok dipergunakan untuk head yang rendah dengan debit yang lebih besar (turbin reaksi). Turbin crossflow berada di area pertengahan, dengan head yang tidak terlalu tinggi dan flow yang juga tidak terlalu besar. Sedangkan turbin Francis dapat mencakup luasan yang sangat besar, dengan catatan tiap turbin didisain untuk satu keperluan yang spesifik. Gambar 4.3 Contoh penaksiran cepat untuk tipe dan kecepatan turbin yang sesuai untuk fungsi head dan debit d. Karakteristik Turbin Air 1) Pengertian Umum Spesifikasi disain berikut ini harus diketahui untuk mendapatkan ukuran turbin yang akurat untuk instalasi: a) efisiensi turbin pada debit puncak dan debit sebagian b) kecepatan turbin c) kinerja turbin pada kondisi beban sebagian, overload dan runaway d) ukuran dimensi runner dan turbin Spesifikasi-spesifikasi ini dikembangkan dari pengukuran di laboratorium dengan cara model turbin disambungkan ke brake dan throttled stepwise mulai 1. Tarik garis yang menghubungkan design head dan 2. Buat garis tegak lurus garis 1 dan mengarah pada 3. Panjangkan garis 2 sehingga didapat jenis turbin yang cocok
  • 12. 12 speed power P torque T Flow Q rated speed speed speed speed efficiency  run away speed  opt nr Tr Qr nru dari kecepatan run-away sampai berhenti. Headnya tetap konstan. Semua parameter (debit, tenaga putaran dan daya) diukur untuk setiap titik dan dihitung efisiensinya. Prosedur yang sama diulangi untuk bukaan guide vane yang berbeda untuk mendapatkan mendapatkan karakteristik turbin yang lengkap. Dalam istilah praktis, kecepatan variabel seperti pada grafik di atas hanya akan terjadi pada pembangkit yang berdiri sendiri (tidak tersambung dengan jaringan) tanpa governor, atau turbin pada saat kondisi start-up, shut-down dan run-away (pemutusan hubungan mendadak dari beban). Bagaimanapun, untuk pemilihan turbin yang akurat dan prediksi kinerjanya, penting untuk mengetahui debit dan efisiensi selain daripada kecepatan nominal karena kondisi pembangkit aktual akan sangat sulit bersesuaian sepenuhnya dengan data disain mesin (= nilai dasar). Pemilihan sebuah turbin air yang baik tergantung pada: a) Head yang tersedia b) Debit air yang tersedia Keterangan: Flow = Debit air [m^3/s] Torque = Torsi pada shaft runner [Nm] Power = Daya terbangkitkan [W] Efficiency = Efisiensi Turbin [%] perbandingan antara daya hidrolis dgn daya yang dihasilkan turbine Speed = Putaran runner [rpm] Rated speed = Putaran desain [rpm] Run-away speed = Putaran runner saat tidak dihubungkan dengan beban Gambar 4.4 Mengukur Karakteristik Turbin Dengan Menghentikan Turbin Dari Kecepatan Run-Away Sampai Berhenti (Posisi Guide Vane Konstan)
  • 13. 13 Tabel 4.1 Pengelompokan Turbin Impuls dan Turbin Reaksi Runner Turbin Head High Medium Low Impuls Single Pelton Multi-jet Crossflow Multi-jet Pelton Crossflow Reaksi Francis Pump-as turbin Propeller Mengacu pada tabel dan gambar tersebut, konsumen dapat memilih jenis turbin,mana yang paling sesuai untuk kondisi yang nyata dari lokasi termasuk total biaya dari pekerjaan sipil dan peralatan. Pada saat ini, bagaimanapun, adalah dianjurkan untuk menggunakan “Turbin Crossflow”, dimana disain dan pembuatannya di Indonesia, karena disain kelayakan dari “Turbin Crossflow” dapat dilakukan dengan menggunakan data model tes yang ada dan biaya perbandingannya rendah.
  • 14. 14 Gambar 4.5 Jenis Penggunaan (seleksi) turbin Pompa terbalik dapat juga digunakan sebagai turbin pompa terbalik dengan membalik arah putaran, jika karakteristik dari pompa air, yang tersedia di pasar, dicocokkan dengan secara teliti ke turbin yang dibutuhkan dari kondisi lokasi (head, debit, output, efisiensi,kecepatan rotasi dll.). Bagaimanapun, sebagaimana kondisi lokasi dari setiap pembangkit listrik yang tidak selalu sama dan kecocokan dari karakteristik pompa dengan pengajuan turbin adalah sulit, pemilihan dari standar pompa untuk turbin akan dibuat secara sangat hati-hati. Pada kasus karakteristik sesuai dengan baik antara pompa dan turbin, penggunaan pompa terbalik dianjurkan dan biaya seperti mesin akan menjadi lebih murah. Pada masa mendatang jenis-jenis turbin lain yang akan dipilih menjadi lebih luas karena jenis-jenis turbin lain juga dapat dibuat dengan disain kelayakan dan kemampuan pabrikasi di Indonesia dalam waktu dekat.
