Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"ABSTRAKTurbin mikrohidro cross flow dengan inovasi fabrikasi dan bahan komposit menjadi fokus studi ini. Tujuan keseluruhan adalah memperoleh kinerja keseluruhan yang baik pada aspek design sampai pada pengoperasiannya. Hasil menunjukkan mikrohidro yang dikembangkan masih cukup rendah output dan efisiensi, hal-hal ini dikaji dalam studi ini untuk pengembangan lebih baik.

---

ABSTRACT

Cross-flow water turbine and using of composite materials are the focus of this study.

The overall objective is to obtain the high performance in all aspect of design and fabrication. The results have shown the advantages of this microhydro power plant, at the other side there are still problem which influence the efficiency"

"Turbin cross flow merupakan salah satu pembangkit daya alternatif yang mudah dibuat dan murah harganya. Kemampuan turbin cross flow dalam menghasilkan daya yang cukup besar dengan energi berupa aliran air menjadikannya cocok untuk digunakan di Indonesia, baik untuk di desa-desa yang belum terjamah listrik ataupun di perkotaan. Penelitian yang dilakukan terhadap turbin cross flow saat ini berkatian dengan upaya meningkatkan efisiensi turbin. Metode yang umum digunakan adalah dengan membuat casing yang menyelubungi turbin. Cara ini walaupun efektif tetapi juga cukup sulit untuk dimanufaktur sehingga menyebabkan tambahan biaya yang signifikan dalam pembuatan turbin. Alternatif lain untuk meningkatkan efisiensi turbin dan menjaganya tetap cost effective adalah dengan membuat runner tak berporos yang bertujuan untuk memaksimalkan aliran air di dalam runner.

---

Cross Flow Turbine is one of the alternative power plant that cheap and easy to build. It's ability to generate decent power from water flow energy makes it suitable to be used in Indonesia, whether it in remote areas or cities. The current research about Cross Flow Turbine is focused on increasing the efficiency of turbine. The common method to increasing turbine efficiency is done by making a case that envelope the turbine. Eventough this method is effective but it's difficult to manufacture, then increasing a significant cost in turbine production. Another alternative method to increasing turbine efficiency and keep it cost effective is done by making unshafted runner to maximize the water flow in the runner."

"Menurut Bank Dunia, sekitar 23 dari populasi yang hidup di daerah terpencil tidak memiliki akses listrik. Hal ini dikarenakan beberapa faktor seperti daerah yang terpencil maupun penghasilan populasi yang rendah. Salah satu solusi yang dapat digunakan untuk mengatasi masalah ini adalah melalui pembangkit listrik tenaga air skala piko. Beberapa penelitian telah mengembangkan desain turbin air yang optimum, terutama Turbin Turgo. Salah satu faktor penting dalam pembangkitan listrik di daerah terpencil adalah keterjangkauan dan portabilitas dari teknologi. Penelitian ini berusaha mencari solusi dengan cara merancang Turbin Turgo yang terjangkau dan portable menggunakan bahan baku sendok. Ancanganya adalah turbin berbahan baku sendk yang dapat dibuat dengan hanya Rp 1.000.000. Turbin kemudian di uji coba pada suatu instalasi. Hasilnya, turbin Turgo terjangkau ini dapat menghasilkan daya sebesar 36.7 W dengan nilai Head sebesar 56 m dan debit sebesar 2.371 l/. Turbin terjangkau ini juga dapat dibandingkan dengan turbin Pelton yang dibuat dengan 3D-printing dari riset-riset sebelumnya. Karena itu, turbin terjangkau ini dapat digunakan sebagai solusi untuk pembangkitanlistrik di daerah terpencil.

---

According to the World Bank, about 23 of the world rsquo s rural population still lacks access to electricity. This is due to factors such as the remote areas and the low income of the population. A solution that can be implemented to tackle this problem is through the utilization of Pico Hydropower generation. Several studies have developed the optimum designs and parameters in the operation of water turbines, specifically the Turgo turbine. One of the most important factor in rural power generation is the affordability and portability of the technology. This study seeks to find a solution by designing a low cost, portable Turgo turbine manufactured using spoons. The design s a low cost spoon based Turgo turbine that can be manufactured with around IDR 1.000.000. The turbine is then tested in an experiment installation to observe the performance of the Turgo turbine. As the result, the low cost Turgo turbine can generate power as high as 36.7 W under the condition of head 3.56m and water flow of 2.37 l s. The low cost turbine is also comparable with a 3D printed Pelton turbines used in previous studies. Thus the low cost turbine can serve as a solution for rural electrification"

