Uploaded by rizalrezianto14

MAKALAH PTL KELOMPOK 4 IMPLEMENTASI PLTMH (1)

advertisement
MAKALAH
PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro Memanfaatkan Tekanan Air
dan Panel Surya pada Tempat Wudhu Masjid untuk Penghematan Daya
Listrik
Oleh:
Fitriana Khorunnisa
Rizal Rezianto
Sonia Mei Wulandari
Silveria Mutia Ulfa
(5301420009)
(5301420022)
(5301420023)
(5301420029)
TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2022
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH), merupakan penghasil
tenaga listrik dengan skala kecil mengguankan tekanan air sebagai penggerak
contoh saluran irigasi, sungai atau air terjun alam denggan cara memenfaatkan
tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air. Mikro dalam istilah berarti kecil dan
hidro yang memiliki arti air (sebagai sumber energi) turbin dan generator.
Mikrohidro mendapatkan tekanan air dari aliran air yang mempunyai perbedaan
ketinggian tertentu. Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energy
potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik. Bukan hanya faktor geografis
atau tata letak ketinggian melainkan juga memperhatikan besar aliran air, dengan
membendung aliran air sehingga permukaan air menjadi tinggi. Mikrohidro dapat
memanfaatkan ketinggian air yang tidak terlalu besar, misalnya dengan ketinggian
air 2,5 meter dapat menghasilkan listrik 400 watt. Relative kecil energi yang
dihasilkan mikrohidro dibandingkan dengan PLTA skala besar, berimplikasi pada
relatif sederhananya peralatan serta kecilnya areal yang digunakan instalasi dan
pengoperasian mikrohidro. Kelebihan menerapkan mikrohidro untuk mendapatkan
daya listrik yaitu mikrohidro ramah lingkungan atau tidak menimbulkan kerusakan
lingkungan. Mikrohidro dengan PLTA memiliki perbedaan utama yaitu dari tenaga
listrik yang dihasilkan, PLTA dibawah ukuran 200 KW digolongkan sebagai
mikrohidro.
Syarat untuk diimpelentasikan mikrohidro sebagai pembagkit listrik yaitu:
potensi energy air yang melimpah dan terdapat beda tinggi air di suatu wilayah atau
alur sungai, baik berupa terjun, alur sungai yang curam atau aliran air sungai yang
bias dibendung, maka PLTMh dapat dibangun. Berdasarkan uraian tersebut
makalah ini dibuat untuk memberikan gambaran mengenai pembangkit listrik
tenaga mikrohidro yang di implementasikan pada aliran air tempat wudhu pada
setiap masjid, meskipun nantinya hasil tenaga yang dihasilkan sangat kecil, tetapi
tetap mempertimbangkan syarat adanya PLTMh yaitu ketinggian air agar adanya
tekanan yang maksimal pada generator untuk menghasilkan energy yang maksimal
juga.
1.2 Perumusan Masalah
Dengan beberapa permasalahan yang diambil diatas maka didapatkan
perumusan masalah dalam makalah ini yaitu: Menghasilkan daya listrik dengan
memanfaatkan tekanan pada aliran air tempat wudhu pada masjid.
1.3 Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari makalah ini yaitu untuk memasksimalkan pembuatan energy listrik
dengan memanfaatkan tekanan disekitar, yaitu menafaatkan tekanan arus air tempat
wudhu masjid.
Manfaat dari makalah ini adalah:
1. Menimimalisir pemakaian energy listrik PLN untuk kegiatan yang konstan
dalam kehidupan sehari-hari.
2. Mengetahui apakah efisien dari penerapan PLTMh pada tempat wudhu.
3. Membuat tempat wudhu setiap masjid ramah terhadap energi listrik
4. Menghemat pengeluaran dari energy listrik PLN.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Definisi PLTMH
Mikrohidro berasal dari kata mikro dan hidro. Mikro artinya kecil
sedangkan hidro artinya air. Pembangkit Lisrik Tenaga Mikrohidro adalah istilah
yang digunakan untuk instalasi pembangkit listrik yang menggunakan energi air.
Kondisi air yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber daya (resources) penghasil
listrik adalah yang memiliki kapasitas aliran dan ketinggian tertentu serta instalasi.
Pembangkit listrik kecil yang dapat menggunakan tenaga air dengan cara
memanfaatkan tinggi terjunan/head (dalam meter) dan jumlah debit airnya (m3
/detik). Semakin besar kapasitas aliran maupun ketinggiannya dari instalasi maka
semakin besar energi yang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.