  • 15. 15 Tabel 4.2 Jenis dan Karakteristik untuk setiap Tipe Turbin Air
  • 16. 16 Tabel 4.3 Jenis dan Karakteristik untuk setiap Tipe Turbin Air
  • 17. 17 2) Hill Chart Ini memungkinkan untuk menggabungkan efisiensi dan debit versus kurva kecepatan dalam satu grafik. Yaitu hill chart turbin. Ini menunjukkan karakteristik kecepatan debit dan kurva untuk efisiensi yang sama dari mesin unit. Hill chart berlaku untuk semua turbin yang sama secara geometris. Ini berarti bahwa turbin yang diukur adalah didisain sama persis tetapi dengan skala yang berbeda. Skalanya merupakan rasio antara diameter runner. Karakteristik turbin yang menyeluruh ditampilkan dalam hill chart, yaitu menggambarkan kinerja turbin secara lengkap. Gambar 4.6 Contoh Hill Grafik Untuk Turbin Propeller Turbin sering tidak beroperasi dengan debit dasar sebagai contoh selama musim kemarau dikarenakan tidak terdapatnya cukup air atau konsumen tidak memerlukan daya puncak selama waktu tertentu. Gambar di bawah ini menunjukkan efisiensi beban sebagian dari berbagai desain turbin. 3) Efisiensi Turbin Saat Pasokan Air Berkurang Dalam sebuah perencanaan pembangunan PLTMH tentu saja diharapkan sumber air selalu cukup tersedia, namun ada kalanya sumber air sebagai sumber
  • 18. 18 tenaga berkurang (misalnya pada musim kemarau). Berikut tabel yang memperlihatkan pengaruh besarnya pasokan air dan hubungannya dengan efisiensi turbin. Gambar 4.7 Effisiensi Turbin dengan Pasokan Air Hanya Sebagian e. Rumus dan Persamaan Daya Turbin 1) Daya Hidrolis Secara Teoritis Persamaan 1:  Phydr  Q   g Hn dimana; Phydr = daya hidrolik dalam Watt [W], tidak mempertimbangkan pengurangan oleh efisiensi peralatan (turbin, generator,dll.)
  • 19. 19 Q = debit dalam m3 /detik ρ = kekentalan air = kira-kira 1000 kg/m3 g = percepatan gravitasi = 9.81 m/s2 Hnett = tinggi jatuh bersih dalam meter [m] 2) Output Daya Listrik Turbin air mengkonversikan tekanan air menjadi daya mekanik poros, yang dapat digunakan untuk memutar generator listrik, atau mesin yang lain. Daya yang tersedia sebanding dengan hasil dari tinggi jatuh (head) dan kecepatan aliran. Persamaan 1 menggambarkan daya hidrolik yang tersedia di turbin. Bagaimanapun, perubahan energi di turbin (hidrolik menjadi mekanik) dan di dalam generator (mekanik menjadi elektrik) selalu berhubungan dengan kehilangan energi. Hal ini ditunjukkan dengan istilah efisiensi, dimana rasio antara daya output dan daya input (untuk mesin pembangkitan). Dengan demikian, output elektrik dari skema PLTMH dapat diperlihatkan sebagai berikut: Persamaan 2 : atau Persamaan 3: dimana: Pel = output daya elektrik dalam Watt [W] = keseluruhan efisiensi dari peralatan Gambar 4.8 Gambaran besarnya kerugian(loses) pada sistem PLTMH. Contoh sebuah sistem PLTMH dengan efisiensi total 50.2%  Pel  Phydr total  Pel  Q   g Hn total  total
  • 20. 20 3) Perencanaan Turbin Crossflow Turbin crossflow SKAT – T12, T13 dan T14 didisain untuk kondisi operasi yang berat dengan daya tahan dan umur yang panjang. Konstruksinya sederhana dan dapat dibuat di bengkel-bengkel dengan peralatan standar. Turbin crossflow terdiri atas empat bagian utama: nosel, runner, guide vane dan casing (rumah turbin). Air dialirkan masuk turbin melalui pipa pesat berpenampang bulat. Pada ujung pipa pesat, yaitu sebelum masuk ke turbin, dipasang adaptor, tempat perubahan penampang lingkaran menjadi persegi, menjelang masuk rumah turbin. Dari adaptor air masuk ke nosel. Nosel berpenampang persegi dan mengeluarkan pancaran air ke selebar runner. Bentuk pancaran adalah persegi, lebar dan tidak terlalu tebal. Sebelum mencapai runner, aliran disesuaikan kecepatan masuk dan sudut masuknya. Konstruksi runner terdiri dari dua buah pinggiran sejajar yang disatukan pada lingkar luarnya oleh sejumlah sudu. Sudu-sudu diperkuat