## RANCANG BANGUN MESIN PEMBANGKIT LISTRIK TANPA BBM  BERKAPASITAS 3000 WATT DENGAN MEMANFAATKAN PUTARAN FLYWHEEL
Razali 1) , Stephan )2
1) Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Bengkalis Riau, kode pos: 28711 email: r a z al i @ p ol ben g . a c .i d 2) Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bengkalis Riau, kode pos: 28711 email stephan @polbeng.ac.id

## ABSTRAK
Akhir-akhir ini, kebutuhan energi meningkat tetapi ketersediaan sangat terbatas. Oleh karena itu, sangat penting untuk  melakukan  penelitian  lebih  lanjut  energi  alternatif.  Generator  adalah  salah  satu  energi  alternatif yang digunakan  oleh  masyarakat,  tapi  itu  memiliki  kekurangan  seperti  ketidakstabilan  tegangan  dan rendah efisiensi generator.  Berdasarkan  isu-isu  tersebut,  sehingga  kami  membuat  flywheel  aplikasi dalam  generator  listrik, yang bertujuan untuk menghasilkan suatu konsep efisiensi daya meningkat,  menstabilkan  tegangan  keluaran  Generator  dan  mulai  proses  pembangkit  listrik.  Proses pembuatan  mesin  aplikasi  flywheel  generator  mulai  dari  perancangan  mekanik  flywheel,  mencari  jumlah rotasi  per  menit  dari  generator  (dengan  percobaan),  menemukan  elemen  mesin  yang  menggunakan  (poros, bantalan  dan  roda  gila), nilai  output generator. dari hasil desain mesin adalah diperlukan maksimal 2.5 KW - 3 KW dengan 3000 rpm yang diberikan motor listrik dengan sistem transmisi  yang  menggunakan  balt,  massa roda  gila  60  kg  x  2 kg  dan  daya  output  maksimum  dari generator 3 KW.
Kata kunci: Pembangkit listrik, flywheel , generator

## ABSTRACT
l ately, increasing energy needs but the availability is very limited. Therefore, it is very important to do further research into alternative energy. Generator is one of the alternative energy that is used by the community, but it has disadvantages such as voltage instability and low efficiency of the generator. Based on those issues, so we made  the  application  in  the  electric  generator  flywheel,  aiming  to  produce  a  concept  of  increasing power efficiency, stabilizing  the  output  voltage  Generator  and  start  the  process  of  the  power  plant.  The process  of  making  the  engine  flywheel  generator  applications  ranging  from  the  design  of  the  mechanical flywheel,  find  the  number  of  revolutions  per  minute  of  the  generator  (by  experiment),  find  the  element that  is  using  the machine (shaft,  bearing  and  flywheel),  the  value  of  the  output  of  the  generator.  from the  results  of  the  engine  design  is  required  a  maximum  of  2.5  KW  to  3  KW  with  3000  rpm  electric motor  provided  with  a  transmission  system  using  balt,  mass  flywheel  60  kg  x  2  kg  and  a  maximum  power output of 3 KW generator. Keywords: power plant, flywheel , generator.

