## PEMANFAATAN FLYWHEEL MAGNET SEPEDA MOTOR DENGAN 8 RUMAH BELITAN SEBAGAI GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO
Ari Wijayanto, Hasyim Asy’ari, Agus Supardi Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani tromol pos 1 pabelan kartasura surakarta wijay67@gmail.com

## ABSTRAKSI
Listrik merupakan salah satu kebutuhan primer untuk kehidupan manusia sehingga diperlukan suatu pembangkit tenaga listrik. Pembuatan pembangkit listrik tenaga mikrohidro ini bertujuan untuk mengetahui daya keluaran yang mampu dihasilkan oleh flywheel magnet sepeda motor yang dilakukan pengujian di Waduk Botok, Mojodoyong, Kedawung, Sragen, Jawa Tengah dan sekaligus memanfaatan energi terbarukan secara optimal terutama air.
Pemanfaatan aliran sungai di Waduk Botok untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ini menggunakan kincir air tipe overshot. Desain kincir air dibuat sedemikian rupa agar dapat memutar flywheel magnet secara maksimal, karena kincir air digunakan sebagai penggerak awal. Sistem pembangkit ini memanfaatkan flywheel magnet sepeda motor sebagai pembangkit listrik, kemudian diubah menggunakai inverter, sehingga menghasilkan keluaran tegangan AC. Daya yang dihasilkan flywheel magnet dengan debit air sebesar 0,017016 (m 3 /s) dengan kecepatan air 3 m/s mampu memutar flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi dengan kecepatan putar flywheel magnet rata-rata 750 rpm. Daya DC yang dihasilkan flywheel magnet saat dipasang beban lampu maksimal 22 watt flywheel magnet asli menghasilkan daya DC sebesar 12,8 watt dan flywheel magnet modifikasi sebesar 12,4 watt, sedangkan daya AC yang dihasilkan flywheel magnet saat dipasang beban lampu maksimal 22 watt flywheel magnet asli mampu menghasilkan daya AC sebesar 11,3 watt dan flywheel magnet modifikasi sebesar 11,9 watt.
Kata kunci : Waduk, PLTMh, flywheel magnet, kincir air

## 1. Pendahuluan
Listrik merupakan salah satu kebutuhan primer  untuk  kehidupan  manusia  sehingga diperlukan  suatu  pembangkit  tenaga  listrik. Kebutuhan energi listrik yang terus meningkat, maka diperlukan waktu yang tidak sedikit  untuk  membangun  suatu  pembangkit tenaga  listrik.  Diperlukan  adanya  sumber energi  alternatif  untuk  mengatasi  kelangkaan energi.  Sumber  daya  listrik  alternatif  yang dapat  dikembangkan  berupa  pemanfaatkan potensi  air.  Pembangkit  Listrik  Tenaga Mikrohidro
(PLTMh) adalah
suatu pembangkit listrik skala kecil yang menggunakan  tenaga  air  sebagai  tenaga penggeraknya,  dengan  cara  memanfaatkan tinggi  terjunan  ( head )  dan  jumlah  debit  air.
Daerah  pegunungan  memiliki  potensi  energi listrik yang besar dalam bentuk air.
Sebagian  daerah  pegunungan  terdapat sumber  mata  air  yang  mengalir  melalui sungai-sungai.  Ketinggian  aliran  sungai tersebut  dapat  dimanfaatkan  sebagai  PLTMh. Pada dasarnya, PLTMh memanfaatkan energi potensial  jatuhan  air  ( head ).  Semakin  tinggi jatuhan  air  maka  semakin  besar  energi potensial  yang  dapat  diubah  menjadi  energi listrik.  Mikrohidro  bisa  memanfaatkan ketinggian  air  yang  tidak  terlalu  besar, misalnya dengan ketinggian air 2,5 meter.
Pengembangan  PLTMh  cocok  untuk daerah  terpencil  atau  pedesaan  yang  pada umumnya masih banyak terdapat sumber daya air  terutama  daerah  yang  masih  banyak
ditumbuhi pepohonan.  Pembangunan  PLTMh ditujukan untuk daerah-daerah pedesaan yang memiliki  potensi,  dari  potensi  itu  hanya dimanfaatkan  energinya  atau  diambil  energi potensialnya,  tidak  banyak  mempengaruhi lingkungan  atau  mengurangi  air  untuk keperluan pertanian.
