## JEPCA
Journal of Electrical Power Control and Automation, 2(1), Juni 2019, 41-46 Program Studi Teknik Listrik Universitas Batanghari
ISSN 2621-556X (Online) DOI 10.33087/jepca.v2i2.31

## Rancang Bangun Miniatur Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Dibengkel Teknik Listrik Universitas Batanghari Jambi
Ottentri 1 , Hendi Matalata 2
1,2 Program Studi Teknik Elekro, Fakultas Teknik, Universitas Batanghari Correspondence email: otentri00345@gmil.com
Abstrak. Kebutuhan akan energy  listrik  merupakan kebutuhan yang tidak dapat ditawar–tawar lagi untuk kehidupan yang layak bagi  setiap  orang  pada  zaman  sekarang  ini.  Umumnya  daerah  pedesaan  terpencil  yang  terletak  pada  daerah  pegunungan mempunyai potensi energi air yang besar, sehingga pembangkit listrik tenaga air skala mikro merupakan salah satu sumber energi yang  dapat  dikembangkan.  Jambi  merupakan  daerah  yang  dilingkupi  aliran  sungai  Batanghari.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mangetahui  bagaimana  proses  kerja  pembangkit  listrik  tenaga  mikrohidro.    Komponen  komponen  penting  dari  miniature pembangkit  listrik  tenaga  mikrohidro  adalah  waduk,  pipa  pesat, turbin,  generator  dimana  komponen  ini  tidak  bias  lepas,  saling berkaitan satu sama lain. Putaran tubin diperoleh dari percobaan adalah sebesar 400 rpm dengan debit air 0,0016 m3/s. Tegangan maksimum  yang  dihasilkan  generator  adalah  sebesar  18  volt.  Tegangan  yang  dihasilkan  dari  generator  untuk  mengecas  batrai yang  digunakan  inverter  sebesar  13,1  volt.  Beban  akan  tetap  nyala  walaupun  sumber  energy  utama  yaitu  generator  berhenti beroprasi karna menggunakan energy keduaya itu batrai.

## Kata kunci : pembangkit listrik; mikrohidro
Abstract. The need for electrical energy is a necessity that can not be ditawar–tawar anymore for a life worthy of every person in this  day.  Generally,  remote  rural  areas  located  in  mountainous  areas  have  a  large  potential  of  water  energy,  so  that  the hydroelectric power plant  is one of the energy sources that can be developed. Jambi is an area covered  with Batanghari  River flows. This research aims to know how the work process of Microhydro power plant.  Components of the essential components of miniature microhydro power plants are reservoirs, rapid pipes, turbines, generators where these components are not loose bias, interrelated  to  one  another.  Round  of  Tubin  obtained  from  the  experiment  is  400  rpm  with  water  discharge  0.0016  m3/s.  The maximum  voltage  generated  by  the  generator  is  18  volts.  Voltage  generated  from  the  generator  to  charging  the  Batrai  used inverter of 13.1 volts. The load will remain on even though the main energy source is the generator stop in the same, because the energy of the second is Batrai.

