## UJI KINERJA GENERATOR PMG 5 KW PADA TURBIN PEMBANGKIT LISTRIK ARUS LAUT
5 KW Permanent Magnet Generator (PMG) Performance’s Testing of Marine Current Turbine
Afian Kasharjanto 1 dan Eko Marta Suyanto 1
1 Balai Teknologi Hidrodinamika, Surabaya.
Email: afian.kasharjanto@gmail.com
Diterima: 20 Januari 2015; Direvisi: 4 Mei 2015; Disetujui: 29 Oktober 2015

## Abstrak
Optimalisasi luaran listrik yang dihasilkan adalah merupakan tujuan utama dari desain turbin arus laut. Berbeda  dengan  listrik  yang  dihasilkan oleh  PLN, luaran  listrik  turbin  arus  laut  bersifat  tidak  stabil karena  putaran  generator  sangat  tergantung  pada  energi  kinetik  arus  laut  sebagai  sumber  awal  untuk memutar  generator.  Dikarenakan  kecepatan  arus  laut  yang  diterima  tidak  bersifat  konstan  (selalu berubah) maka putaran generator juga selalu berubah. Disamping itu, luaran listrik yang dihasilkan oleh generator bisa jadi tidak sesuai dengan spesifikasi teknis yang di infokan dari pabrikan. Uji kelistrikan generator ini bertujuan untuk mengetahui gambaran sampai sejauh mana kinerja operasional Permanent Magnet Generator (PMG) 5 kW pada saat mendapatkan gaya dari putaran rotor. Uji coba dilaksanakan di Bengkel Mekanik BTH melalui  uji  variasi  beban dan  putaran.  Hasil  uji  coba  berupa  data  tegangan (V), arus listrik (I) dan daya listrik (P).
Kata kunci: uji kelistrikan, generator PMG 5 kW, efisiensi

## Abstract
Electricity optimization is the main objective in the designning of marine current energy turbine. Unlike electricity  from national electricity  company, the  electricity  output  from  marine  current  turbine  is unstable just because the generator rotation (rpm) is un-stable due to unstability of the marine current movement. Besides,  electricity  output  from  generator  could  not  be the  same  as  the  specification  from manufacturer.  That’s  why  generator  performance’s  testing  is  essencial  to  be  done.  Objective  of  the generator  testing  is  to  get  the  picture of  generator  performance  PMG  5 kW when  it  works  on  site. Testing  was  conducted    in  our  workshop through  testing  variation  of  electrical  load  dan  rotation (rpm). Test result can be voltage (V), electricity current (I) and electricity power (P).

## Keywords: electrical testing, generator PMG 5 kW, efficiency

## PENDAHULUAN
Proses  kegiatan  pengembangan  desain  turbin  arus laut  di BTH telah  mencapai  tahap  optimalisasi  luaran listrik  yang  dihasilkan.  Kegiatan  yang  sudah  di  mulai sejak 2006 ini berdasarkan data hasil uji coba prototipe di  Jembatan  Suramadu  tahun  2013,  kegiatan selanjutnya  difokuskan pada  bagaimana  cara  untuk bisa  meningkatkan  effisiensi  luaran  listrik  generator yang  artinya  agar  energi  putaran  rotor  turbin  dapat  di serap  se-optimal  mungkin  untuk  di  konversi  menjadi
energi  listrik.  Melalui  mekanisme  sistem  transmisi poros  mekanik  dengan  rasio  putaran  tertentu,  putaran akan  di  teruskan  ke generator  sehingga  menghasilkan listrik. Prinsip kerja ini sangat sederhana karena hanya di  butuhkan  perhitungan  desain  sistem  transmisi mekanik  dengan  rasio  putaran  tertentu  sehingga  bisa mencapai jangkauan putaran kerja generator minimum dan  maksimum. Generator  tidak  akan  bisa  berputar apabila  putaran  di  bawah  nilai  putaran  minimal generator  begitu  juga  akan  terbakar  apabila  putaran
generator  melebihi  putaran  maksimal.  Batasan  inilah yang  harus  bisa  dicapai  dalam  melakukan  desain sistem  transmisi.  Meskipun  sejak  tahun 2010 uji  coba turbin di  laut  selalu  menghasilkan  listrik,  tetapi  listrik yang dihasilkan masih di bawah kemampuan kapasitas generator  yang  di  gunakan.  Tetapi  karena  pada  saat tersebut  masih  di  fokuskan  pada  target  listrik  harus menyala,  maka  pertimbangan  optimalisasi  luaran listrik  menjadi  hal  yang  dapat  di  kembangkan  pada tahap berikutnya.
Berbicara  mengenai  prospek  pengembangan  dan pemanfaatan  energi  terbarukan  dari  sumber  arus  laut, maka  sumber  energi  arus  laut  di  Indonesia  paling potensial untuk di kembangkan dalam skala yang lebih besar  lagi.  Jika  dijumlahkan  dari  seluruh  potensi selat-selat  di  seluruh  perairan  Indonesia,  hasil  survei dan  perhitungan  numerik  menunjukkan  bahwa  secara teoritis potensi energi yang dapat di panen sangat besar, dari  10  (sepuluh)  lokasi  yang  sebagian  besar  ada  di wilayah Indonesia timur diperkirakan memiliki potensi 3000 Mega  Watt (Erwandi, 2011).  Di  seluruh  dunia, diperkirakan  dapat  menghasilkan  3.17 Terra Watt hanya  dari  sumber  energi  arus  laut  saja  (Kantha, 2000)..  Sumber  energi  ini  dapat  dengan  mudah diprediksi  karena  terjadinya  arus  laut    hanya tergantung  pada    interaksi  gaya  tarik  menarik  antara bumi-bulan-matahari  yang  secara  terus  menerus berlangsung selamanya (Gitrio, Tanpa Tahun).