Aliran air merupakan salah satu sumber penggerak yang bisa menggerakkan kincir air, flywheel magnet  bisa  dimanfaatkan  pada Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikrohidro. Flywheel magnet  mampu  menghasilkan putaran  yang  menghasilkan  energi  listrik, sehingga  dapat  digunakan  sebagai  energi alternatif kedepannya.
Upaya  membangun  Pembangkit  Listrik Tenaga  Mikrohidro  (PLTMh)  adalah  upaya untuk  mengajak  masyarakat hidup bersih dan peduli terhadap lingkungan sekitar. Berdasarkan uraian tersebut, peneliti melakukan  penelitian  tentang  Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro yang
memanfaatkan energi  aliran sungai di Waduk
Botok  dan flywheel magnet  sepeda  motor sebagai sumber pembangkit listrik.
2. Metode Penelitian 2.1 Jadwal Penelitian Penelitian  dengan  judul  pemanfaatan flywheel magnet  sepeda  motor  dengan  8 rumah  belitan  sebagai  generator  pada pembangkit  listrik  tenaga  mikrohidro dimulai dari  studi  literatur,  pembuatan  proposal sampai analisa data dan pembuatan kesimpulan.
Alur dalam penelitian ini adalah : a. Studi Literatur
b. Kajian  penulis  tentang  referensi-referensi yang berkaitan dengan penelitian ini berupa buku,  skripsi,  jurnal  publikasi,  tesis  dan karya  ilmiah  tentang  Pembangkit  Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh).
c. Perizinan di Waduk Botok
d. Mengajukan  surat  izin  kepada  petugas penjaga  di  Waduk  Botok,  Mojodoyong, Kedawung, Sragen.
e. Pengambilan Data
Penelitian  untuk  Pembangkit  Listrik  Tenaga Mikrohidro  (PLTMh)  menggunakan  kincir tipe overshot di  Waduk  Botok,  Mojodoyong,
Kedawung,  Sragen.  Data  yang  harus  dicatat antara lain :
a. Kecepatan putar flywheel magnet b. Tegangan  dan  arus  yang  dihasilkan flywheel magnet c. Tahap Pengolahan Data
d. Langkah-langkah  yang  akan  dilakukan sebagai berikut :
e. Merancang rangka besi alat pembangkit.
f. Merancang dudukan  generator  ( flywheel magnet), kincir air dan memasang v-belt . g. Menguji  dan  mengukur  keluaran  daya  dari generator ( flywheel magnet).
h. Menganalisis hasil dari pengujian alat.
i. Membuat kesimpulan  dengan  melihat hasil dari pengujian yang telah dilakukan.
2.1 Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
a. Multimeter dan tang ampere ( clamp ampere untuk mengetahui arus dan tegangan b. Tachometer untuk  mengukur  kecepatan putar flywheel magnet.
c. Laptop digunakan untuk pengoperasian data dan pembuatan laporan.
2.2 Bahan
a. Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam penelitian ini adalah :
b. Pipa PVC dengan diameter 8,5 cm.
c. Besi As,
d. V – Belt A-54
e. Puli dengan perbandingan 2:13
f. Kincir air
g. Regulator (kiprok),
h. Inverter
i. Stop kontak dan lampu AC
j. Flywheel magnet Tabel 1. Klasifikasi flywheel magnet
Flywheel magnet Jumlah Rumah belitan Diameter kawat  email (mm) Jumlah lilitan Asli 8 1 480 Modifikasi  8 0.9 768

## Gambar 1. Bagan pengujian alat
2.1 Diagram Alur Penelitian
Penelitian  diawali  dengan  pembuatan alat  dimulai  dari  pembuatan  kincir  air, pemasangan  puli  pada  poros  kincir  dan
flywheel magnet.  Ampere  meter,  volt  meter, inverter  di  pasang  pada  rangka  besi.  Poros pada  kincir  dan  flywheel  magnet  di  pasang puli dengan perbandingan 2:13 dan dihubungkan menggunakan V-Belt . Kemudian dari flywheel magnet  dihubungkan  ke regulator (kiprok), dari regulator dihubungkan ke  ampere  dan  volt  meter  yang  digunakan untuk mengetahui arus dan tegangan DC yang dihasilkan  oleh flywheel magnet.  Kemudian dihubungkan dengan inverter untuk
mengubah  tegangan  DC  menjadi  AC,  bagan tersebut ditunjukan pada gambar 1.
