## Desain dan Pengembangan Prototipe Alat Uji Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro dengan Back Flow Water System
Heri Suripto # , Saiful Anwar Program Studi Teknik Mesin, Universitas Pasir Pengaraian Jalan Tuanku Tambusai, Pasir Pengaraian, Rambah Hilir, Riau 28557 Riau, Indonesia
# heri.suriptodotone@gmail.com

## Abstrak
Inovasi  pengembangan  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikro  Hidro  (PLTMH)  terus  dikembangkan  mengingat kebutuhan akan energi listrik terus meningkat. Hal ini perlu didukung adanya media pembelajaran untuk mencari solusi alternatif  permasalahan  dalam  mengatasi  kebutuhan  energi  tersebut.  Penelitian  ini  mendesain  dan  mengembangkan pembuatan  PLTMH  dengan back  flow  water  system .  Implementasi  sistem  berupa  prototipe  yang  dapat  digunakan sebagai  media  pembelajaran  mahasiswa  dan  alat  uji  energi  alternatif  hidro.  Metode  perancangan  dan  manufaktur menggunakan  metode  Pahl  &  Beitz  dan  pengujian  menggunakan  metode  eksperimen  dengan  cara  pengamatan  dan pencatatan data-data yang ditunjukkan pada alat ukur.  Pengujian dilakukan dua tahap, pengujian pertama pada putaran kincir  dan  transmisi,  pengujian  kedua  pada  putaran  dinamo  dan  voltase.  Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  sistem yang dirancang memiliki unjuk kerja yang baik.
Kata kunci: energi alternatif, prototipe alat uji, PLTMH back flow water system , putaran, voltase

## Abstract
Innovation  in  the  development  of  Micro  Hydro  Power  Plant  (PLTMH)  continues  to  be  developed  considering  the need for electrical energy continues to increase. This needs to be supported by  the existence of learning media to find alternative  solutions  to  problems  in  overcoming  these  energy  needs.  This  study  designed  and  developed  the manufacture of PLTMH with a back flow water system. The implementation of the system is in the form of a prototype that can be used as a student learning medium and an alternative hydro energy test tool. The design and manufacturing method used the Pahl & Beitz method and the test used the experimental method by observing and recording the data shown  on  the  measuring  instrument.  The  test  is  carried  out  in  two  stages,  the  first  test  is  on  the  wheel  rotation  and transmission, the second test is on the dynamo rotation and voltage. The test results show that the designed system has good performance.
Keywords: alternative energy, test equipment prototype, back flow water system PLTMH, rotation, voltage

## I. P ENDAHULUAN
Energi  terbarukan  dan  keberlanjutan  energi adalah  berperan  penting  dalam  pengembangan energi  dunia  melalui  peningkatan  sumber  energi terbarukan yang bersih tanpa bahan bakar [1]. Fakta bahwa pengembangan energi terbarukan merupakan cara  terbaik  untuk  perubahan  iklim  dunia  [2].  Pada abad ke-20 seluruh dunia mengkhawatirkan sumber energi  yang  terus  menipis  dengan  cepat.  Oleh karena  itu,  perlu  pengembangan  energi  terbarukan untuk energi listrik salah satunya energi terbarukan hidro. Perancangan pembangkit listrik tenaga mikro hidro  (PLTMH)  menjadi  mungkin  ketika  sumber
daya  air  yang  ada  terpenuhi,  karena  mikro  hidro tidak  memerlukan  waduk  atau  bendungan  yang besar.  Investasi  pembangkit  listrik  tenaga  mikro hidro  relatif  kecil  jika  dibandingkan  dengan pembangkit  listrik  tenaga  air  sekala  besar  [3]. Pemanfaatan  energi  hidro  yang  ramah  lingkungan salah satunya adalah pemanfaatan kincir air sebagai penggerak  generator  [4].  Kincir  air  adalah  mesin hidrolik  yang  banyak  digunakan  pada  masa  dulu untuk  mengkonversi  energi  hidro  menjadi  energi mekanik  [5].  Mikro  hidro  merupakan  salah  satu energi  terbarukan  tertua  yang  masih  digunakan untuk  menghasilkan  tenaga  listrik  [6].  Berdasarkan keserbagunaannya  mikro  hidro  ini  tidak  hanya
Heri Suripto, dkk: Desain dan Pengembangan Prototipe Alat Uji ...
untuk  daerah  perkotaan  tapi  juga  cocok  untuk daerah terpencil yang tidak memiliki akses jaringan listrik[7].  Sistem  pembangkit  listrik  tenaga  mikro hidro  terbukti  paling  banyak  digunakan  untuk menangani  kemiskinan  energi  terutama  energi listrik [8]. Mikro hidro adalah salah satu solusi yang tepat untuk menghasilkan energi listrik pada daerah terpencil  yang  memiliki  keterbatasan  akses  jalan, transportasi  dan  teknologi  [9].  Saat  ini  pembangkit listrik  tenaga  mikro  hidro  penyumbang  terbesar untuk  memenuhi  kebutuhan  listrik  dunia,  hampir 19%  popularitasnya  dan  memiliki  efisiensi  yang sangat  tinggi  [10].  Energi  merupakan  kunci pembangunan  ekonomi  dan  sosial  negara  saat  ini, untuk  menghadapi  tantangan  global  penyediaan teknologi  yang  handal,  aman  dan  terjangkau merupakan aspek yang terpenting untuk diperhatikan [11].