oleh piringan tambahan yang dilas setiap 10-15 cm sepanjang runner. Gambar 4.9 Penampang Aliran di Sisi Masuk Turbin Pada gambar 4.9 terlihat penampang aliran yang berbeda-beda disepanjang lintasannya dari pipa pesat sampai rumah turbin. Sisi pemasukan turbin melayani penyesuaian aliran diakhir adaptor persegi menjadi pola aliran yang optimal diluasan masuk runner. Turbin crossflow mudah untuk difabrikasi dan ditawarkan oleh banyak pabrikan (misalnya Ossberger dan Volk di Jerman). SKAT dan BYS (Nepal) mengembangkan disain berbiaya rendah dan mempublikasikannya (MHPG
  • 21. 21 Publication Volume 3 dan 4) sekitar tahun 1980. Beberapa turbin telah dibuat di Nepal dan di Indonesia. Pada tahun 1990 disain turbin yang disempurnakan dan lebih efisien yaitu Model T14/T15 dikembangkan dan sekarang digunakan. Gambar 4.10 Batas Aplikasi Turbin Cross Flow T15 dengan Diameter 300 (sumber: ENTEC) a) Karakteristik turbin crossflow: (1) Variabel penting: Diameter runner (D) dan lebar guide vane (Bo). (2) Dapat diproduksi dengan menggunakan bantuan mesin-mesin konvensional (mesin bubut, frais, las, kerja bangku) (3) Sudah banyak pabrikan lokal yang berpengalaman untuk memproduksi turbin tersebut, sehingga harganya relatif cukup murah. (4) Effisiensi yang dicapai secara teori hanya bisa mencapai 87 % Dengan mengubah lebar Bo, turbin crossflow dapat dipakai untuk kondisi debit yang berbeda. Apalagi bila dikombinasikan dengan mengubah ukuran diameter runner.
  • 22. 22 b) Komponen Utama Turbin Crossflow: (1) Housing, sebagai dudukan runner dan guide vane, pengarah aliran. Gambar 4.11 Housing (2) Runner, berupa bilah-bilah pelat (dgn kontur tertentu) memanjang yang dilas pada side disk dan poros runner Bagian utama dari sebuah turbin adalah runner. Bilah runner (blade) terbuat dari bajadengan kekuatan tarik yang tinggi (high tensile steel) yang dilas pada lingkar luar dua buah piringan sejajar. Aliran air yang terpancar dari nosel membentur runner sehingga berputar. Disini terjadi perubahan energi kinetic air menjadi daya poros turbin yang akan ditransmisikan ke generator. Runner dan poros yang merupakan dudukan blade, kita kenal sebagai rotor, harus balance pada saat dirakit. Gambar 4.12 Runner
  • 23. 23 (3) Guide Vane, berfungsi sebagai valve, bentuknya seperti airfoil pada sayap pesawat udara. Guide-vane adalah sebuah katup untuk mengatur membuka dan menutup turbin sekaligus mengatur jumlah air yang masuk ke runner. Gambar 4.12 Guide-vane (4) Casing Casing turbin berfungsi untuk mengarahkan air ke runner. Pada bagain bawah casing turbin terdapat baut untuk mengunci turbin dengan chassis yang ditanam pada pondasi.Konstruksi rumah turbin harus memperhatikan kemudahan untuk melakukan inspeksi dan perawatan pada turbin air. Gambar 4.12 Casing (5) Bantalan (Bearing) Kiri-kanan poros turbin duduk pada bantalan (bearing). Bantalan berfungsi untuk menyangga poros dan agar poros dapat berputar dengan lancer. Bantalan yang digunakan adalah jenis spherical roller bearing dengan adaptor sleeve.
  • 24. 24 Adaptot sleeve berfungsi untuk mengunci bantalan dengan poros. Pelumasan bantalan memakai gemuk (grease) yang relative bebas perawatan dan tahan lama. Gambar 4.13 Bantalan (Bearing) Gambar 4.14 Gambar susunan utama turbin cross flow
  • 25. 25 Gambar 4.15 Ukuran-ukuran utama turbin crossflow. Contoh T14 dengan D 200 x Bo 400 c) Karakteristik Turbin Crossflow Dibandingkan jenis turbin lainnya, turbin crossflow memiliki disain dan konstruksi yang sederhana, instalasi dan perawatan yang mudah, serta investasi dan biaya perawatan yang rendah. Tinggi air jatuh (head) yang digunakan diatas 3 m sampai dengan 50 m. Kapasitas debit air yang digunakan antara 25 – 1500 liter/s, dan daya yang dapat dihasilkan antara 2 – 200 kW. Efisiensi turbin crossflow rata-rata berkisar 65% - 75% dan bisa mencapai 80%, namun pada posisi guide vane < 40% posisi max, efisiensinya akan turun sampai 30%. Disamping itu umur turbin crossflow panjang, karena komponen-komponennya yang relatif tahan aus dan kecil kemungkinan untuk terjadi kavitasi yang dapat merusak kinerja turbin. Gambar 4.16 Grafik Efisiensi Turbin Crossflow Terhadap Debit Air