Pengambilan  data  berupa  kecepatan putar,  tegangan  dan  arus flywheel magnet. Flowchart penelitian  ditunjukkan  pada gambar 2.
Gambar 2. Flowchart penelitian
3. Hasil Pengujian dan Pembahasan
a. Hasil Pengujian Hasil  pengujian flywheel magnet  asli  dengan kecepatan putar rata-rata 750 rpm, menggunakan  pipa  berdiameter  8,5  cm  dan kecepatan air 3 m/s, data yang diambil dalam pengujian ini adalah kecepatan putar flywheel
magnet,  tegangan  DC  dan  arus  DC  yang dihasilkan oleh flywheel magnet, tegangan AC dan arus AC yang dihasilkan oleh inverter . Dalam  pengujian  ini  debit  air  yang  mengalir pada  pipa  dapat  diperoleh  dengan  cara perhitungan sebagai berikut :
Luas penampang pipa :
2 4 1 D A   = ¼ . 3,14 . (0,085) 2 = 0,785 . 0,007225 = 0,0056716 m Debit air yang mengalir pada pipa : Av Q  = 0,005672 . 3 = 0,017016 (m 3 /s)
Hasil  pengujian flywheel magnet  asli  dengan kecepatan putar rata-rata 750 rpm, menggunakan  pipa  berdiameter  8,5  cm  dan kecepatan  air  3  m/s    dapat  dilihat  di  tabel  2. Sedangkan  hasil  pengujian flywheel magnet modifikasi  dengan  kecepatan  putar  rata-rata flywheel magnet 750 rpm, menggunakan pipa berdiameter  8,5  cm  dan  kecepatan  air  3  m/s dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel  2.Hasil  pengujian flywheel magnet  asli  menggunakan  pipa  berdiameter  8,5  cm  dan kecepatan air 3 m/s.
Debit air (m 3 /s) Putaran flywheel magnet (rpm) Arus AC (ampere) Arus  DC (ampere) Tegangan AC (volt) Tegangan DC (volt) Beban lampu AC (watt) 0,017016       750 0,06 0,89 185 12 7 0,06 1 180 10,5 15 0,06 1,05 180 11 20 0,07 1,28 190 10 22
Tabel 3. Hasil pengujian flywheel magnet modifikasi menggunakan pipa berdiameter 8,5 cm dan kecepatan air 3 m/s.
Debit  air (m 3 /s) Putaran flywheel magnet (rpm) Arus AC (ampere) Arus  DC (ampere) Tegangan AC (volt) Tegangan DC (volt) Beban lampu AC (watt) 0,017016  750 0,06 0,86 180 11 7 0,06 0,96 185 10,5 15 0,07 1,04 185 11 20 0,08 1,24 175 10 22
Dari tabel 2 dan 3 Arus AC merupakan arus  yang  keluar  dari  inverter  (setelah inverter),  arus  DC  merupakan  arus  yang keluar  dari flywheel magnet  (sebelum  masuk ke  inverter),  tegangan  AC  merupakan tegangan  yang  keluar  dari  inverter  (setelah inverter),  tegangan  DC  merupakan  tegangan
yang  keluar  dari  flywheel  magnet  (sebelum masuk  ke  inverter).  Beban  lampu  AC merupakan  beban  yang  terpasang  di  inverter (setelah inverter).
Hasil  dari  pengujian flywheel magnet asli  dan flywheel magnet  modifikasi  pada tabel  2  dan  tabel  3  dapat  juga  dilihat  pada gambar 3, 4, 5 dan 6.
Gambar  3.  Diagram  tegangan  DC  dan tegangan  AC  terhadap  beban  pada flywheel magnet asli (original)
Gambar  4.  Diagram  arus  DC  dan  arus  AC terhadap beban pada flywheel magnet asli
Gambar  5.  Diagram  tegangan  DC  dan tegangan  AC  terhadap  beban  pada flywheel magnet modifikasi
Gambar 6. Diagram arus DC dan arus AC  terhadap  beban  pada flywheel magnet modifikasi
b.