Berdasarkan penelitian sebelumnya [12], mengembangkan  evaluasi  reliabilitas  pembangkit listrik  tenaga  hidro  berdasarkan  air  limbah  kota menyimpulkan  sistem  pembangkit  listrik  tenaga mikro  hidro  sangat  stabil  dan  murah  mampu memproduksi tenaga yang handal, karena menggunakan back up oleh pompa yang berbasis air limbah kota yang tersedia. Selanjutnya [13] meneliti tentang desain dan implementasi sistem manajemen smart  energy mikro  hidro  yang  berdiri  sendiri menyimpulkan  dengan  implementasi  SEMS  rasio dari  DLC  control  dengan system  micro  grid meningkatkan efisiensi secara real time pada energi yang  efektif.  Selanjutnya  penelitian  [14]  tentang sistem mikro hidro low head untuk daerah pedesaan menyimpulkan  penerapan  teknologi  mikro  hidro low head sangat tepat untuk daerah pedesaan karena memiliki  potensi  untuk  dibuat  pembangkit  listrik tenaga  mikro  hidro low  head .  Penelitian  [15] tentang  pengembangan  dan  optimalisasi low-speed and  high-efficiency generator  magnet  permanen untuk  pembangkit  sistem  listrik  mikro  hidro menyimpulkan pengembangan low head permanent magnet pada sistem mikro hidro dapat menghasilkan efisiensi yang optimal sebesar 86,4 % dan  dapat  menghasilkan  generator  berkecepatan rendah.  Penelitian  [16]  tentang  pemanfaatan  aliran irigasi  untuk  pembangunan  pembangkit  listrik tenaga mikro hidro menyimpulkan melalui teknologi yang tepat aliran irigasi dapat dimanfaatkan  untuk  pengembangan  pembangkit listrik  tenaga  mikro  hidro.  Penelitian  [17]  tentang perancangan dan pengembangan sistem pembangkit listrik mikro hidro dengan menggunakan penyediaan  air  rumah  tangga  menyimpulkan pemanfaatan  pembangkit  listrik  melalui  aliran  air rumah  tangga  dimanfaatkan  untuk  mengisi  baterai yang  akan  digunakan  untuk  penerangan,  dan
kebutuhan  rumah  tangga  lainnya.  Penelitian  [18] tentang perancangan turbin air untuk  sistem mikro hidro low head menyimpulkan  perancangan pembangkit  listrik  tenaga  hidro low  head cocok untuk masyarakat ekonomi rendah yang mengkonsumsi daya listrik sekitar 1 kw. Penggunaan  sistem  pembangkit  listrik  tenaga  hidro low  head ini  memanfaatkan  aliran air  tetap  dimana air  yang  jatuh  ke  turbin  akan  dinaikkan  kembali menggunakan pompa listrik pada saat jam off-peak . Inovasi dan penelitian pengembangan pembangkit  listrik  tenaga  air  terus  dikembangkan mengingat  kebutuhan  akan  energi  listrik  terus meningkat.  Hal  ini  perlu  didukung  adanya  media pembelajaran  untuk  mencari  solusi  alternatif permasalahan  dalam  mengatasi  kebutuhan  energi tersebut.  Penggunaan  media  pembelajaran  dalam proses  belajar  mengajar  dapat  membantu  dan meningkatkan  minat  belajar,  menambah  motivasi, dan  memberikan  pengaruh  positif  dari  psikologis pelajar. Pemanfaatan dan penggunaan media belajar sangat  membantu  dan  efektif  untuk  proses pembelajaran  serta  penyampaian  pesan  dan  isi pelajaran  secara  real,  hal  ini  dapat  meningkatkan pemahaman  karena  menyajikan  informasi  secara menarik dan terpercaya [19].