"Banyak penelitian dilakukan terkait pembangkit energi terbarukan, selain untuk memenuhi kebutuhan energi juga didorong oleh harga bahan bakar fosil yang terus meningkat dan ketersediannya yang semakin menipis. Turbin Gas Bioenergi Mikro Proto X-2 merupakan pembangkit skala mikro yang sedang dikembangkan dengan menggunakan energi terbarukan yaitu bioetanol yang didapat dari tebu, gandum, umbi dan jagung. Bioetanol sangat cocok digunakan sebagai energi alternatif karena bahan baku pembuatannya mudah tumbuh subur di iklim tropis Indonesia. Dalam penelitian ini, bioetanol digunakan sebagai bahan campuran solar untuk digunakan sebagai bahan bakar Turbin Gas Bioenergi Mikro Proto X-2. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan rasio campuran terbaik dari solar dan bioetanol, dimulai dari penambahan bioetanol 2,5% sampai 40%. Pembakaran pada ruang bakar dianalisa untuk mengetahui efek yang terjadi dari penambahan bioetanol ini. Dari hasil penelitian ini didapatkan penambahan bioetanol sampai 10% masih menunjukkan performa yang cukup baik jika dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar solar murni yaitu dengan putaran turbin mencapai 38.000 rpm. Putaran turbin mengalami penurunan pada penambahan bioetanol diatas 10%. Selain itu, penambahan bioetanol diatas 10% menghasilkan campuran yang kurang homogen dan terjadi endapan sehingga menjadi kendala pada saat pengoperasian Turbin Gas Bioenergi Mikro Proto X-2.

---

Many research was conducted related to renewable energy. Not only to fulfill the needs of energy, it also driven by the fossil fuel prices which is getting higher and the supply which is constantly depleting. Proto X-2 Micro Bioenergy Gas Turbine is a micro-scale power plant that are being developed by using the renewable energy such as; bioethanol obtained from sugarcane, wheat, tubers and corn. Bioethanol is suitable as an alternative energy as the raw material of manufacture which is easily thrive in the tropical climate of Indonesia. In this research, bioethanol was used as a mixture of diesel for usage as fuel Proto X-2 Micro Bioenergy Gas Turbine. This research aimed at getting best mixture ratio of solar and bioethanol, starting at 2.5% until 40%. The burning process in the combustion chamber was analyzed to determine the effects resulting from the addition of this bioethanol.

The result of this research obtained by adding up to 10 % of bioethanol, still shows a preety good performance, if compared with pure diesel that was by turns the turbine reached 38.000 rpm. The rotation of the turbine was decreasing in the addition of bioethanol above 10%. Furthermore, the addition of ethanol above 10% produced less homogeneous mixture and deposition occurred which impeding the operation of the Proto X-2 Micro Bioenergy Gas Turbine."

"Dengan semakin mahal dan terbatasnya sumber energi sementara kebutuhan energi listrik menjadi kebutuhan vital, semakin dituntut pengernbangan energi yang lebih efisien dengan biaya yang relatif murah. Perancangan pembangkit Iistrik semakin ditingkatkan untuk pemenuhan kebutuhan Iistrik yang semakin meningkat selaras dengan berkembangnya teknologi dan rekayasa teknik yang membutuhkan listrik, contohnya untuk panerangan dan industri kecil, yang selanjutnya dapat digunakan sebagai pengernbangan ekonomi suatu daerah. Solusi yang paling potensial bagi negara berkembang, khususnya Indonesia adalah pemanfaatan Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Turbin cross flow sangat cocok bila digunakan sebagai penggerak utama untuk proyek hidro yang kecil. Bentuk desain yang sederhana menyebabkan mudah untuk dimengerti cara kerjanya, dan mudah pula dibuat dl bengkel-bengkel kecil. Selain itu, untuk head yang rendah, turbin air tipe cross How dapat menghasilkan daya yang lebih besar dibandingkan dengan turbin pelton. Tulisan ini berisi perancangan awal dari roda gerak turbin air cross flow jenis Banki. Perhitungan berawal dari data head dan debit air yang mengalir, serta beberapa asumsi yang ditetapkan Sebalum perancangan. Roda gerak turbin Cross flow mempuyai dua bagian utama, yaitu sudu gerak dan cakram. Sudut gerak berfungsi memindahkan energi kinetik aliran air menjadi energi putaran. Sudu-sudu ini berbentuk kurva dan dipasang tetap pada cakramnya, sejajar dengan surnbu poros turbin_ Sudu dibentuk sedemikian rupa agar apabila air meninggalkan sudu, aliran akan tetap mempunyai energi kinetik yang cukup berarti. Jadi pancaran air akan melalui sudu gerak dua kali."