  • 26. 26 Keterangan singkat tentang disain turbin crossflow T-13 dan T-14, dimana didisain dan dibuat di Indonesia menurut kepada data kelayakan disain, adalah diperlihatkan dibawah. Disain detail akan diacukan pada lembar disain dari yang membuat. Disain akan dilakukan dalam prosedur berikut: Data dasar dari T-13 dan 14 yang diperoleh dari hasil tes model. Diameter turbin: 300mm Jumlah bilah runner: 28nos. Satuan kecepatan: 133 rpm (1) Untuk mendapatkan data dasar untuk nilai debit air (m3/det), head (m) dari level air pada bak penenang dan pusat turbin (atau saluran pembuangan air jika didisain sebagai kasus khusus) dari disain sipil. (2) Untuk menghitung head efektif dari head kotor dengan mengurangi head loss dari penstock (gesekan dan turbulen). (3) Untuk menghitung tenaga hidrolik efektif dan output batang turbin dari debit air, head efektif dan efisiensi turbin. (4) Untuk menghitung lebar runner turbin menurut kepada rekomendasi yang membuat. (5) Untuk menghitung tenaga mekanik ke generator dari efisiensi transmitter tenaga (speed increaser). (6) Untuk menghitung nilai output listrik dari generator (kW). ----Output listrik maksimum. (7) Untuk menghitung kecepatan putaran turbin dari kecepatan spesifik, output batang turbin (pokok 3) dan head efektif. (8) Untuk memilih generator yang sesuai yang ada di pasar dan outputnya (kVA), frekuensi, voltase, faktor tenaga dan kecepatan putaran (frekuensi), mengacu pada katalog fabrikasi generator. (9) Untuk menghitung perbandingan nilai kecepatan putaran dari turbin dan generator. (10) Untuk memilih lebar dan panjang dari belt mengacu pada rekomendasi fabrikasi belt. (11) Untuk menghitung kapasitas dummy load dan kecocokan ELC (Electronic Load (12) Controller) atau IGC (Induction Generator Control) dalam kasus generator induksi.
  • 27. 27 (13) Untuk menghitung diameter dari pulley turbin dan generator. d) Ukuran-ukuran utama sebuah turbin crossflow adalah: (1) Ukuran diameter runner atau disingkat D (2) Ukuran lebar guide vane, biasa disebut sebagai Bo (3) Diameter shaft runner (4) Ukuran-ukuran total turbin Gambar 4.17 Aliran fluida melewati runner crossflow e) Contoh Perhitungan Turbin Crossflow T14 Langkah 1 : Kita harus mengetahui dulu nilai unit mesin turbin yang akan kita hitung. Unit mesin didapat dari hasil pengukuran model turbin yang kemudian dikonversikan melalui rumus-rumus dengan anggapan bahwa turbin tersebut dibuat dengan besaran diameter 1m dan lebar Bo 1m. Dalam contoh ini diketahui bahwa: Data dasar utama dari turbin T14 adalah: N11 = 38 rpm/min Q11 = 0.8 m3 /dtk Eta11 = 76 - 80% Langkah 2 :Kumpulkan data-data hasil survey di lapangan. Data yang dibutuhkan adalah: H = 60 m
  • 28. 28 Q = 600 l/s atau 0.6 m^3/s Langkah 3 : Tentukan diameter runner yang akan dibuat. Perkiraan awal adalah: D = 300 mm atau 0.3 m Langkah 4 : Hitung Lebar Bo m q H D Q B t t t t 323 . 0 8 . 0 60 3 . 0 6 . 0 11          Langkah 5 : Hitung kecepatan putar runner Langkah 6 : Hitung kecepatan bebas beban / runaway speed Langkah 7 : Hitung daya yang terbangkitkan (efisiensi dianmbil 76.5%) kW Q H g P t t t t 270 % 5 . 76 6 . 0 60 81 . 9 1              Langkah 8 : Periksa lagi hasil perhitungan, ubah beberapa variabel jika diperlukan. Dalam hal ini lebar Bo yang asalnya 323mm diubah menjadi 320mm dengan alasan angka 323 lebih sulit diingat oleh operator. Maka dilakukan perhitungan ulang. Debit jika Lebar Guide Vane diubah menjadi 320mm, maka: s l Qt 9 . 594  Daya: Keterangan: Flow, Q = Debit air [m^3/s] Torque, H = Torsi pada shaft runner [Nm] Power, P = Daya terbangkitkan [W] Speed, n = Putaran runner [rpm] Diameter, D = Diameter runner [m] Nr, hr, qr, pr = nilai real di lapangan. rpm n D H n t t t 981 38 3 . 0 60 11 * *       rpm nt 1766 981 8 . 1 8 , 1      8 . 0 60 3 . 0 320 11         t t t t Q q H D Q kW Q H g P t t t t 8 . 267 % 5 . 76 595 . 0 60 81 . 9 1             