## 1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang Energi  listrik  merupakan  salah    satu  kebutuhan manusia  yang  sangat  penting  dan  vital  yang  tidak dapat  dilepaskan  dari  keperluan  sehari-hari.  Manusia hampir  tidak  bisa  melakukan  pekerjaan  yang  ada dengan  baik  ataupun  memenuhi  kebutuhannya. Kekurangan energi listrik dapat mengganggu aktivitas manusia.  Oleh    sebab    itu    kesinambungan    dan ketersediaan  energi  listrik  harus dipertahankan.  Saat ini    kebutuhan    energi    listrik    semakin    meningkat seiring  dengan  pertambahan  jumlah  penduduk  dan kemajuan teknologi serta informasi.
Seiring  makin  dirasakannya  krisis  sumber  daya  energi maka peran dari sebuah alat penyimpan energi menjadi sangat  penting  akibat  kebutuhan  akan  penggunaan energi  yang  efisien.    Dari  sekian  banyak  media penyimpan  energi  yang  ada  salah  satu  media  yang
dapat  menyimpan  energi  yang  berlebih  kemudian menggunakannya  kembali  saat  diperlukan  adalah menggunakan flywheel (roda gaya).
Penyimpan  energi flywheel memperoleh  energi  kinetik dalam  bentuk  inersia  putar,  dan  menyimpanya  dalam benrtuk  energi kinetik,  kemudian  melepaskanya  ketika dibutuhkan. dari hasil yang diperoleh dari penyimpanan  energi  kinetik  tersebut  dengan  sangat menarik  dan  signifikan.  Faktor  yang  mempengaruhi kinerja  penyimpan  energi flywheel antaralain  material, geometri, panjang dari flywheel .
Flywheel  atau  sering  juga  disebut    roda  gaya  seperti yang  kita  ketahui  adalah  sebuah    komponen  yang merupakan sebuah piringan yang karena beratnya dapat menahan  perubahan  kecepatan  yang  drastis  sehingga gerak  putaran  poros  mesin  menjadi  lebih  halus.  Yang jarang  diketahui  adalah  Flywheel  memiliki  kepadatan
energi  hingga  ratusan  kali  lebih  banyak  dibandingkan dengan baterai yang ada saat ini serta dapat menyimpan dan melepaskan energi dengan lebih cepat.
Oleh  sebab  itu,  dibuatlah  sebuah  inovasi  baru  berupa mesin  pembangkit  listrik  tanpa  BBM  dengan memanfaatkan  putaran flywheel .  Meskipun  daya  yang didapatkan      dari      pembangkit      listrik      ini      tidak terlalu   besar,   diharapkan   dapat dimanfaatkan  untuk penerangan,    pemakaian    peralatan    listrik    rumah tangga  ataupun  dapat  digunakan  untuk  peralatan bengkel yang lainya.
1.2 Rumusan masalah
Berdasarkan  latar  belakang  diatas  maka  akan  timbul permasalahan yang akan dicari solusinya yaitu:
• Bagaimana  mengetahui kinerja dari sebuah flywheel?
• Bagaimana  desain  model  flywheel  dan  mekanisme kinerja  penyimpanan  energinya  yang  diaplikasikan pada  miniplant  pembangkit  listrik  Keuntungan  apa yang diperoleh dari aplikasi flywheel energi storage
1.3 Tujuan Penelitian
Sesuai  dengan  rancang  bangun  yang  dilakukan,  maka tujuan penelitian ini adalah: Study mempelajari kinerja suatu flywheel energi storage sehingga bisa diaplikasikan pada suatu pembangkit listrik
2.  Metodologi 2. Landasan Teori 2.1 Teori Pendukung Suatu benda yang diam akan cenderung mempertahankan  kedudukannya  yang  diam,  begitu juga  ketika  benda  bergerak  maka  akan  tetap mempertahankan  untuk  berotasi  atau  melawan  rotasi tersebut  jika  dari  kondisi  diam.  Sifat  ini  dikarenakan benda    memiliki    sifat    inersia.    Momen    inersia adalah  sifat  yang  dimiliki  oleh sebuah benda   untuk mempertahankan    posisinya    dari    gerak    berotasi. Semakin  besar  nilai  momen  inersia  suatu  benda maka  semakin  sukar  diputar  ,  Tipler,  Paul  A.  1998. Momen     inersia     adalah     sifat     yang     dimiliki oleh  sebuah        benda  untuk  mempertahankan posisisnya    dari    gerak    berotasi.    Momen  inersia adalah ukuranresistansi/  kelembaman  sebuah  benda terhadap    perubahan    dalam    gerak  rotasi  Sutrisno. 1984.“  Fisika  Dasar  2  Mekanika”.      Untuk memudahkan  dalam  memahami      momen      inersia, tinjau      sebuah  partikel      yang      melakukan      gerak rotasi,seperti dalam gambar berikut
. Gambar 2.4 sebuah partikel berotasi mengeliling sumbu yang berpusat ditik 0 Sumber: Sutrisno. 1984. “ Fisika Dasar 2 Mekanika
2.1.1 Flywheel
Energi  yang berlebih dari pembangkit listrik tenaga air harus  disimpan  dalam  bentuk  tertentu    atau    energi tersebut    akan    terbuang  percuma.  Salah  satu  cara
yang  dilakukan  untuk  menyimpan      energi      yang berlebih    kemudian  menggunakannya  kembali  saat diperlukan  (power  on  demand)  adalah  menggunakan flywheel (roda  gaya). flywheel atau  sering  juga disebut    roda   gila    seperti   yang   kita   ketahui adalah sebuah    komponen    yang    terdapat    pada  semua kendaraan   roda   empat,   merupakan sebuah   piringan yang    karena    beratnya    dapat  menahan  perubahan kecepatan  yang  drastis  sehingga  gerak  putaran  poros mesin menjadi lebih   halus.    Yang   jarang   diketahui adalah flywheel memiliki  kepadatan  energi  hingga ratusan  kali  lebih  banyak  dibandingkan  dengan baterai yang  ada  saat  ini  serta  dapat  menyimpan  dan melepaskan energi dengan lebih cepat
Gambar 2.5. Penampang Flywheel (Sumber: google)