PLTMH umumnya merupakan pembangkit listrik jenis run of river dimana head
diperoleh tidak dengan cara membangun bendungan besar, melainkan dengan
mengalihkan aliran air sungai ke satu sisi dari sungai tersebut selanjutnya
mengalirkannya lagi ke sungai pada suatu tempat dimana beda tinggi yang
diperlukan sudah diperoleh. Pembangkit listrik tenaga air dibawah 200 kW
digolongkan sebagai PLTMH.
Mikrohidro dibangun berdasarkan adanya air yang mengalir di suatu daerah
dengan kapasitas dan ketinggian yang memadai. Istilah kapasitas mengacu kepada
jumlah volume aliran air persatuan waktu (flow capacity) sedangan beda ketinggian
daerah aliran sampai ke instalasi dikenal dengan istilah head. Mikrohidro juga
dikenal sebagai white resources dengan terjemahan bebasnya yaitu ”energi putih”.
Sebab instalasi pembangkit listrik seperti ini mengunakan sumber daya yang
disediakan oleh alam dan ramah lingkungan. Suatu kenyataan bahwa alam
memiliki air terjun atau jenis lainnya yang menjadi tempat air mengalir. Dengan
perkembangan teknologi sekarang maka energi aliran air beserta energi dari
pengaruh perbedaan ketinggian dengan daerah tertentu (tempat instalasi yang akan
dibangun) akan dapat diubah menjadi energi listrik.
Persamaan konversinya adalah:
Daya yang masuk = Daya yang keluar + Kehilangan (Loss)
atau
Daya yang keluar = Daya yang masuk × Efisiensi konversi.
Persamaan tersebut biasanya digunakan untuk menggambarkan perbedaan yang
kecil. Daya yang masuk, atau total daya yang diserap oleh skema hidro, adalah
daya kotor (Pgross). Daya yang manfaatnya dikirim adalah daya bersih (Pnet).
Semua efisiensi dari konstruksi dan instalasi dari PLTMH disebut Eo.
Pnet = Pgross ×Eo kWatt
Daya kotor adalah head kotor (Hgross) yang dikalikan dengan debit air (Q) dan
juga dikalikan dengan sebuah faktor percepatan grafitasi (g = 9.8), sehingga
persamaan dasar dari pembangkit listrik adalah:
Pnet = g ×Hgross × Q ×Eo kWatt
Dimana:
Head dalam meter
Debit air dalam m3/s.
Dan Eo terbagi sebagai berikut :
Eo = Ekonstruksi sipil × Epenstock × Eturbin × Egenerator × Esistem
kontrol × Ejaringan × Etrafo
Biasanya :
-
Ekonstruksi sipil
Epenstock
Eturbin
Egenerator
generator)
Esistem control
Ejaringan
Etrafo
: 1.0 - (panjang saluran × 0.002 ~ 0.005)/ Hgross
: 0.90 ~ 0.95 (tergantung pada panjangnya)
: 0.70 ~ 0.85 (tergantung pada tipe turbin)
: 0.80 ~ 0.95 (tergantung pada kapasisitas
: > 0.97
: 0.90 ~ 0.98 (tergantung pada panjang jaringan)
: 0.98
Gambar 1. Skematik Perhitungan Efisiensi PLTMH
Ekonstruksi sipil dan Epenstock biasa diperhitungkan sebagai ‘Head Loss
(Hloss) /kehilangan ketinggian’. Dalam kasus ini, persamaan diatas dirubah ke
persamaan berikut.
Pnet= g ×(Hgross-Hloss) ×Q ×(Eo – Ekonstruksi sipil - Epenstock) kW
Persamaan sederhana ini adalah inti dari semua desain pekerjaan pembangkit
listrik. Ini penting untuk menggunakan unit-unit yang benar.
2.2 Alat dan Bahan
Perancangan alat rancang bangun mini mikrohidro sebagai pembangkit
sederhana dengan memanfaatan arus air kran wudu otomatis menggunakan metode
turbin air vertical, dengan alat-alat yang dibutuhkan dalam penelitian. Tabel 1
menunjukkan beberapa alat bantu yang terdapat pada penelitian ini.
Tabel 1 Peralatan dalam Penelitian
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
Nama Alat
Solder
Obeng
Tang Potong
Tang Jepit
Cutter
Gergaji
Bor
Multimeter
Bahan yang digunakan untuk merancang mesin purwarupa sistem evakuasi dan
peringatan gas beracun berbasis mikrokontroller ditunjukkan pada tabel 2.