Pembahasan Data Pengujian Pengujian menunjukkan bahwa
dengan  kecepatan  putar  rata-rata flywheel magnet  750  rpm, flywheel magnet  asli  dan flywheel magnet  modifikasi  menghasilkan tegangan  AC  dan  DC,  arus  AC  dan  DC dengan  beban  yang  sudah  ditentukan.  Hasil pengukuran  daya  yang  dihasilkan flywheel magnet dapat dilihat pada tabel 4 dan tabel 5 Daya DC yang dihasilkan oleh flywheel magnet  dapat  diperoleh  dengan  cara menghitung sebagai berikut :
 flywheel magnet asli
a. Beban 7 watt P = V . I = 12 . 0,89
= 10,6 watt
b. Beban 15 watt P = V . I
= 10,5 . 1
= 10,5 watt
c. Beban 20 watt
P = V . I
= 11 . 1,05
= 11,5 watt
d. Beban 22 watt P = V . I = 10 . 1,28 = 12,8 watt
 flywheel magnet modifikasi a. Beban 7 watt P = V . I
= 11 . 0,86
= 9,46 watt
b. Beban 15 watt P = V . I
= 10,5 . 0,96
= 10,08 watt
c. Beban 20 watt
P = V . I
= 11 . 1,04 = 11,44 watt
d. Beban 22 watt
P = V . I
= 10 . 1,24 = 12,4 watt
Daya  AC  yang  dihasilkan  oleh flywheel magnet  dapat  diperoleh  dengan  cara menghitung sebagai berikut :
 flywheel magnet asli
a. Beban 7 watt P = V . I . cos ϕ = 185 . 0,06 . 0,85 = 9,4 watt
b. Beban 15 watt P = V . I . cos ϕ = 180 . 0,06 . 0,85 = 9,18 watt
c. Beban 20 watt
P = V . I . cos ϕ = 180 . 0,06 . 0,85 = 9,2 watt
d. Beban 22 watt P = V . I . cos ϕ = 190 . 0,07 . 0,85 = 11,3 watt
 flywheel magnet modifikasi
a. Beban 7 watt P = V . I . cos ϕ = 180 . 0,06 . 0,85 = 9,18 watt
b. Beban 15 watt P = V . I . cos ϕ = 185 . 0,06 . 0,85 = 9,4 watt
c. Beban 20 watt P = V . I . cos ϕ = 185 . 0,07 . 0,85
= 11 watt
d. Beban 22 watt P = V . I . cos ϕ = 175 . 0,08 . 0,85 = 11,9 watt
Dari  tabel  4.  Dibawah,  arus  DC merupakan  arus  dari flywheel magnet (sebelum  masuk  ke  inverter),  tegangan  DC merupakan tegangan yang keluar dari flywheel magnet    (sebelum  masuk  ke  inverter),  daya DC  merupakan  daya  yang  diketahui  melalui perhitungan  menggunakan  rumus  dan  daya tersebut berada sebelum inverter.
Dari  tabel  5.  Dibawah,  arus  AC merupakan arus dari flywheel magnet (setelah inverter),  tegangan  AC  merupakan  tegangan yang  keluar  dari flywheel magnet  (setelah inverter),  daya  AC  merupakan  daya  yang diketahui  melalui  perhitungan  menggunakan rumus  dan  daya  tersebut  berada  setelah inverter.
Tabel 4. Hasil pengukuran daya DC flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi.
Flywheel magnet Arus DC (ampere) Tegangan DC (volt) Daya  DC (watt) Beban  lampu (watt) Asli ( Original ) 0,89 12 10,6 7 1 10,5 10,5 15 1,05 11 11,5 20 1,28 10 12,8 22 Modifikasi 0,86 11 9,46 7 0,96 10,5 10,08 15 1,04 11 11,44 20
1,24 10 12,4 22 Tabel 5.Hasil pengukuran daya AC flywheel magnet asli flywheel magnet modifikasi Flywheel magnet Arus AC (ampere) Tegangan AC (volt) Daya  AC (watt) Beban  lampu (watt) Asli ( Original ) 0,06 185 9,4 7 0,06 180 9,18 15 0,06 180 9,2 20 0,07 190 11,3 22 Modifikasi 0,06 180 9,18 7 0,06 185 9,4 15 0,07 185 11 20 0,08 175 11,9 22 Hasil  pengujian  daya  DC  dan  daya  AC  pada flywheel magnet  asli  dan flywheel magnet modifikasi  dapat  juga  dilihat  pada  gambar  7 dan gambar 8.