## Keywords: power generation; Small Hydro

## PENDAHULUAN
Energi  listrik  merupakan  energi    yang    tidak  bisa lepas  dari  kehidupan  masyarakat.  Kegiatan  manusia dengan  listrik  menjadi  lebih  lancar,    penyebaran informasi  menjadi  lebih  cepat  dan  mudah,  serta  dapat meningkatkan kesejahteraan manusia.
Daerah  pedesaan  terpencil  yang  sebagian  besar daerahnya belum terjangkau jaringan Perusahaan Listrik Nasional  (PLN)  merupakan  suatu  masalah  bagi pembangunan dan pengembangan masyarakat pedesaan. Kebutuhan  akan  energi  listrik  merupakan  kebutuhan yang    tidak  dapat  ditawar–tawar  lagi  untuk  kehidupan yang layak bagi setiap orang pada zaman sekarang ini.
Umumnya  daerah  pedesaan  terpencil    yang terletak  pada  daerah  pegunungan  mempunyai  potensi energi    air    yang    besar,    sehingga  pembangkit  listrik tenaga    air    skala  mikro  merupakan  salah  satu  sumber energi  yang  dapat dikembangkan.
Dari  sinilah  penulis  mendapatkan  ide  untuk membuat  sebuah  miniatur  pembangkit  listrik  sederhana yang    dapat  dikembangkan  untuk  pembangkitan  listrik rumah  tangga    di  pedesaan  terpencil  sehingga  rumah tangga    yang  berada    di  pedesaan  dapat  menghasilkan
energi  listrik  untuk  diri  mereka  sendiri  dan  bekerja secara unkontinu.
Rumusan  masalah  pada  latar  belakang  di  atas adalah  sebagai  berikut:  1)  Pembuatan  Pembangkit Listrik  Tenaga  Mikrohidro  (PLTMH)  yang    sederhana dan  dapat  langsung  dimanfaatkan  sebagai  energi  listrik rumah tangga; 2) pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro  Hidro  (PLTMH)  dari  energi  kenetik  menjadi energi listrik.
Tinjauan Umum Pembangkit Listik Tenaga Mikro Hidro Pembangkitan listrik mikrohidro adalah pembangkitan listrik dihasilkan oleh generator listrik DC atau  AC.Mikrohidro  hanyalah  sebuah  istilah.  Mikro artinya  kecil  sedangkan  Hidro  artinya  air.  Dalam prakteknya  istilah  ini  tidak  merupakan  sesuatu  yang baku  namun  Mikro  Hidro,  pasti  menggunakan  air sebagai sumber energinya.
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH),  juga  mempunyai  suatu  kelebihan  dalam  hal biaya  operasi  yang  rendah  jika  dibandingkan  dengan Pembangkit  Listrik  seperti  Pembangkit  Listrik  Tenaga Diesel (PLTD), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) dan  Pembangkit  Listrik  lainnya  karena  Mikro  Hidro
Ottentri  dan  Hendi  Matalata,  Rancang  Bangun  Miniatur  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikrohidro  Dibengkel  Teknik  Listrik

## Universitas Batanghari Jambi
memanfaatkan  energi  sumber  daya  alam  yang  dapat diperbarui,  yaitu  sumber  daya  air.  Dengan  ukurannya yang  kecil  penerapan  Mikro  Hidro  relatif  mudah  dan tidak  merusak  lingkungan.  Rentang  penggunaannya cukup luas, terutama untuk menggerakkan peralatan atau mesin-mesin  yang  tidak  memerlukan  persyaratan stabilitas tegangan yang akurat.
PLTMH  adalah  termasuk  dalam  kategori  PLTA (Pembangkit  Listrik  Tenaga  Air),  karena  prinsip  kerja dan  cara  pembuatan  PLTMH  tersebut  sama  dengan PLTA umumnya. PLTMH juga dapat dikatakan sebagai PLTA  berkapasitas  kecil.  Akhir  -  akhir  ini  di  dunia, termasuk negara-negara maju, banyak terdapat pembangunan  PLTA  berkapasitas  kecil.  Pembagian PLTA  dengan  kapasitas  kecil  pada  umumnya  adalah sebagai berikut:
1. PLTA Mikro < 100 kW
2. PLTA Mini 100 - 999 kW
3. PLTA Kecil 1000 - 10000 kW
Salah  satu  sebab  bagi  negara-negara  maju membangun  PLTA  berkapasitas  kecil  ini  adalah dikarenakan harga minyak yang terus meningkat, dan di samping  bertambahnya  kebutuhan  listrik  di  negara- negara maju.
Secara teknis, pembangkit listrik tenaga mikrohidro  memiliki  tiga  komponen  utama  yaitu  air (sebagai  sumber  energi),  turbin  dan  generator. Pembangkit  listrik  tenaga  mikrohidro  mendapatkan energi  dari  aliran  air  yang  memiliki  perbedaan ketinggian  tertentu.  Pada  dasarnya,  pembangkit  listrik tenaga  mikrohidro  memanfaatkan  energi  potensial jatuhan  air  (head).  Semakin  tinggi  jatuhan  air  maka semakin  besar  energi  potensial  air  yang  dapat  diubah menjadi energi listrik.
Gambar 1. Prinsip Kerja PLTMH
Pembangkit  listrik  tenaga  mikrohidro  bisa memanfaatkan  ketinggian  air  yang  tidak  terlalu  besar, misalnya  dengan  ketinggian  air  2,5  m  dapat  dihasilkan listrik 400 W. Prinsipkerja PLTMH adalah memanfaatkan beda tinggi dan jumlah debit air per detik yang  ada  pada  aliran  atau  sungai.  Air  yang  mengalir melalui  intake  dan  diteruskan  oleh  saluran  pembawa hingga  penstock,  akan  memutar  poros  turbin  sehingga
menghasilkan energy mekanik. Turbin air akan memutar generator dan menghasilkan listrik.