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mendesain dan mengembangkan alat uji pembangkit listrik tenaga mikro hidro dengan back flow  water  system dengan implementasi  berupa prototipe . Metode  perancangan  dan  manufaktur menggunakan  metode  Pahl  &  Beitz  dan  pengujian dengan  menggunakan  metode  eksperimen.  Alat  ini nantinya akan difungsikan sebagai media pembelajaran  dan  alat  uji  energi  alternatif pembangkit  listrik  tenaga  mikro  hidro  dengan memanfaatkan  sistem  aliran  balik.  Diharapkan dengan  adanya  pembuatan  pembangkit  listrik tenaga  air  dengan  sistem  aliran  balik  ( back  flow water  system )  dapat  menambah  wawasan  dan pengetahuan  mahasiswa  dalam  proses  belajar mengajar terkait energi alternatif hidro.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Penelitian ini akan mendesain dan mengembangkan  prototipe  alat  uji  pembangkit listrik tenaga mikro hidro dengan sistem aliran balik ( back flow water system ) seperti pada Gambar 1. Perancangan dan pembuatan sistem ini menggunakan  metode  Pahl  &  Beitz  dan  pengujian dengan  menggunakan  metode  eksperimen.  Setelah alat  dirancang  dan  dibuat,  maka  dilakukan pengujian  pada  pembangkit  tersebut  dengan  cara pengamatan dan pencatatan data-data yang ditunjukkan pada alat ukur.
Gambar 1. Layout PLTMH back flow water system

## Gambar 2. Diagram alir penelitian
Proses  penelitian  mengikuti  diagram  alir  seperti terlihat pada Gambar 2. Tahapan penelitian diawali dengan studi literatur yang bertujuan untuk mencari referensi  yang  sesuai  dan  memiliki  keterkaitan dengan penelitian. Selanjutnya, dilakukan perancangan  PLTMH  dengan  sistem  aliran  balik ( back  flow  water  system ),  kegiatan  ini  meliputi perhitungan  kecepatan  aliran,  perancangan  kincir air,  perancangan  diameter  poros,  perancangan sistem transmisi, perhitungan kebutuhan pompa air,
pembuatan  sketsa  gambar  2D  dan  3D.  Selanjutnya dilakukan pembuatan  PLTMH dengan sistem aliran balik ( back flow water system ), kegiatan ini meliputi pembuatan  kincir  air,  pembuatan  poros,  pembuatan tower,  serta  perakitan  sistem  pembangkit  berbasis pada seleksi material dengan mengikuti pendekatan dari  metode    Pahl  &  Beitz  [20].  Selanjutnya dilakukan  uji  coba  prototipe  kegiatan  ini  meliputi pengamatan  dan  pencatatan  data-data  yang  diukur pada alat ukur dengan berbasis metode eksperimen. Selanjutnya  analisis  data,  kegiatan  ini  meliputi analisis  uji  coba  putaran  kincir,  putaran  transmisi, tegangan,  ampere,  serta  daya  kebutuhan  pompa untuk  menaikkan  air  dari reservoir bawak  ke reservoir atas.  Kemudian  data  dianalisis  untuk mendapatkan kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan.

## A. Perancangan Alat
Besarnya  energi  potensial  air  sebanding  dengan head [21] dan memenuhi persamaan berikut.
(1)
dengan Q adalah  debit  air  (m 3 /s), H adalah ketinggian  air  (m), g adalah  gravitasi  dan adalah densitas air. Nilai Q sebesar 1 liter/s, nilai H = 1 m, nilai = 1000 kg/m, nilai g = 10 m/s 2 , dan efisiensi maksimum  kincir  air overshot sebesar  85%  [22]. Hasil perhitungan diperoleh bahwa energi potensial air yang tersedia adalah sebesar 847 Watt.
Diameter  luar  kincir  dapat  dihitung  dengan persamaan [22].
(2)
dengan  h  adalah  tinggi blade atau  h  =  d  dimana nilai d = 0,08 – 0,15 m [18]. D 1 adalah diameter luar kincir  air  (m).    Hasil  perhitungan  diperoleh  bahwa diameter  luar  kincir  D 1 adalah  sebesar  0,937  m dengan besar h = d yang diambil sebesar 0,15 m Untuk  mengetahui  bentuk  sudu  kincir  maka perlu diketahui parameter sebagai berikut.
a. Pitch lingkaran kincir [24]
(3)
dengan r 1  adalah  jari-jari  luar  kincir  =  0,469  m. Hasil perhitungan yang diperoleh bahwa besar pitch lingkaran  kincir  yang  diperlukan  adalah  sebesar 0,16 m.
b. Radius lingkaran pitch
(4)
dengan r 1  adalah  jari-jari  luar  kincir  =  0,469  m. Sehingga  hasil  perhitungan  yang  diperoleh  untuk radius lingkaran pitch adalah sebesar 0,20 m.
c.  Jumlah  sudu  yang  direncanakan  sebanyak  24 sudu  untuk  kincir  air overshot dengan  ketinggian kurang  dari  1,3  m  [23].  Dengan  kemiringan maksimal sebesar 30 o [25].
d. lebar sudu
(5)
dengan Q adalah  debit  air  (m 3 /s),  v  adalah kecepatan (m/s), d adalah kedalaman sudu = 0,08 – 0,15  (m), [18].  Nilai  Q  adalah  0,001  m 3 /s, nilai v adalah sebesar 0.0013 m/s. Hasil perhitungan yang  diperoleh  untuk  lebar  sudu  kincir  adalah sebesar 0,15 m.