"Kebutuhan akan energi yang semakin meningkat menjadikan turbin gas mikro berkembang menjadi alternatif pembangkit daya yang dapat digunakan. Turbin gas Mikro Proto X-2a merupakan turbin gas mikro dengan satu-tingkat kompresor-turbin dimana pembangkitan daya dilakukan melalui aplikasi sebuah runner cross-flow yang dihubungkan ke generator. Runner cross-flow ini digerakkan oleh udara pada sisi masuk kompresor. Pada operasinya, vorteks resirkulasi terbentuk pada bagian dalam runner cross-flow. Karena besaran vorteks ini mempengaruhi unjuk kerja dari runner cross-flow, analisis yang lebih baik diperlukan, yang juga dapat digunakan dan sebagai dasar pengembangan. Perilaku vorteks resirkulasi direpresentasikan lebih detail, dengan menggunakan metode CFD dengan menggunakan model turbulen RNG k-ε. Karakteristik vorteks resirkulasi yang diiringi dengan penurunan temperatur pada bagian dalam runner cross-flow tersebut sesuai untuk penggunaan model turbulen RNG k-ε. Perubahan temperatur tersebut mempengaruhi aliran resirkulasi yang terjadi secara molekular, selain secara konvektif. Pada kondisi ini, analogi Reynolds tidak lagi sesuai untuk digunakan. Oleh karena itu, pemilihan bilangan turbulen Prandtl turbulen ? inverse (α) yang mampu merepresentasikan fenomena aliran tersebut menjadi penting.Berdasarkan konsep difusivitas pada aliran turbulen, konsep rasio viskositas molekukar dan turbulen pada model turbulen RNG k-ε, pada penelitian ini, nilai α divariasikan menjadi 1; 1,1; 1,2 dan 1;3. Simulasi CFD pada runner cross-flow dilakukan secara tiga-dimensi dengan menggunakan CFDSOF. Jumlah mesh optimum 300 x 147 x 3 dari hasil uji ketergantungan mesh digunakan dengan jenis mesh Body-fitted-coordinate (curved-linear). Eksperimen dilakukan pada sistem turbin gas mikro Bioenergi Proto X-2a yang telah dihubungkan dengan runner cross-flow dan sebuah alternator DC. Parameter karakteristik turbin gas mikro didapatkan, bersama dengan kecepatan poros dan beda temperatur pada casing runner cross-flow.Data hasil eksperimen (data_1, data_2 dan data_3) secara berturut-turut menghasilkan kecepatan poros runner (N3) dan beda temperatur pada sisi masuk dan keluar (ΔTCR) sebesar 1330 rpm (ΔTCR1 = 0,424oC) , 604 rpm (ΔTCR2 = 0,874oC) dan 659 rpm (ΔTCR3 = 0,936oC). Ketiga data ini dianalisis secara lebih detail dengan CFD. Hasil eksperimen dengan data_3 dengan ΔTCR paling besar menunjukkan bahwa pada kondisi tersebut runner sudah terbebani oleh generator listrik, sistem turbin gas mikro sudah menghasilkan daya listrik 0,54 kWh. Kondisi ini dicapai pada kecepatan kompresor (N1) 78.890 rpm dengan rasio tekanan 1,4 pada efisiensi kompresor 67% dan laju bahan bakar Diesel 2,314 g/s, dengan daya termal yang dihasilkan runner cross-flow sebesar 230 Watt. Secara umum, hasil simulasi CFD menunujukkan bahwa vorteks resirkulasi terbentuk di bagian dalam runner cross-flow pada zona VI hingga VIII (dari sudu jalan ke-14 hingga ke-18).Variasi nilai α yang divariasikan menjadi 1; 1,1; 1,2 dan 1,3 efektif pada beda temperatur runner ΔTCR yang paling besar (ΔTCR3 = 0,936oC) dengan parameter hasil simulasi kecepatan-w dan temperatur statik pada zona resirkulasi (zona VI ? VIII) koordinat (i,j,k = 37-100; 57; 2), pada daerah dekat dinding sudu arah radial pada sudu ke-14 hingga sudu ke-18. Pada data hasil eksperimen lain, variasi nilai α tidak signifikan pada koordinat tersebut. Dari berbagai analisis yang telah dilakukan pada runner cross-flow, terutama pada aliran resirkulasi, besaran bilangan Prandtl turbulen - inverse (α) dapat direkomendasikan nilai optimum α = 1,1. Bilangan α tersebut menjadikan rasio viskositas molekular dan viskositas turbulen sebesar 𝜈0𝜈𝑇=0,8394, yang paling optimum dalam merepresentasikan aliran resirkulasi yang terjadi pada bagian dalam runner cross-flow dengan menggunakan model turbulen RNG k-ε. Hasil ini dapat digunakan untuk analisis dan pengembangan perancangan runner cross-flow.Increasing of energy needs has lead the development of micro gas turbine as an alternative power generator. The Proto X-2a Bioenergy Micro Gas Turbine is a single-stage compressor-turbine, at which the electricity power generated by application of a cross-flow runner coupled with a DC alternator. This cross-flow runner is driven by inlet compressor air ?a sub-pressure application. Recirculation vortexes which occur during operation inside the cross-flow runner affect the performance ? the cross-flow runner and the Proto X-2a in general. For performance analysis and design development reasons, this condition has triggered more detailed analysis of this type of vortex of the cross-flow runner numerically with CFD method with RNG k-ε turbulence model. Characteristics of recirculation vortexes carried with slighty-decreased temperature inside the cross-flow runner suitable with RNG k-ε turbulence model. Furthermore, the temperature difference inside the cross-flow runner affects the recirculation vortexes since the molecular transport also dominant, beside the convective transport. During this condition, selection of appropriate inverse-turbulent Prandtl number (α) is important to represent the recirculation vortexes.