## 2.1.2 Momen Inersia
Momen          inersia          adalah          ukuran  resistansi/ kelembaman  sebuah  benda  terhadap  perubahan  dalam gerak  rotasi.  Berbeda    dengan    massa    benda    yang hanya    tergantung  pada  jumlah    kandungan    zat didalam  benda  tersebut,  momen  inersia  disamping tergantung  pada  jumlah  kandungan  zat   (masa   benda) juga    tergantung    bagaimana  zat-zat    atau    massa    ini terdistribusi.    Semakin  jauh      distribusi      massa      dari pusat putaran semakin besar momen inersinya. Momen inersia   I   suatu   benda   titik (partikel) terhadap suatu sumbu  putar  didefinisikan  sebagai  perkalian  massa partikel, m  dengan  kuadrat  jarak partikel r  dari  sumbu putar.
I  = 1/2 mr 2
( 2.1)
Dimana   I   =  momen inersia m =  massa  partikel r   =  jarak  partikel  dari  sumbu  putar
2.1.3 Torsi dan Energi Kinetik Rotasi
Kalau      dalam      gerak      lurus,      gerakan  benda dipengaruhi  oleh  gaya,  maka  dalam  gerak  rotasi, gerakan benda dipengaruhi oleh torsi. Semakin   besar torsi,      semakin      cepat      benda  berotasi.  Sebaliknya semakin  kecil  torsi,  semakin lambat   benda   berotasi. Torsi  adalah  momen  putar  atau  besarnya  gaya  yang dibutuhkan  untuk  melakukan  percepatan  rotasi. Sedangkan energi kinetik rotasi adalah besarnya energi yang  tersimpan  dalam  suatu  benda  saat  melakukan gerak rotasi
τ = I a ( 2.2) Keterangan: τ    = torsi (kg.m 2 /s 2 ) I = momen inersia (kg.m 2 ) a = percepatan sudut (rad/s 2 )
Rumus  diatas  mirip  dengan  Newton  II  .  Disini  torsi berperan  seperti  gerak  translasi  dan  percepatan    sudut berperan    sebagai    percepatan  pada  gerak  translasi, bagaimana  dengan  I?  I  mempunyai  peran  seperti massa,  semakin  besar  I  semakin  besar  benda  berputar (mirip  dengan  gerak  translasi).  Benda  bermassa  besar sukar  digerakkan/dipercepat.    kita    peroleh    rumus energi kinetik ini
E k = 1/2 mω 2 (2.3)
I = 1/2 mr 2 (2.4)
Keterangan:
Ek =  energi kinetic rotasi  (joule)
I =  momen inersia (kg.m 2 ) ω     =  kecepatan sudut (rad/s)

## 3. Rancang Bangun Dan Uji Performance
3.1. Rancang Bangun Alat
Alat  ini  memiliki  output  daya  listrik  yang   2  kali  lipat lebih  besar  dari  input  nya  efisiensi  dan  kemudahan dalam  penggunaan  adalah  kelebihan  dari  alat  ini.Oleh karena  itu, flywheel  generator terdiri  dari  beberapa komponen penyusun.
Gambar 4.1 .Rancang bangun alat flywheel generator
Poros  merupakan  salah  satu  bagian  yang  terpenting setiap mesin. Hampir semua  mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Pada pemindah daya ini direncanakan poros pemindah daya, dalam perencanaan dan perhitungan harus memperhatikan jenis pembebanan, kekuatan poros, kekakuan poros, putaran kritis, korosi dan bahan poros. Poros terbuat dari ST 37 dengan spesifikasi pada gambar berikut
Gambar 4.2 Poros

## 3.2. Pulley dan Belt
Pulley adalah  suatu  alat  mekanis  yang  digunakan sebagai pendukung  pergerakan  belt  atau  sabuk  lingkar untuk  menjalankan  sesuatu  kekuatan  alur  yang berfungsi menghantarkan suatu daya. Cara kerja pulley sering digunakan untuk mengubah arah dari gaya yang diberikan  dan  mengirimkan  gerak  rotasi. Pulley pada Belt  Conveyor sangat  berperan  penting  dalam menggerakkan  sabuk  atau Belt dengan  memberikan gaya  rotasi  (putar)  dan  angkut  dari  satu  titik  ke  titik lain. Adapun spesifikasi pada gambar berikut
Gambar 4.3 pully dan belt
3.4 Rancangan flywheel
Flywheel  yang  digunakan  terbuat  dari  besi  coran seberat  30 kg  x 2 unit  dan diameter 42  cm dan tebal 5 cm
3.5. Proses Manufaktur
Flowchar proses mnufaktur
Gambar 4.5 Diagram Alir Proses manufaktur