Putaran kincir dapat dihitung dengan persamaan berikut [21].
(9) Besar kecepatan relatif dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut [25].
(10) Besar kecepatan sudut
dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut [25].
√ (11)
dengan  U 1 adalah  kecepatan  relatif  (m/s).  Hasil perhitungan  diperoleh  bahwa  kecepatan  sudut adalah sebesar 4,5 rps, nilai U 1 adalah sebesar 2 m/s dan N adalah sebesar 40 rpm.
Diameter poros dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut [21].
[ ] (12) (13)
dengan Kt adalah  beban  dikenakan  dengan  kejutan = 1,5, Cb adalah pemakaian beban lentur = 1,45, T adalah torsi (N.m), adalah tegangan geser yang diijinkan  (kg/mm 2 ).  Hasil  perhitungan  yang diperoleh  bahwa  besar  torsi  jika  P d sebesar  0,847 kW, dan nilai N sebesar 40 rpm maka besarnya torsi adalah  sebesar  20.649  N.m.  Sehingga  hasil perhitungan diameter poros dengan nilai sebesar 5,7 kg/mm 2 diperoleh sebesar 30 mm.
Sistem  transmisi  yang  digunakan  adalah transmisi  puli  dengan  persamaan  sebagai  berikut [26].
(14)
dengan n 1 adalah  putaran  puli  1  (rpm),  dan n 2 adalah  putaran  puli  2  (rpm),  sedangkan d 1 adalah diameter  puli  1  (m)  dan d 2 adalah  diameter  puli  2 (m). Hasil perhitungan yang diperoleh dengan nilai
n 1 = 40 rpm, n 2 150 rpm, d 1 = 0,3 m maka untuk d 2 adalah sebesar 0,08 m.
Gambar desain perancangan 2 dimensi kincir air overshot dapat dilihat pada Gambar 3 dengan layout 3 dimensi pada Gambar 4 dan sistem transmisi pada Gambar 5.

## B. Proses Pembuatan Alat
Konsep  yang  telah  dipilih  yang  akan  dibuat dengan  mempertimbangkan  beberapa  komponen material  yang  telah  ditentukan.  Adapun  desain sistem  secara  keseluruhan  dapat  dilihat  pada Gambar  6  dengan  daftar  morfologi  bahan  disajikan pada Tabel 1.
Gambar 3. Layout kincir air hasil perancangan
Gambar 4. Kincir overshot tampak samping
Gambar 6. Layout awal
Keterangan  gambar:  (1)  Sudu  kincir,  (2)  Jari-jari kincir,  (3)  Transmisi,  (4)  Dinamo,  dan  (5) Kerangka.
Tabel 1. Matriks morfologi bahan Sub fungsi Varian 1 2 3 1  Bahan kincir Plat Aluminium 0,8 mm Plat besi 0,8 mm Plat stainless 0,8 mm 2  Jari-jari kincir Besi holo 2 mm x 2o mm x 1 mm Besi as bulat 10 mm Besi  strip 2x1 mm 3  Transmisi Roda gigi Rantai & Gear Sabuk & Puli 4  Dinamo Dinamo AC Dinamo DC 5  Rangka Besi siku 50 mm x 50 mm x 5 mm Besi holo 50 mm x 50 mm x 1,2 mm Besi kanal C 60 mm x 40 mm
Tabel 2. Alat uji dan bahan yang diuji No  Alat  uji Bahan yang diuji Spesifikasi/ ukuran 1 Tachometer rpm Kincir dan transmisi D 0 Kincir    = 937 mm Z = 24 Diameter puli 1 300 mm dan diameter puli 2 80 mm Digital Tachometer
DT-2236B photo tach: 2,5 to 99.999 rpm 2 Volt meter dan Ampere meter Dinamo ampere T120s non injeksi 12V- 65A-5S

## C. Pengujian Alat
Pengujian  dilakukan  untuk  mengetahui  fungsi dan sistem operasi alat. Pengujian dilakukan dengan 3  tahap  bukaan  katup  aliran  air  masuk  ke  sudu turbin.  Jika  kerja  alat  belum  optimal  maka dilakukan  modifikasi  agar  alat  dapat  beroperasi dengan  baik.  Parameter  yang  diukur  dalam pengujian  adalah  putaran  kincir,  putaran  transmisi, daya  tegangan,  serta  arus  yang  dihasilkan. Kemudian  dilakukan  pengujian  untuk  menaikkan air  dari  reservoir  bawah  ke  reservoir  atas  dengan menggunakan kombinasi pompa hidram dan pompa listrik.  Adapun  alat  yang  digunakan  dalam pengujian dapat dilihat pada Tabel 2.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Hasil Desain Alat
Setelah  melakukan  desain  perancangan  maka tahap  selanjutnya  adalah  pembuatan  alat  yang digunakan untuk proses pengujian. Hasil perancangan dapat dilihat pada Tabel 3. Pada tahap realisasi  pembuatan  alat,  pemilihan  bahan  serta beberapa  parameter  alat  dapat  dilihat  pada  Gambar 7  dengan  rincian  parameter  alat  dapat  dilihat  pada Tabel  4.  Hasil  rancang  bangun  alat  terdiri  dari beberapa  bagian  yaitu  kerangka  dudukan  turbin, transmisi  dinamo,  kincir  air,  sistem  transmisi, reservoir atas, reservoir bawah,  saluran  masuk, saluran keluar, tower air dan sistem perpompaan.