## METODOLOGI
Metodologi  yang  dilaksanakan  adalah  melalui pengujian  luaran  listrik  generator  PMG  5 kW di bengkel  mekanik  dengan  cara  generator  di  putar  oleh motor  listrik  sesuai  dengan  jangkauan  putaran  yang ada  pada  data spesifikasi  teknis  generator  (240-480 rpm). Pengujian terdiri 2 (dua) jenis pengujian:
1. Uji kelistrikan generator tanpa beban
2. Uji  kelistrikan  generator  berbeban  langsung dengan inverter
Pada  saat  uji  kelistrikan  dengan  beban,  setiap putaran  diberikan variasi  beban  listrik  (pemasangan lampu),  mulai  100 Watt sampai  dengan  2400 Watt. Pada  setiap  tahapan  proses  uji  coba  akan  di  catat data-data  sebagai  berikut  : frekuensi motor, putaran motor (rpm), putaran generator (rpmgen), beban lampu (watt), arus listrik  generator  dan tegangan generator. Data-data  tersebut  kemudian  dibandingkan  dengan spesifikasi teknis dari produsen generator.

## PROSES UJI COBA
Grafik  generator  PMG 3.5 kW yang  di  gunakan dalam uji coba turbin arus laut adalah sebagai berikut:
Gambar 1. Grafik putaran dan tegangan generator 3.5 kW
pada open sirkuit voltage
Gambar 2. Korelasi putaran daya yang dihasilkan
Grafik  di  atas  adalah  sebagai  acuan  untuk mengetahui kinerja generator yang akan di uji.

## Uji Kelistrikan Generator Tanpa Beban
Gambar 3. Grafik kenaikan tegangan generator pada uji generator tanpa beban
Uji Kinerja Generator PMG 5 kW pada Turbin Pembangkit Listrik Arus Laut (Afian Kasharjanto dan Eko Marta Suyanto)
Prinsip  uji  putaran  generator  adalah  dengan  cara memutar generator (rpm) dengan bantuan motor listrik mulai  dari putaran  terndah  sampai  dengan posisi putaran  generator  maksimum,  yaitu  posisi  dimana tegangan  generator  tidak  dapat  bertambah  lagi meskipun  putaran  di  tambah grafik di  bawah  ini menunjukkan  nilai  tegangan  generator  sebagai  fungsi dari putaran (rpm).