  • 29. 29 n11, h11, q11, p11 adalah unit mesin untuk turbin dengan tipe (T14 ) 4) Perencanaan Turbin Turbin Francis dan Pompa Terbalik (Pump As Turbine) Turbin francis merupakan turbin reaksi. Pada turbin francis, air mengalir ke runner dengan arah radial dan keluar dengan arah aksial. Turbin francis dipakai untuk berbagai keperluan (wide range) dengan tinggi air jatuh menengah (medium head). Dibandingkan dengan turbin crossflow dan pelton, turbin frncis kurang populer untuk pembangkit listrik tenaga air dengan daya kecil (PLTMH) karena konstruksinya yang komplek serta tingkat kesulitan dalam pembuatan yang relatif lebih tinggi. Selain penggunaan pompa sebagai turbin (PAT) pada PLTMH untuk head menengah, 10 sampai 50 m, merupakan alternatif yang dapat dipertimbangkan. Hanya saja karena pompa tidak didisain untuk aliran yang terbalik mengakibatkan efisiensi PAT tidak sebaik turbin pada umumnya. Sebuah pompa didisain untuk bekerja pada kecepatan, head dan debit yang konstan, sehingga untuk digunakan sebagai turbin menuntut laju aliran yang konstan sepanjang tahun. Perubahan laju aliran air akan mengakibatkan efisiensi PAT menurun. Gambar 4.18 Pompa Sentrifugal Sebuah PAT didisain untuk bekerja pada tingkat keadaan tertentu (head dan debit air tertentu). Karena tidak dilengkapi dengan guide vane untuk mengatur debit yang dapat masuk turbin,. Apabila debit airnya turun, head dalam pipa pesat juga
  • 30. 30 akan turun sehingga efisiensi serta pengeluaran dayanya akan merosot. Dengan demikian daerah kerja (Hn dan Q) PAT sangat sempit dan spesifik. Hal tersebut menjadi kendala utama dalam penerapan pompa sebagai turbin (PAT). Selain itu karena pompa tidak didisain untuk aliran yang terbalik mengakibatkan efisiensi PAT lebih rendah 3-5% dari titik efisiensi terbaik yang dapat dicapai bila dioperasikan sebagai pompa. Keunggulan system PAT dibanding dengan turbin air adalah lebih murah, sebab pompa standar mudah diperoleh dan suku cadang banyak tersedia di pasaran. Seperti sebuah pompa air yang digunakan sebagai turbin dengan membalikkan putaran dari pompa, pemilihan dari jenis pompa adalah sangat penting. a) Untuk menghitung dan mendapat head efektif (head efektif), debit air, dan tenaga hidrolik bersih sama seperti metode pada pokok 1,2 dan 3 turbin crossflow diatas. b) Untuk memeriksa kecocokan pompa yang ada di pasar, mempertimbangkan titik efisiensi maksimum dari pompa, kecepatan putaran dari motor (generator: batang 2,4 atau 6) karena kopling langsung antara turbin dan generator biasanya diadopsi dari turbin jenis ini. Kecepatan putaran harus mengacu pada Tabel 7.3.1. Pada kasus generator induksi, kecepatan turbin harus sedikit lebih tinggi (yaitu; 2 – 5 %) daripada generator pada nilai frekuensi.(1,550 rpm dari 1,500 rpm). c) Untuk memilih dan memutuskan pompa sebagai turbin, mengacu pada titik efisiensi maksimum pompa, dapat digunakan efisiensi untuk output nyata dari batang turbin karena kisaran dari head titik efisiensi pompa sangat kecil. d) Pemilihan metode akan mengacu pada “Manual Disain untuk Turbin Reverse Pump”. 5) Turbin Pelton Turbin pelton dipakai pada daerah dengan head yang tinggi. Runner turbin pelton dilengkapi dengan mangkok (buckets) pada sekeliling piringannya (disc), yang bekerja karena pancaran air (jet discharge) dari nosel. Penampang konstruksi nosel dan runnernya seperti pada Gambar 4.19.