Tabel 3. Parameter kincir air overshot No Parameter Symbol   Nilai Satuan 1 Diameter luar kincir D 0 937 mm 2 Tinggi blade (sudu) h 150 Mm 3 Jumlah sudu z 24 pcs 4 Pitch lingkaran kincir p 160 mm 5 Radius lingkaran pitch r 0 200 mm 5 Sudut sudu β 30 ( o ) 6 Diameter poros  d s 300 mm 7 Lebar kincir b 150 mm
Gambar 7. Layout prototipe PLTMH Tabel 4. Komponen realisasi alat No Parameter Bahan 1 Kincir air overshot Aluminium 0,8 mm 2 Sistem transmisi sabuk dan puli Sabuk dan puli 3 Rangka dudukan kincir, transmisi dan dinamo Besi holo 50 mm x 50 mm x 1,2 mm 4 Alat pengukur voltase dan ampere Voltmeter 4 digital mini DC 0- 100V 10A 5 Dinamo ampere T120s non injeksi 12V-65A- 5S
Berdasarkan  Tabel  1  matriks  morfologi  bahan, varian yang dipilih adalah sebagai berikut:
1. Bahan  kincir  menggunakan  varian  1,  ringan dan tidak mudah korosi.
2. Jari-Jari  kincir  menggunakan  varian  2,  lebih kuat untuk struktur.
3. Transmisi  menggunakan  varian  3,  karena daya yang bangkitkan dinamo tidak lebih dari
1  kW,  dan  untuk  operasi  yang  tenang  (tidak berisik).
4. Dinamo  menggunakan  varian  2,  murah  dan sederhana,  mudah  perawatan,  untuk  aplikasi berdaya rendah.
5. Rangka  menggunakan  varian  2,  lebih  kuat untuk struktur.

## B. Proses Manufaktur
Proses manufaktur diawali dengan mempersiapkan peralatan yang digunakan, kemudian dilanjutkan dengan pembuatan kincir air, pembuatan rangka dudukan kincir, rangka dudukan transmisi,  rangka  dudukan  dinamo,  dan  pembuatan tower air. Setelah komponen dibuat dan dipersiapkan  maka  selanjutnya  adalah  proses perakitan  komponen  dengan  tahapan  (1)  Perakitan kincir air, (2) Perakitan transmisi sabuk dan puli, (3) Perakitan  dinamo,  (4)  Perakitan  alat  ukur  tegangan dan  arus,  (5)  Perakitan  tower  air,  (6)  Perakitan reservoir  atas  dan  reservoir  bawah,  (7)  Perakitan saluran  masuk  dan  saluran  keluar  aliran  air,  (8) Perakitan  sistem  perpompaan  dalam  hal  ini  pompa yang digunakan adalah kombinasi pompa listrik dan pompa  hidram.  Untuk  menambah  putaran  pada dinamo  maka  sistem  transmisi  dibuat  sebanyak  3 tingkatan transmisi.

## C. Proses dan Hasil Pengujian
Proses  pengujian  dilakukan  untuk  mengetahui hasil manufaktur dapat beroperasi dengan baik. Jika ditemukan  ketidaksesuaian  pengujian  terhadap perancangan  dan  manufaktur  maka  akan  dilakukan perbaikan  komponen  hingga  ditemukan  hasil  yang sesuai.  Proses  tahapan  pengujian  dapat  dibagi menjadi  3  tahapan  diantaranya:  Tahap  pertama pengujian  dengan  bukaan  katup  aliran  masuk  sudu dengan  putaran  ½  putaran.  Tahap  kedua  pengujian dengan  bukaan  katup  aliran  masuk  sudu  dengan  ¾ putaran.  Tahap  ketiga  pengujian  dengan  bukaan katup  aliran  masuk  sudu  dengan  bukaan  penuh. Untuk  mengetahui  hasil  pengujian  putaran  dapat dilihat  pada  Tabel  5.  Hasil  pengujian  menunjukan bahwa putaran mengalami penurunan pada transmisi  ke  3,  penurunan  ini  disebabkan  karena besarnya gesekan pada puli sehingga putaran kincir yang  dihasilkan  tidak  mampu  memutar  sampai  ke transmisi  3.  Uji  coba  telah  dilakukan  dengan  3 variasi  jenis belt ,  diantaranya  adalah belt jenis belt V-B, belt V-A  dan  jenis belt  flat .  Sehingga  untuk pengujian  voltase  maka  sistem  transmisi  yang digunakan  hanya  2  sistem  transmisi.  Tabel  6 menunjukan  hasil  pengujian  putaran  dinamo terhadap  besar  voltase  dan  arus  yang  dihasilkan dinamo.