Tabel 2 Bahan dalam Penelitian
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Nama Bahan
Arduino Uno
Turbin Generator
Sensor Ultrasonic
Motor Servo
Modul Step up
Relay
Joul thief
Batterai
Kabel, PCB
Modul Charger USB
2.3 Implementasi Sistem
Implementasi Sistem adalah langkah yang dilakukan untuk menyelesaikan
sebuah desain sistem yang ada dalam dokumen desain sistem yang disetujui dan
menguji, memulai, serta menggunakan sistem yang baru atau sistem yang
diperbaiki untuk menggantikan sistem yang lama. Tahapan dalam membuat suatu
sistem haruslah dijelaskan terlebih dahulu langkah atau tahapan dari sistem yang
akan dirancang, sehingga dapat tercapai sistem yang diharapkan atau yang
diinginkan. Tahapan yang dilakukan dalam pembuatan sistem ini terdiri dari :
1. Persiapan
Pada tahap ini dilakukan persiapan, yaitu menganalisa masalah yang ada
dan yang akan diproses, masalah yang penulis bahas dalam hal ini adalah
masalah mengenai rancang bangun mini mikrohidro sebagai pembangkit
sederhana dengan pemanfaatan air kran wudu otomatis
2. Pembuatan Program
Pada tahap ini merupakan proses untuk penyusunan atau pembuatan
program, dengan tujuan supaya alat yang akan dibuat dapat bekerja seperti yang
diinginkan atau diharapkan. Pada kasus ini penulis menggunakan software
Arduino IDE versi 1.8.5 untuk membuat program dan juga memrogramnya.
3. Pengujian Program
Pada tahap ini, pengujian program bertujuan intuk mengetahui apakah
program yang telah dibuat sudah dapat berjalan atau di running pada software
Arduino IDE yang ditandai dengan tersambungnya arduino dengan alat.
4. Pengujian Alat
Pada tahap ini pengujian alat bertujuan untuk mengetahui apakah alat yang
telah dibuat sudah sesuai dengan fungsi yang diinginkan atau diharapkan, yaitu
sebagai pembangkit mini mikrohidro.
5. Analisa
Pada tahap ini akan dilakukan proses analisis mengenai data yang diperoleh
dari generator seperti berapa tegangan yang dihasilkan ketikaorang berwudu,
berapa lama lampu bertahan dengan kondisi baterai yang ada.
2.4 Pengujian Sistem / Alat
Setelah seluruh bagian hardware dan program dari sistem telah sepenuhnya
selesai dibuat, langkah selanjutnya yaitu melalakukan tahap pengujian alat dengan
tujuan apakah alat sudah sesuai dengan rancangan yang telah diterapkan. Pengujain
alat dimulai dari menghubungkan alat ke laptop untuk menjalankan yang sudah
dibuat, selanjutnya pembacaan dari alat seperti sensor ultrasonic, kemudian dari
generator mengeluarkan tegangan atau tidak.
Tabel 3 Hasil Pengujian Generator Tanpa Beban Dan Debit Air
No
Percobaan ke-1
Percobaan ke-2
Percobaan ke-3
Percobaan ke-4
Percobaan ke-5
Tegangan Debit Volume Waktu
(V)
(L/dtk)
(L)
(menit)
7,23
0,15
9
1
7,03
0,14
8,8
1
6,80
0,14
8,6
1
6,50
0,13
8
1
6,23
0,12
7,5
1
Gambar 2 Grafik Hasil Pengujian Generator Tanpa Beban Dan Debit Air
Dari hasil percobaan tersebut dapat dikatakan semakin banyaknya debit air
generator, maka energi listrik yang dihasilkan akan semakin besar. Hal ini sesuai
dengan energi potensial yang dimilikinya. Makin besar energi potensial benda
berarti semakin besar pula energi listriknya.
Tabel 4 Hasil Pengujian Generator Dengan Beban
No
Percobaan ke-1
Percobaan ke-2
Percobaan ke-3
Percobaan ke-4
Percobaan ke-5
Tegangan Arus
(V)
(A)
2,78
0,03
2,50
0,02
2,20
0,01
2,01
1,88
-
Percobaan selanjutnya generator disambungkan ke beban yaitu pengisian pada
baterai, percobaan ini dilakukan 5x dengan rata-rata orang berwudu 1 menit.
Tabel 5 Hasil Pengujian Modul Step up
Tegangan
No
(V)
1
2
3
4
5
2,78
2,68
2,66
2,62
2,56
Tegangan sesudah
Arus
step up
(A)
(V)
0,15
0,02
0,14
0,02
0,14
0,01
0,13
0,01
0,12
-
Dari tabel diatas modul step up sudah di kalibrasi sehingga menghasilkan
tegangan yang diinginkan.