Inverse-turbulent Prandtl numer (α) varied to 1; 1,1; 1,2 and 1,3 in this research, based on turbulence diffusivity theory, turbulent and molecular viscosity ratio and basic concept of RNG k-ε turbulence model. The CFD simulation done three-dimensionaly with CFDSOF. The mesh-depencency test resulting the optimum mesh was 300 x 147 x 3 cells. The mesh was body-fitted-coordinate (curved-linear type). Experimental data from the Proto X-2a Bioenergy Micro Gas Turbine including the temperature difference and shaft rotational speed of the cross-flow runner is used to CFD simulation. Electricity power generated by a DC alternator coupled to the cross-flow runner is also used to analyzed as a part of the system and temperature difference effect to the runner.

Three experimental data (data_1, data_2 anda data_3) were detailed-numerically analyze. The datas generated the cross-flow runner shaft speed (N3) and temperature difference at cross-flow runner casing; N3 = 1330 rpm (ΔTCR1 = 0,424oC) , N3 = 604 rpm (ΔTCR2 = 0,874oC) dan N3 = 659 rpm (ΔTCR3 = 0,936oC) respectively. Data_3 shows the optimal condition of the system, at which the compressor shaft velocity (N1) was 78.890 rpm, pressure ratio at 1,4, efficiency of 67%, and generated 0,54 kW electricity power with 2,314 g/s Diesel fuel flow rate. At this condition, the cross-flow runner generated 230 W. Recirculation vortexed shows by CFD simulation occur at the inner side of the cross-flow runner, at VIth ? VIIIth zones (14th ? 18th blade) in general for all data. The CFD simulation shows that variation of α effective at data_3, where the temperature difference is the largest (ΔTCR3 = 0,936oC), while the others data shows almost no difference at α variations. More detailed analysis done at recirculating vortexed ? dominated area at i;j;k = 37-100; 57; 2 for data_3, near the radial blade wall with two most affective parameters; w-velocity and static temperature to represent the recirculation flow at recirculation zone. The optimum α is 1,1 since this α variation shows the most logic results compared to the other variation of α. Therefore, for CFD simulation with RNG k-ε turbulence model to a cross-flow runner, is is recomended to use α that represent better recirculation flow, and the optimum ratio between molecular and turbulent viscosity is now 𝜈0𝜈𝑇=0,8394. This result is can be used for both analysis and future design development of cross-flow runner.>/i>"