Tabel 5. Pengujian putaran Bukaan katup Parameter Nilai Satuan ½ putaran Putran kincir 15 rpm Putaran transmisi 1 55 rpm Putaran transmisi 2 200 rpm Putaran transmisi 3 0 rpm ¾ putaran Putaran kincir 24 rpm Putaran transmisi 1 85 rpm Putaran transmisi 2 300 rpm Putaran transmisi 3 0 rpm Bukaan penuh Putaran kincir 30 rpm Putaran transmisi 1 105 rpm Putaran transmisi 2 375 rpm Putaran transmisi  3 0 rpm Table 6. Pengujian tegangan dan arus pada dinamo Bukaan katup Parameter Nilai Satuan ½ putaran Lampu DC 30 watt 3 pcs Putaran dinamo 135 rpm Voltase 12,5 volt Arus 7,2 ampere Daya 90 watt ¾ putaran Lampu DC 30 watt 4 pcs Putaran dinamo 240 rpm Voltase 12,8 rpm Arus 9,2 rpm Daya 117,76 watt Bukaan penuh Lampu DC 30 watt 5 pcs Putaran dinamo 320 rpm Voltase 13,2 volt Arus 12,5 ampere Daya 162,5 watt
Gambar  8  menunjukan trend fluktuasi  bahwa trend meningkat  kemudian  menurun,  penurunan selalu  ditunjukkan  pada  transmisi  3.  Banyak  faktor yang  menyebabkan  penurunan  putaran  pada transmisi 3 diantaranya besar gesekan belt terhadap puli  yang  menyebabkan  transmisi  3  tidak  berputar, serta besarnya debit air yang masuk ke sudu kincir.
Gambar 8. Grafik hubungan transmisi dan putaran berdasarkan debit masuk ke sudu kincir
Gambar 9. Grafik hubungan daya, tegangan terhadap putaran
Gambar 10. a) Hasil rancangan kincir, transmisi dan dinamo b) katup kran aliran masuk c) reservoir bawah d) reservoir atas e) sistem perpompaan f) pengujian dinamo g) pengujian putaran kincir
Gambar  9  menunjukan trend yang  meningkat, dimana  peningkatan trend akan  dipengaruhi  oleh putaran kincir, bertambah besar putaran kincir maka alternator akan  menghasilkan  voltase  dan  daya yang  besar  pula.  Gambar  10  merupakan  hasil implementasi dari sistem yang dirancang.
0 100 200 300 400 500 0 1 2 3 4 P u tara n (rp m ) Transmisi Bukaan 1/2 Bukaan 3/4 Bukaan Penuh 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 13 13.1 13.2 13.3 100 150 200 250 300 350 T eg an g an (v o lt ) Da y a (w att ) Putaran (rpm) Tegangan Daya

## D. Analisis Sistem Aliran Balik
Pada  pengujian  sistem  aliran  balik  teknik  yang digunakan  adalah  dengan  mengembalikan  air  yang jatuh dari reservoir atas ke reservoir bawah, dengan kombinasi  teknologi  pompa  listrik  dan  pompa hidram.  Hasil  pengujian  untuk  menaikkan  air reservoir atas  butuh  waktu  12  menit  menggunakan pompa  air  kapasitas  0,3  liter  per  detik,  dan  daya yang  dibutuhkan  sebesar  125  watt.  Daya  yang dibangkitkan  pembangkit  listrik  dari  pengujian tidak  lebih  dari  200  watt  sehingga  pengoperasian pompa  disarankan  ketika  kondisi jam off-peak atau menggunakan arus listrik eksternal.