## 4. Hasil Uji Performance flywheel generator
4.1   Uji Fungsi Alat
Untuk  mengetahui  apakah  alat  uji  yang  telah  dirakit dapat bekerja dan memenuhi syarat teknis seperti yang diinginkan,  maka  dilakukan  uji  fungsi.  Uji  fungsi meliputi uji mekanisme dan uji flywheel dan generator. Berikut ini diuraikan langkah-langkah untuk melakukan uji fungsi.
Tabel 4.1 Secara keseluruhan hasil proses uji fungsi
No Proses Penilaian Keterangan 1. Putaran motor listrik (1) dipindah ke flyweel dengan pemindahan melalui sabuk (belt) Kecepatan rotasi (Rpm)  flaywheel yang dihasilkan sesuai dengan rancangan  sebesar 1450 Rpm Dilakukan pengujian ulang dan lihat perubahan kecepatan rotasi 3. Putaran motor listrik (1) dipindah ke flyweel kemudian dindahankan ke generator  melalui sabuk (belt) Kecepatan rotasi (Rpm)  flaywheel yang dihasilkan sebesar  1450  Rpm dirubah menjadi 3000  Rpm  melalui perubahan diameter pully Tegangan  listrik yang  dihasilkan oleh generator dapat  mencapai 220  V.  Namun kecepatan  rotasi dari generator tidak  stabil  hal ini  tidak  sesuai dengan rancangan 3 Dari hasil pengujian Alat ini memiliki output daya listrik yang 2 kali lipat lebih besar dari input nya Perlu motor yang stabil dalam  kecepatan putar  rotasi  dan memeliki kwalitas

## 4. Kesimpulan
Sebagai akhir dari perancangan alat uji daya ini didapat kesimpulan  yang  merupakan  perwujudan  dari  tujuan perancangan  yaitu,  alat  uji  daya  ini  mudah  digunakan dan dipelajari tetapi tetap memberikan hasil yang baik.
Komponen yang digunakan pada alat aplikasi flywheel pada electrical generator adalah :
1. pully dan balt  yang digunakan :
• Dari motor ke poros utama   : Balt tipe B1 dan diameter pully 3 in.
• Dari poros utama ke generator  : Balt diameter pully 8 in.
2. Poros  yang  digunakan  adalah  bahan  St  37  dengan diameter 47 mm dan panjang 650 mm
3. Tipe  Bearing  yang  digunakan  pada  poros  adalah tipe Single Row Ball Bearing
4. Flywheel yang digunakan seberat 30 Kg sebanyak 2 unit dan diameter 420 mm dan tebal 50 mm
5. Dengan adanya roda gila ( flywheel ) dapat diketahui perbandingan  tegangan    yang  dihasilkan  oleh generator ac.

## Daftar  Referensi
[1]  AlphaputraYapeth,    Aryamanggala. Analisis    Pengaruh Variasi Flywheel Terhadap Energi Kinetik Yang Mampu Disimpan  Oleh  Flywheel Pada    Sistem    Electro-Mechanical Kers.   Surabaya :   Institut   Teknologi Sepuluh November . 2011.
[2] Cibulka,  J. Kynetic  Energy  Recovery  System  by  Means of Flywheels Energy Storage : Advance Engineering 2009.
[3] Mardiyanto,    Wijoyo , " Perancangan    Alat    Uji    Daya Motor  Bakar  Kendaraan  Roda  Dua  Dengan Metode  Moment Inerti ": www. e-jurnal.com 2013 .
[4] Muhammad Muhtada, " Analisa Penyerapan Energi Kinetik  Pada  Berbagai  variasi  Kecepatan  inersia  Flywheel, Jurnal  Rekayasa  Mesin  Vol,  5:  www.  e-jurnal.com ,  2014. . [5] Soebyakto  , "Prototype Pembangkit  Listrik  Tenaga Ombak SistemOsilator ". : www. e-jurnal.com , 2014.
[6] Sutrisno,    " Fisika    asar  2  Mekanika ",  Bandung:  ITB Bandung 1984.
[7] Tipler,  Paul  A.    " Fisika  untuk  Sains  dan  Teknik ".  Jilit 1 Jakarta : Erlangga 1998.