Studi Pemanfaatan Ruas Bambu Sebagai Bilah Sudu-sudu Turbin Pelton untuk Peningkatan Teknologi Energi Pedesaan Guna Mendukung Program Desa Mandiri Energi”

MUHIBBUDDIN, Ir. Samsul Kamal, M.Sc, Ph.D.

2012 | Tesis | S2 Mag.Sistem Teknik

Turbin Pelton merupakan turbin jenis impuls yang belum banyak dikembangkan untuk skala pedesaan khususnya yang mempunyai potensi tenaga air dengan potensi tinggi jatuh air (head) H yang cukup besar namun dengan aliran (flow) Q yang relatif kecil. Turbin Pelton ini menggunakan sudu ruas bambu sehingga memiliki beberapa kelebihan seperti potensi bambu yang cukup banyak hampir semua daerah, konstruksi yang sederhana, pengoperasian yang sangat mudah, biaya perawatan yang rendah serta ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk merancang model turbin Pelton sudu ruas bambu dan menguji unjuk kerjanya (performace) terhadap daya output dan efisiensi. Pada penelitian ini ruas bambu akan diteliti kemampuan bentuknya dalam mengkonversi energi kinetik dari nosel menjadi torsi yang selanjutnya dengan perantara roda putar dan generator menjadi energi listrik. Prinsip dasar jenis turbin impuls (dalam hal ini diambil jenis turbin Pelton) akan dijadikan sebagai dasar analisis dimana ruas bambu yang dibelah setangkup akan difungsikan sebagaimana sudu pada turbin Pelton. Bentuk geometri pancaran air (jet) akan divariasikan dengan bentuk geometri persegi dan bulat guna melihat bentuk mana yang paling sesuaikan dengan bentuk geometri belahan ruas bambu. Hasil pengujian tanpa beban menunjukan bahwa model turbin Pelton sudu bambu dengan nosel persegi menghasilkan putaran yang lebih tinggi yaitu 131,40 rpm dari pada nosel bulat dengan luasan yang sama pada head, H dan debit, Q yang sama yaitu 9,15 m dan 0,0064 m3/s. Pada hasil pengujian dengan beban, nosel persegi juga memberikan efek paling baik terhadap daya output dan efisiensi. Daya output meningkat 15,95 watt dan efisiensi 6,01% jika dibandingkan dengan menggunakan nosel berpenampang bulat pada head, H dan debit, Q yang sama. Hal ini disebabkan oleh faktor pancaran air (jet) dimana nosel persegi lebih luas bidang yang menumbuk sudu ruas bambu yang bentuknya cekung memanjang sehingga energi yang terkonversikan lebih besar.

Pelton turbine is an impulse type turbine that has not been developed for rural are as in particular which have ascale hydropower potential with a high potential for water fall (head). Its quite large but with the flow (flow) Q is relatively small. This Pelton turbine use bamboo blade so that it has several potential advantages such as bamboo which is pretty muchalmostall regions, simple construction, and easy operation, low maintenance cost and environmentally friendly. This study aimed to design a model Pelton turbine blade bamboo and its performance towards power output and efficiency. In this study the ability of bamboo is investigated which will formin converting the kinetic energy of the nozzle into the next torque with intermediate wheel and generator into electrical energy. The basic principle of impulse turbine type (in this case taken Pelton type turbines) will serve as the basis of analysis in which a handful of split bamboo will function as the Pelton turbine blades. The geometry of water jets (jet) will be varied with the geometry of square and round shapes to see which one best match with the geometry of parts of the bamboo. No-load test results show that the model Pelton turbine blade bamboo with square nozzles produce a higher rotation of the 131.40 rpm than a bolt nozzle with the same area on the head, H and discharge, Q that are 9.15 m and 0.0064 m³/s. On the test results with the load, square nozzle gives best performance to power output and efficiency. The power output increases 15,95 watt and efficiency increases 6.01% compared with a bolt nozzle in the same head, H and discharge, Q. This is caused by the emission factor of the water (jet) in which the square nozzle strike field of bamboo blade a concave shape wider,making a greater energy conversion.

Kata Kunci : Model turbin Pelton, sudu ruas bambu, debit aliran, putaran, daya output listrik, efisiensi total.