## IV. K ESIMPULAN
Desain  dan  pengembangan  alat  uji  pembangkit listrik  tenaga  mikro  hidro  dengan back  flow  water system telah  berhasil  dilakukan  dan  diterapkan dalam  bentuk  prototipe.  Pengujian  dilakukan dengan 2 tahap, tahap pertama pengujian dilakukan pada  putaran  kincir  dan  transmisi  dimana  putaran kincir  maksimum  menghasilkan  putaran sebesar  30 rpm,  dan  putaran  transmisi  maksimum  sebesar  375 rpm.  Tahap  kedua  pengujian  pada  putaran  dinamo, dimana  voltase  maksimum  dihasilkan  pada  putaran sebesar  240  rpm  sebesar  13  volt,  dan  arus  sebesar 12,5  ampere  untuk  Daya  sebesar  162,5  watt. Teknologi  yang  digunakan  untuk  menaikkan  air dengan  kombinasi  teknologi  pompa  listrik  dan pompa  hidram  dimana  dioperasikan  pada  saat  off peak  atau  dengan  arus  eksternal.  Hasil  pengujian untuk menaikkan air reservoir atas butuh waktu 12 menit  menggunakan  pompa  air  kapasitas  0,3  liter per  detik,  dan  daya  yang  dibutuhkan  sebesar  125 watt.  Daya  yang  dibangkitkan  pembangkit  listrik dari  pengujian  tidak  lebih  dari  200  watt  sehingga pengoperasian pompa disarankan ketika kondisi jam off-peak atau  menggunakan  arus  listrik  eksternal. Untuk  meningkatkan  daya  pembangkit  ini  perlu adanya  modifikasi  sistem  transmisi  yang  ada, gunakan  transmisi  yang  kecil  mengalami  gesekan seperti  sistem  transmisi  rantai  dan  gear,  serta mengkombinasikan  dengan  pembangkit  listrik tenaga  surya.  Penelitian  selanjutnya  yang  dapat dikembangkan  adalah  dengan  mengkombinasikan PLTA back  flow  water  system dengan  pembangkit listrik tenaga surya menuju energi hybrid .

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada LPPM Universitas  Pasir  Pengaraian  dalam  pelaksanaan hibah penelitian Kemenristek DIKTI No. 8/EI/KPT 2020,  /LPPM-UPP/KP/PDP-DRPM/2020,  serta  tim technical support laboratorium  Universitas  Pasir
Pengaraian yang turut berpartisipasi dalam fasilitasi laboratorium untuk penelitian.

## R EFERENSI
[1]  R.  R.  Singh,  B.  A.  Kumar,  D.  Shruthi,  R.  Panda, and  C.  T.  Raj,  “Review  and  experimental illustrations  of  electronic  load  controller  used  in standalone  Micro-Hydro  generating  plants,” Eng. Sci. Technol. an Int. J. , vol. 21, no. 5, pp. 886–900, 2018.
[2]  E.  B.  K.  Signe,  B.  Bogno,  M.  Aillerie,  and  O. Hamandjoda, “Performance in feasibility studies of micro hydro power plants. New software development  and  application  cases  in  Cameroon,” Energy Procedia , vol. 157, pp. 1391–1403, 2019.
[3]  L.  Jasa,  A.  Priyadi,  and  M.  H.  Purnomo, “Experimental  Investigation  of  Micro-Hydro Waterwheel Models to Determine Optimal Efficiency,” Appl. Mech. Mater. , vol. 776, pp. 413– 418, 2015.
[4]  F.  U.  Khan,  A.  Ahmed,  U.  K.  Jadoon,  and  F. Haider,  “Modeling,  Simulation  and  Fabrication  of an  Undershot  Floating  Waterwheel,” J.  Eng.  Appl. Sci. , vol. 34, no. 2, pp. 55–69, 2015,
[5]  C.  Vidali,  S.  Fontan,  E.  Quaranta,  P.  Cavagnero, and  R.  Revelli,  “Experimental  and  dimensional analysis  of  a  breastshot  water  wheel,” J.  Hydraul. Res. , vol. 54, no. 4, pp. 473–479, 2016.
[6]  N.  K.  Hira  Singh  Sachdev,  Ashok  Kumar  Akella, “Analysis  and  evaluation  of  small  hydropower plants:  A  bibliographical  survey.,” Renew.  Sustain. Energy Rev. , vol. 51:1013 –, 2015.
[7]  K.  Y.  L.  Nima  Izadyar,  Hwai  Chyuan  Ong,  W.T. Chong,  “Resource  assessment  of  the  renewable energy  potential  for  a  remote  area:  A  review,” Renew. Sustain. Energy Rev. , vol. 62:908 – 9.
[8]  P.  A.  M.  C.P.  Jawahar,  “A  review  on  turbines  for micro hydro power plant,” . Renew. Sustain. Energy Rev. , vol. 72:882 – 8, 2017.
[9]  R.  Marliansyah,  D.  N.  Putri,  A.  Khootama,  and  H. Hermansyah,  “Optimization  potential  analysis  of micro-hydro  power  plant  (MHPP)  from  river  with low  head,” Energy  Procedia ,  vol.  153,  pp.  74–79, 2018.
[10]  A.  Tapia,  D.  G.  Reina,  and  P.  Millán,  “Optimized micro-hydro  power  plants  layout  design  using messy  genetic  algorithms,” Expert  Syst.  Appl. ,  vol. 159, p. 113539, 2020.