Gambar 7. Diagram  perhitungan  daya  DC terhadap beban pada flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi
Gambar 8. Diagram  batang  perhitungan daya  AC  terhadap  beban  pada flywheel magnet asli dan flywheel magnet modifikasi.
c. Pembahasan Potensi Energi Air
Daya  kincir  air  yang  dihasilkan  pada pengujian  alat  ini  dapat  dilihat  pada  tabel  6. Daya kincir air tersebut diperoleh dengan cara perhitungan  dengan  menggunakan  rumus sebagai berikut :
P = ρ .g.Q.h.ilt
= 1000 . 9,81 . (0,017016 . 2 . 0,8)
= 9810 . 0,0272256
= 267,08314 watt
Total  energi  yang  tersedia  dari  suatu penampungan  air  merupakan  energi  potensial air yaitu :
Ep = mgh ................................. ( 1 )
Sebelumnya  mencari  massa  air (m) karena belum diketahui
V m   ........................................ ( 2 )
Perhitungan energi potensial air pada sungai:
V = p . l . t = 50 . 3 . 0,3 = 45 m 3
45 1000 m 
m = 1000 . 45 = 45.000 kg Ep = mgh = 45000 . 9,81 . 2 = 882900 joule Perhitungan energi potensial air pada pipa :
l D V ) ( 2 4 1  
= (1/4 . 3,14 . (8,5) 2 ) . 670 = 56,716 . 670 = 37999,88 cm 3 = 0,0379 m 3 0379 , 0 1000 m  m = 1000 . 0,0379
= 37,9 kg Ep = mgh = 37,9 . 9,81 . 2 = 743,6 joule Total  energi  yang  tersedia  dari  suatu penampungan  air  merupakan  energi  potensial air.
Perhitungan energi kinetik air pada sungai :
2 2 1 mv Ek 
= ½ . 45000 . (3) 2 = 22500 . 9  = 202500 joule Perhitungan energi kinetik air pada pipa :
2 2 1 mv Ek 
= ½ . 37,9 . (3) 2
= 18,95 . 9
= 170,55 joule
4. Kesimpulan
Berdasarkan  penelitian  dan  analisa pemanfaatan  aliran  sungai  Waduk  Botok untuk Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro menggunakan  kincir  air  tipe overshot di Waduk  Botok,  Mojodoyong,  Kedawung, Sragen,  Jawa  Tengah.  Hasil  pengujian menunjukkan bahwa daya DC yang dihasilkan flywheel magnet  asli  saat  dipasang  beban
lampu  maksimal  22  watt  menghasilkan  daya DC  sebesar  12,8  watt  dan flywheel magnet modifikasi  saat  dipasang  beban  lampu maksimal  22  watt  menghasilkan  daya  DC sebesar  12,4  watt,  sedangkan  daya  AC  yang dihasilkan flywheel magnet asli saat dipasang beban lampu maksimal 22 watt menghasilkan daya  AC  sebesar  11,3  watt,  dan flywheel magnet modifikasi saat dipasang beban lampu maksimal  22  watt  menghasilkan  daya  AC sebesar 11,9 watt.

## DAFTAR PUSTAKA
Budiman, Aris. Asy’ari, Hasyim. Hakim, Arif Rahman. Desain Generator Magnet Permanen Untuk Sepeda Listrik. Jurnal Teknik Elektro Fakultas Teknik UMS, Vol. 12 No. 01 ISSN 1411-8890.
Damastuti, Anya P. 1997. Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro . Sumber:
http://www.elsppat.or.id/download/file/w8_
a6.pdf
Djajusman Hadi, S.Sos. M.AB dan Budiharto, S.Pd.  1998. Artikel kincir air kaki angsa dan inovasi listrik Mikrohidro
Sumber: http://www.kendali.net/
Jalius, Jama. Dkk. 2008. Teknik Sepeda Motor Jilid 1 Untuk Sekolah Menengah Kejuruan . Jakarta.
Marsudi, Djiteng. 2011. Pembangkitan Energi Listrik Edisi Kedua . Jakarta: Erlangga.
Paryatmo,  Wibowo.  2007. Turbin Air . Yogyakarta: Graha Ilmu