Gambar 3 Grafik Hasil Pengujian Modul Step Up
Tabel 6 Hasil Pengujian Baterai
Tegangan Tegangan Tegangan Lama waktu
No
Awal
Batrai
Hasil
Wudu
(V)
(V)
(V)
(menit)
1
3,76
2,56
2,57
1
2
3,69
2,44
2,45
1
3
3,68
2,45
2,46
1
4
3,59
2,46
2,47
1
5
3,58
2,47
2,47
1
Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui apakah generator dapat mengisi
baterai atau tidak, tegangan awal didapat dari tegangan generator setelah melewati
modul step up. Hasil dari tabel dapat dilihat bahwa dalam 1 menit orang berwudu
dapat mengisi baterai 0,01 V.
Tabel 7 Hasil Pengujian Tegangan, Arus dan Daya Pada Baterai
No
1
2
3
Tegangan
Arus Daya
Baterai
(A) (Watt)
(V)
5.03
0,05 0,25
4.89
0,05 0,24
4.65
0,04 0,18
Gambar 4 Grafik Hasil Pengujian Tegangan, Arus dan Daya Pada Baterai
Ketika sensor 2 atau sensor atas mendeteksi obyek maka sensor akan
mengirimkan sinyal dan relay akan berubah posisinya menjadi normally close
sehingga lampu menyala, kemudian saat yang bersamaan sensor bawah atau sensor
1 mendeteksi gerakan maka servo akan membuka kran.
Dari hasil pengujian kedua sensor tersebut bekerja dengan baik sesuai perintah,
ketika sensor 1 mendeteksi obyek di bawahnya melebihi batas ketentuan yaitu 10
cm, maka secara otomatis servo tidak aktif, dan akan aktif ketika mendeteksi obyek
<10cm bisa diliat gambar diatas, kemudian juga ketika sensor 2 mendeteksi obyek
dibawahnya melebihi batas ketentuan yaitu 30 cm maka lampu mati dan akan
menyala jika sensor mendeteksi obyek <30 cm.
Tabel 8 Hasil Uji Sensor 1
No.
1
2
3
4
5
Jarak (cm)
170
20
14
9
3
Keterangan
Servo mati
Servo mati
Servo mati
Servo aktif
Servo aktif
Tabel 9 Hasil Uji Sensor 2
No.
1
2
3
4
5
Jarak (cm)
170
20
14
9
3
Keterangan
Lampu mati
Lampu aktif
Lampu aktif
Lampu aktif
Lampu aktif
BAB III
PENUTUP
3.1.KESIMPULAN
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) adalah salah satu
sumber energi terbarukan yang mempunyai potensi begitu besar untuk
dikembangkan di Negara Indonesia. PLTMH, merupakan penghasil tenaga
listrik dengan skala kecil yang mengguankan tekanan air sebagai penggerak
contoh saluran irigasi, sungai atau air terjun alam denggan cara memenfaatkan
tinggi terjunan (head) dan jumlah debit air. Tenaga mikrohidro dalam
pembahasan makalah ini yaitu berupa implementasi pada aliran air tempat
wudhu pada setiap masjid, meskipun nantinya hasil tenaga yang dihasilkan
sangat kecil, tetapi tetap mempertimbangkan syarat adanya PLTMh yaitu
ketinggian air agar adanya tekanan yang maksimal pada generator untuk
menghasilkan energy yang maksimal juga. Dengan adanya sumber listrik dan
inovasi ini, diharapkan dapat melancarkan air yang digunakan dalam tempat
air wudhu serta meminimalisir penggunaan listrik di masjid ataupun mushola.
DAFTAR PUSTAKA
Wahyuni, R. (2015). Pemanfaatan Mikrohidro Sebagai Solusi Mengatasi Krisis
Energi Di Indonesia. (Universitas Tanjungpura) Diakses pada 19 Maret
2022. https://www.academia.edu/19815978/makalah_PLTMH
Apriansyah, Fajar (2016). “Rancang Bangun Pembangkit Listrik Mikrohidro
(PLTMH) Pada Pipa Saluran Pembuangan Air Hujan Vertikal”.
Skripsi, S.T, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom. Bandung.
Admin. (2017). “Berbagai Manfaat Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro
(PLTMH)”. Makasar: BP2LHK Makasar.
Rizki, A. N. (2018). “Rancang Bangun Mini Mikro Hidro Sebagai Pembangkit
Sederhana Dengan Pemanfaat Arus Air Kran Wudu”, p. 15.
Barus, S. et al. (2020). “Rancang Bangun Pemanfaatan Aliran Tandon Air
Gedung Bertingkat Sebagai Pembangkit Listrik Mikro Hidro”, Social
Sciences Engineering & Humanoria, pp. 545–557.
Download