[11]  M.  Binama,  W.  T.  Su,  X.  Bin  Li,  F.  C.  Li,  X.  Z. Wei, and S. An, “Investigation on pump as turbine (PAT)  technical  aspects  for  micro  hydropower schemes:  A  state-of-the-art  review,” Renew. Sustain.  Energy  Rev. ,  vol.  79,  no.  April  2016,  pp. 148–179, 2017.
[12]  R.  K.  Saket,  “Design,  development  and  reliability evaluation of micro hydro power generation system based  on  municipal  waste  water,” 2008  IEEE Electr. Power Energy Conf. - Energy Innov. , 2008.
[13]  V.  Valsan  and  P.  Kanakasabapathy,  “Design  and implementation  of  smart  energy  management
system for stand-alone micro-hydro systems,” Proc. 2017  IEEE  Int.  Conf.  Technol.  Adv.  Power  Energy Explor.  Energy  Solut.  an  Intell.  Power  Grid,  TAP Energy 2017 , pp. 1–6, 2018.
[14]  F. M. Tamiri, M. A. Ismail, and W. K. Muzammil,
“Low  head  micro  hydro  systems  for  rural electrification,” IOP  Conf.  Ser.  Mater.  Sci.  Eng. , vol. 834, no. 1, 2020.
[15]  L.  Wei,  T.  Nakamura,  and  K.  Imai,  “Development and  optimization  of  low-speed  and  high-efficiency permanent  magnet  generator  for  micro  hydro- electrical  generation  system,” Renew.  Energy ,  vol. 147, pp. 1653–1662, 2020.
[16] J. Jamal and L. Lewi, “Utilization of irrigation flow for  the  construction  of  micro-hydro  power  plant,” AIP Conf. Proc. , vol. 1977, 2018.
[17]  A. . C. Gunjan Yadav, “Design and Development of Pico  Micro  Hydro  System  By  Using  House  Hold Water Supply,” Int.  J.  Res.  Eng.  Technol. ,  vol.  03, no. 22, pp. 114–119, 2014.
[18]  A. Zaman and T. Khan, “Design of a Water Wheel For  a  Low  Head  Micro  Hydropower  System,” J. Basic Sci. Technol. , vol. 1, no. 3, pp. 1–6, 2012,.
[19]  F.  Elfinurfadri,  R.  Rasyid,  and  H.  Nasbey, “Pengembangan  Miniatur  Pembangkit  Listrik Tenaga  Uap  Sebagai  Media  Pembelajaran  Fisika Sekolah Menengah Atas ( SMA ),” Semin. Nas. Fis. Univ. Negeri Jakarta , pp. 129–133, 2013.
[20]  G.  Pahl,  W.  Beitz,  J.  Feldhusen,  and  K.  H.  Grote, Engineering Design, Third. Springer, 2007.
[21]  I.  G.  A.  D.  Unggul  Wibawa,  Hari  Santoso, “Perancangan  kincir  air  pembangkit  listrik  tenaga mikrohidro  (PLTMH)  desa  bendosari  kecamatan pujon  kabupaten  malang,” J.  Elektro  Vol.  7  No.  1 Juli 2014 , vol. 1, no. 1, pp. 1–14, 2014.
[22]  Wariito, D. Adanta, S. A. Arifianto, S. B. Nasution, and  Budiarso,  “Effect  of  Blades  Number  on Undershot  Waterwheel  Performance  with  Variable Inlet  Velocity,” Proc.  -  2018  4th  Int.  Conf.  Sci. Technol. ICST 2018 , no. 4749, pp. 1–6, 2018.
[23]  E.  Quaranta  and  R.  Revelli,  “Gravity  water  wheels as  a  micro  hydropower  energy  source:  A  review based on historic data, design methods, efficiencies and modern optimizations,” Renew. Sustain. Energy Rev. ,  vol.  97,  no.  November  2017,  pp.  414–427, 2018.
[24]  H. Suripto et al. , “Analisis Kecepatan Masuk Sudut Runner Turbin Cross  flow dengan Simulasi CFD,” no. 1, pp. 39–44, 1949.
[25]  H.  Suripto  and  S.  Anwar,  “Optimasi  Perancangan Turbin  Crossflow  Terhadap  Sudut  Masuk  Blade Runner  Untuk  Micro  Hydro  Power  Plant  Dengan Analisis  Cfd,” Rotasi ,  vol.  22,  no.  1,  pp.  48–54, 2020.
[26]  R.  Effendi  and  M.  Khumaidi,  “Perancangan  Mesin Perajang  Bawang  Serbaguna  Berpenggerak  Motor Listrik  Dengan  Kapasitas  55  Kg/Jam,” J. POLIMESIN , vol. 16, no. 2, p. 47, 2018.