  • 31. 31 Gambar 4.19 Penampang Nosel dan Runner Pelton a. Nosel b. Jarum nosel c. Sudu d. Pipa saluran 2. Perancangan Tata Letak Turbin di Lokasi a. Pengertian Umum Tata letak turbin secara umum di dalam rumah pembangkit tergantung pada peralatan yang berhubungan dan tinggi permukaan yang dibutuhkan dari poros turbin di atas (atau di bawah) tinggi permukaan saluran pembuang. 1) Turbin impuls memerlukan ventilasi di runner dan harus dipasang di atas permukaan tail race. (Selama banjir tinggi permukaan tail race tidak boleh menjangkau poros turbin untuk menghindari banjir didalam rumah pembangkit akibat kebocoran di shaft turbin). 2) Turbin reaksi memerlukan tinggi permukaan tertentu di atas atau di bawah permukaan air tail yang tergantung pada disain dan tinggi permukaan instalasi untuk mencegah kavitasi runner. Gambar 4.20 Contoh tata letak komponen mekanik (Kondisi siap di kirim)
  • 32. 32 b. Turbin Yang Dihubungkan Secara Langsung Generator, kopling, fly wheel besar bertumpu pada plummer block bearings, kopling ke turbin (kadang-kadang belt drive untuk pengontrol kecepatan/debit) Gambar 4.21 Generator dihubungkan langsung. Ilustrasi saat pelindung roda gila dan kopling dibuka Gambar 4.22 Contoh PLTMH di Dewata: Generator yang dihubungkan langsung dengan fly wheel pada shaft generator. Kontrol debit elektronik dengan sensor kecepatan dan posisi Generator Kopling Generator Turbin Turbin Kopling Roda Gila Kopling Bearing Bearing
  • 33. 33 Gambar 4.23 Contoh PLTMH di Tengpoche Generator yang dihubungkan langsung dengan flywheel pada shaft turbin dan kontrol mekanis yang dihubungkan dengan gearbox c. Turbin Yang Dihubungkan Secara Tidak Langsung Pada disain turbin jika tidak memungkinkan untuk mendapatkan generator untuk dihubungkan langsung maka diperlukan gear box atau belt drive. Parameter utamanya untuk pengukuran adalah rasio transmisi. I = n turbin / n generator Pada daya yang akan ditransmisikan, dimensi dan gaya dari belt dan layout gearbox diberikan oleh pabrikan atau supplier transmisi. Proyek-proyek elektrifikasi di desa hingga 50 kW hampir selalu dapat menggunakan belt. V-belt lebih mudah untuk proses alignment tetapi memiliki efisiensi yang lebih rendah dan lifetime yang lebih pendek daripada flat belts. Jika daya di atas 20-30 kW maka dianjurkan untuk menggunakan flat belts karena kinerjanya yang lebih baik dan juga karena beberapa V-belts harus digunakan dan diganti dalam satu perangkat. Gearbox hanya dianjurkan jika rasio transmisi atau daya (lebih dari 100 - 200 kW) tidak memungkinkan untuk belt drive. Gearbox untuk daya tinggi dan transmisi dengan rasio tinggi memerlukan pendinginan ekstra dengan air blower atau dengan heat exchanger.
  • 34. 34 Contoh turbin yang dihubungkan secara tidak langsung: Gambar 4.24 Generator yang dihubungkan tidak langsung menggunakan flat belt drive pada turbin dan generator Gambar 4.25 Generator dan turbin yang dihubungkan tidak langsung menggunakan flat belt drive dan fly wheel dengan plummer block bearing dan kopling
  • 35. 35 Gambar 4.26 Generator yang dihubungkan tidak langsung menggunakan gear box G. Rangkuman Stasiun Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) merupakan salah satu bentuk energi alternatif yang sangat mungkin untuk dikembangkan di negara - negara dengan sumber air yang tersebar luas seperti di Indonesia. Prinsip kerja PLTMH yang paling utama adalah memanfaatkan semaksimal mungkin energi air yang dapat ditangkap oleh peralatan utamanya yang di sebut turbin/kincir air. Efisiensi kincir air yang dipilih untuk menangkap energi air tersebut menentukan besarnya energi mekanik atau energi poros guna memutar generator listrik. Turbin modern dapat dibagi dalam dua klasifikasi utama, yaitu: a. Turbin Impuls Jenis turbin ini, runner berputar karena adanya pukulan dari pancaran air yang memiliki kecepatan, dimana tekanan telah dikumpulkan dari tekanan ketinggian pada saat pemancaran dari nozzle. Termasuk dalam turbin jenis ini adalah: 1) Turbin Crossflow 2) Turbin Pelton 3) Turbin Turgo