## Uji Kelistrikan Generator Beban Langsung
Prinsip kerja  uji  coba  ini  sama  dengan  uji  coba sebelumnya,  yaitu  generator  di  putar  dengan  bantuan motor listrik pada tiap-tiap variasi putaran. Selanjutnya tegangan  listrik  generator  yang  dihasilkan  akan  di distribusikan langsung kebeban-beban peralatan listrik secara bertahap mulai dari beban yang terkecil sampai dengan beban maksimum (sampai generator tidak bisa berputar  lagi/error)  dengan  menggunakan  lampu bohlam masing-masing 100 Watt.
Gambar 4. Diagram sistem pembebanan generator
Langkah pengujian : 1) Setting putaran pada inverter pengubah putaran motor  sehingga  didapat  putaran  motor  yang diinginkan.
2) Memutar  motor  pada rpm yang  ditentukan sehingga  generator  berputar  pada rpm yang diinginkan dengan perbandingan putaran 1 : 3.
3) Jika generator berputar  pada rpm yang diinginkan  maka  akan  diberikan  beban output kelistrikan  mulai  dari  yang  terkecil  sampai dengan  yang  terbesar.  Disini  kita  pakai  beban terkecil  dengan  lampu  bolam  berdaya  200 Watt sampai dengan 450 Watt.
4) Pendataan  besaran putaran  generator (rpm) yang  tetap  dengan  besaran  beban  yang
berbeda-beda (Watt) sehingga diperoleh gambaran  dengan  putaran  generator  yang ditentukan  akan  menghasilkan  penurunan  atau kenaikan  level  rotasi  dari  generator. Pada langkah ini dilakukan pencatatan data tegangan sebagai  fungsi  dari  penambahan  beban generator pada tiap tiap data putaran generator.
Gambar 5. Proses uji kelistrikan generator beban langsung
Gambar 6. Pengukuran putaran generator menggunakan tacho

## meter
Pada  metode  pengujian  ini,  dikarenakan  tegangan maksimum  lampu  adalah  220 Volt  AC,  sehingga  uji coba beban  tidak  dapat  di  tingkatkan  sampai  melebihi tegangan maksimum (menyebabkan beban lampu akan terputus)  sehingga    pengujian    tidak  dapat  terus dilakukan  sampai  melebihi  tegangan  maksimum sehingga pada pengujian ini tidak efektif untuk melihat efisiensi generator.

## Gambar 7. Data pengujian generator 5 kW beban langsung

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  pengujian generator ada  beberapa  hal yang perlu mendapat perhatian sebagai berikut: 1. Dari  data  uji  generator  tanpa  beban  diketahui bahwa  semakin  besar  putaran  generator  nilai tegangan  akan  semakin  besar  pula  sampai  pada batas  nilai  maksimal  putaran.  Selanjutnya  nilai tegangan akan konstan meskipun putaran generator di  tambah.  Nilai  tegangan  maksimum  sebesar  482 Volt  AC terjadi  pada  putaran rpm mulai  485 keatas.
2. Tegangan  generator  yang  bisa  diberikan  adalah pada  nilai  220 Volt AC saja,  karena  di  atas  nilai tersebut akan menyebabkan lampu putus.
3. Daya  maksimum  di  dapat  pada  putaran  generator 300 rpm.
4. Jika  di  bandingkan  dengan  grafik  dari  pabrikan generator  Ginlong  (Gambar  1),  dapat  di  lihat bahwa  pola  penambahan  nilai    tegangan  bersifat hiperbolik sedangkan  pada  hasil  uji  generator didapat  bahwa  pola  grafik  penambahan  nilai tegangan  bersifat  linier.  Sedangkan  nilai  tegangan maksimum  antar  keduanya  relatif  sama,  yaitu sekitar 485 sampai 490 Volt

## KESIMPULAN
Pada  nilai  putaran  maksimal  300 rpm,  tegangan yang dihasilkan 300 Volt dan arus listrik 5.4 Ampere, daya  (P)  yang  dihasilkan 1706.4 Watt.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  efisiensi  generator  hanya  sekitar 50%  dari  kapasitas  maksimumnya.  Penyebabnya diduga  karena  usia  penggunaan  generator  yang  sudah 4  (empat)  tahun  dan  telah  mengalami  beberapa perbaikan  sehingga  kinerja  generator  sudah  tidak sesuai dengan kondisi pada saat masih baru.

## DAFTAR PUSTAKA
Erwandi.  (2011). The  Development  of  Indonesian Vertical Axis  Marine  Current  Turbine for Tidal Power  Generation , World  Renewable  Energy Congress - Indonesia, Bali Nusa Dua Convention Center, 17 - 19 Oktober 2011.
Gitrio, Agung.  (Tanpa Tahun). Pembangkit  Listrik
Tenaga Pasang.
(http://www.academia.edu/5385793).
Kantha,  L.  H. dan Clayson,  C.  A.  (2000). Numerical Models  of  Oceans  and  Oceanic  Processes,
Academic Press, USA.
Kasharjanto, Afian, Nurhadi,  dan Pitoyo. (2012). Uji
Coba  Prototipe  Turbin Arus  Laut  di  Jembatan
Suramadu, Jurnal Wave Vol. 6, Nomor 2.
Myers, L. E.  dan Bahaj, A. S. (2005). Simulated Electrical  Power  Potential  Harnessed by Marine Current  Turbine  Arrays at  the  Alderney  Race, Renewable Energy 30(11):1713-1731.