  • 36. 36 b. Turbin Reaksi Jenis turbin ini, runner berputar karena adanya tekanan dari aliran air. Termasuk dalam turbin jenis reaksi adalah: 1) Turbin Francis 2) Turbin Propeller Pemilihan sebuah turbin air yang baik tergantung pada: a. Head yang tersedia b. Debit air yang tersedia Tata letak turbin secara umum di dalam rumah pembangkit tergantung pada peralatan yang berhubungan dan tinggi permukaan yang dibutuhkan dari poros turbin di atas (atau di bawah) tinggi permukaan saluran pembuang. a. Turbin impuls memerlukan ventilasi di runner dan harus dipasang di atas permukaan tail race. (Selama banjir tinggi permukaan tail race tidak boleh menjangkau poros turbin untuk menghindari banjir didalam rumah pembangkit akibat kebocoran di shaft turbin). b. Turbin reaksi memerlukan tinggi permukaan tertentu di atas atau di bawah permukaan air tail yang tergantung pada disain dan tinggi permukaan instalasi untuk mencegah kavitasi runner. H. Tugas Perhitungan Turbin Crossflow T14 Langkah 1: Kita harus mengetahui dulu nilai unit mesin turbin yang akan kita hitung. Unit mesin didapat dari hasil pengukuran model turbin yang kemudian dikonversikan melalui rumus-rumus dengan anggapan bahwa turbin tersebut dibuat dengan besaran diameter 1m dan lebar Bo 0,8m. Dalam contoh ini diketahui bahwa: Data dasar utama dari turbin T14 adalah: N11 = 40 rpm/min Q11 = 0.8 m3 /dtk Eta11 = 76 - 80%
  • 37. 37 Langkah 2: Kumpulkan data-data hasil survey di lapangan. Data yang dibutuhkan adalah: H = 70 m Q = 650 l/s atau 0.65 m^3/s Langkah 3: Tentukan diameter runner yang akan dibuat. Perkiraan awal adalah: D = 300 mm atau 0.3 m I. Tes Formatif Petunjuk: Berilah tanda silang (x) pada jawaban yang paling tepat. 1. Terdapat beberapa peralatan elektro – mekanikal pada PLTMH. Ada peralatan mekanik yang berfungsi mengubah tenaga gerak putar menjadi listrik. Peralatan tersebut adalah .... A. Turbin B. Alternator atau Generator C. Penel D. Jaringan Kabel E. Turbin bearing 2. Pada suatu PLTMH. Jumlah daya listrik yang dapat dibangkitkan pada suatu pusat pembangkit listrik tenaga air adalah .... A. Sebanding dengan ketinggian air jatuh B. Sebanding dengan jarak turbin C. Berbding terbalik dengan ketinggian air jatuh D. Berbanding terbalik dengan jarak turbin E. Tidak bergantung ketinggian air jatuh
  • 38. 38 3. Pada sebuah PLTMH terdapat sebuah alat yang berfungsi untuk mengubah energi hidrolis (baik energi potensial atau energi kinetis) menjadi gerakan mekanis. Peralatan yang mempunyai fungsi tersebut adalah .... A. Turbin B. Alternator C. Penel D. Jaringan Kabel E. Generator 4. Turbin impuls memanfaat energi kinetik fluida, terutama dipengaruhi tekanan air (beda tinggi). Seluruh energi hidrolis diubah menjadi energi kinetik. Bagian dari Turbin Impuls yang mengubah energi hidrolis menjadi energi kinetis adalah .... A. Gide Van B. Runner C. Turbo Impulse D. Distributor E. Cross Flow 5. Pada PLTMH terdapat beberapa jenis turbin yang dapat digunakan. Jenis Turbin yang lebih cocok digunakan untuk head yang rendah dengan debit yang lebih besar adalah .... A. Turbin pelton B. Turbin impuls C. Turbin propeler D. Turbin cossflow E. Turbin francis 6. Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan kekurangan dari jenis turbin untuk suatu desain yang sangat spesifik. Parameter yang dapat mempengaruhi sistem operasi turbin adalah .... A. Tinggi jatuhan air efektif, material, daya B. Tinggi jatuhan air efektif, daya, kecepatan putaran turbin
  • 39. 39 C. Material, daya, kecepatan putaran turbin D. Tinggi jatuhan air efektif, material, kecepatan putaran turbin E. Jumlah air dan kecepatan putaran turbin 7. Debit air pada pipa pesat adalah 100 m3 /detik. Jika tinggi efektif 40 m dan efisiensi turbin 85%, maka daya yang dihasilkan adalah .... (percepatan gravitasi 9,8 m/s2 ) A. 3,332 kW B. 33,32 kW C. 333,2 kW D. 34,00 kW E. 340,0 kW 8. Debit air pada pipa pesat adalah 80 m3 /detik dan tinggi efektif 50 m. Jika massa jenis air 1000 kg/m3 dan percepatan gravitasi 9,8 m/s2 , maka daya hidrolik yang dihasilkan adalah .... A. 37,2 MW B. 37,4 MW C. 38,4 MW D. 39,2 MW E. 40,2 MW 9. Daya hidrolik yang dihasilkan pada suatu PLTMH adalah 40,2 MW. Jika efisiensi generator 90%, maka daya listrik yang dihasilkan adalah .... A. 32,20 MW B. 36,18 MW C. 40, 25 MW D. 42,39 MW E. 44,67 MW 10. Tata letak turbin secara umum di dalam rumah pembangkit tergantung pada peralatan yang berhubungan dan tinggi permukaan. Turbin yang memerlukan ventilasi di runner dan harus dipasang di atas permukaan tail race adalah .... A. Turbin pelton
  • 40. 40 B. Turbin propeler C. Turbin cossflow D. Turbin francis E. Turbin impuls J. Tes Sumatif 1. Berikut adalah beberapa sumber energi: 1) Air terjun 2) Angin 3) Minyak bumi 4) Sinar matahari 5) Batu bara Sumber energi yang merupakan energi alternatif adalah .... A. 1), 2), dan 3) B. 1), 2), dan 4) C. 2), 3), dan 4) D. 2), 4), dan 5) E. 3), 4), dan 5) 2. Energi terbarukan atau energi alternatif memiliki banyak keuntungan. Salah satu keuntungan energi alternatif adalah A. tidak mencemari lingkungan B. sulit digunakan C. harganya mahal D. suatu saat akan habis E. jumlahnya terbatas 3. Indonesia sudah memanfaatkan sumber energi alternatif untuk pembangkit listrik. Sumber energi alternatif yang paling banyak digunakan yaitu . . . . A. Sinar matahari B. Aliran air C. Embusan angin
  • 41. 41 D. Gelombang laut E. Gelombang cahaya 4. Daya yang dihasilkan oleh suatu PLTMH bergantung pada banyak variabel. Besarnya daya yang dihasilkan PLTMH adalah .... A. Berbanding terbalik dengan ketinggian B. Berbanding lurus dengan ketinggian C. Berbanding terbalik dengan massa air D. Tidak bergantung pada jumlah air E. Berbanding terbalik dengan debit aliran 5. Air mengalir dalam pipa pesat yang mempunyai diameter 85 cm (0.85 m) dengan kecepatan 25 m/detik.Berapa laju (debit) aliran volumenya? A. 14,2 m2 /detik B. 15,2 m2 /detik C. 24,5 m2 /detik D. 25,5 m2 /detik E. 44,2 m2 /detik 6. Suatu bentuk energi terbarukan memiliki keunggulan dan kelemahan. Salah satu kelemahan pemakaian energi dari tubin air adalah .... A. Biaya pembangunan mahal B. Menimbulkan polusi suara C. Tergantung cuaca D. Cepat habil E. Sulit digunakan 7. Banyak tenaga ahli yang terlibat dalam pembangunan PLTMH. Tenaga ahli yang bertugas memberikan rekomendasi tentang sistem mekanik adalah .... A. Teknik Arsitektur B. Teknik Elektro C. Sosioteknologi
  • 42. 42 D. Teknik Sipil E. Teknik Mesin 8. Suatu air terjun dengan ketinggian 10 m mengalirkan air dengan debit 20 m3 /detik Berapa daya yang dapat dibangkitkan oleh air terjun tersebut jika ρair = 1000 kg/ m3 ? A. 200 M Watt B. 20 M Watt C. 2 M Watt D. 0,2 M Watt E. 0,02 M Watt 9. Sebelum dilakukan Penyusunan Studi Kelayakan PLTMH, perlu didahului suatu penjajakan awal yang dapat memberikan informasi tentang kemungkinan suatu sungai dipakai sebagai sumber energi PLTMH. Kegiatan yang dilakukan tersebut dikenal dengan istilah .... A. Studi banding B. DED C. Studi kelayakan D. Pra studi kelayakan E. Kajian ilmiah 10. Salah satu kegiatan studi kelayakan teknis dalam penentuan PLTMH adalah membandingkan data sejenis yang telah diperoleh dan diusahakan agar dipilih data yang paling logis. Kegiatan tersebut dilaksanakan pada tahap .... A. Persiapan B. Pengumpulan data dasar C. Survei lapangan D. Kalibrasi data E. Penyusunan laporan
  • 43. 43 11. Data yang harus ada dalam studi kelayakan PLTMH antara lain temperatur, curah hujan dan intensitasnya. Kegiatan untuk memperoleh data tersebut dikenal dengan istilah .... A. Observasi hidrologi B. Observasi geofisika C. Observasi meteorolgi D. Observasi geologi E. Observasi hidrogeologi 12. Debit air pada pipa pesat adalah 50 m3 /detik. Jika tinggi efektif 50 m dan efisiensi turbin 90%, maka daya yang dihasilkan adalah .... (percepatan gravitasi 9,8 m/s2 ) A. 2,205 kW B. 22,05 kW C. 220,5 kW D. 225,0 kW E. 340,0 kW 13. Jenis pembangkit listrik tenaga air dikelompokkan berdasarkan kapasitas daya yang dihasilkan. Pembangkit listrik tenaga air yang menghasilkan daya < 100 kW adalah .... A. PLTA B. PLTM C. PLTS D. PLTN E. PLTMH 14. Tata letak turbin secara umum di dalam rumah pembangkit tergantung pada peralatan yang berhubungan dan tinggi permukaan. Turbin yang memerlukan ventilasi di runner dan harus dipasang di atas permukaan tail race adalah .... A. Turbin pelton B. Turbin propeler
  • 44. 44 C. Turbin cossflow D. Turbin francis E. Turbin impuls 15. Pada sebuah PLTMH terdapat sebuah alat yang berfungsi untuk mengubah energi hidrolis (baik energi potensial atau energi kinetis) menjadi gerakan mekanis. Peralatan yang mempunyai fungsi tersebut adalah .... A. Turbin B. Alternator C. Penel D. Jaringan Kabel E. Generator Daftar Pustaka Anonim, Micro Hydro Power : A Guide to Small-Scale Water Power Systems, ABS Alaskan, 2002 Anonim, Manual Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLMTH), Institut Bisnis dan Ekonomi Kerakyatan, 2005 Dandekar, MM dan Sharma, KN, Pembangkit Listrik Tenaga Air, UI Press, 1991 Harvey, Adam, Micro- hydro Design Manual : A Guide to Small-Scale Water Power Schemes, Intermediate Technology Publication, 1993 Kadir, Abdul, Energi Sumber Daya, Inovasi, tenaga Listrik dan Potensi Ekonomi, UI Press, 1995 Tokyo Electric Power Services Co. dan Nippon Koel Co., Panduan untuk Pembangunan Pembangkit Listrik Mikro-Hidro, Japan International Cooperation Agency, 2003 Wibowo, Catoer, Langkah Pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLMTH), Ford Foundation, Mini Hydro Power Project (MHPP) dan Yayasan Bina Usaha Lingkungan (YBUL), 2005