## Energi Potensial
Energi  potensial  adalah  energi  yang  dimiliki  oleh suatu  benda  karena  kedudukan  atau  posisi  benda tersebut.  Energi  potensial  tersimpan  dalam  benda tersebut dan dimanfaatkan ketika diperlukan.
Energi  potensial  gravitasi  adalah  energi  potensial yang  disebabkan  oleg  gaya  gravitasi  bumi.  Jika  Anda memegang sebauh batu dengan massa m pada ketinggian h  dari  tanah  atau  lantai,  kemudian  batu  tersebut  Anda lepas  tanpa kecepatan awal, maka benda akan jatuh dan membentur  tanah  atau  lantai.  Benda  itu  sudah melakukan usaha terhadap tanah atau lantai.
Secara  sederhana,  energi  potensial  gravitasi  suatu benda  bermassa  m  terhadap  satu  bidang  acuan  adalah sebagai hasil kali berat benda tersebut dengan ketinggian benda  dari  bidang  acuan  (tanah,  lantai,  dan  lain-lain). Secara  matematis,  energi  potensial  dapat  dirumuskan dengan perhitungan berikut:
EP = m.g.h
Keterangan: EP : Energi potensial m : Massa benda g : Gravitasi bumi h
: Tinggi benda

## Potensi Tenaga Air
Dalam  PLTA,  potensi  air  dikonversikan  menjadi tenaga  listrik.  Mula-mula  potensi  tenaga  air  dikonversi menjadi  tenaga  mekanik  untuk  memutar  turbin, kemudian  turbin  akan  memutara  generator  yang  dapat menghasilkan listrik.
Gambar 2. prinsip kerja PLTA
Adapun  persamaan  atas  Daya  yang  dibangkitkan generator yang diputar oleh Turbin Air adalah:
Ρ = k . η . H . q . [kW]
Dimana:
P = daya [kW] H = tinggi air terjun (meter) q = debit air [m³/detik] η = efesiensi turbnin bersama generator
k = konstanta
Ottentri  dan  Hendi  Matalata,  Rancang  Bangun  Miniatur  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikrohidro  Dibengkel  Teknik  Listrik Universitas Batanghari Jambi

## Turbin
Terdapat  dua  jenis  turbin  air  (PLTA,PLTMH) yaitu:
1. turbin impulse
2. turbin reaksi.
Type  Turbin  ini  dipengaruhi  oleh  "head"  atau tinggi dari  air  terhadap turbin dan debit  atau  volume  air di  lokasi  Pembangkit.  Faktor  lain  yang  mempengaruhi adalah efisiensi dan biaya.

## Generator
Generator adalah suatu sistem yang menghasilkan tenaga  listrik  dengan  masukan  tenaga  mekanik.  Jadi disini  generator  berfungsi  untuk  mengubah  tenaga mekanik menjadi tenaga listrik yang mempunyai prinsip kerja sebagai berikut:
“Bilamana rotor diputar maka belitan kawatnya akan memotong  gaya-gaya  magnit  pada  kutub  magnit, sehingga  terjadi  perbedaan  tegangan,  dengan  dasar inilah timbullah arus listrik, arus melalui kabel/kawat yang  ke  dua  ujungnya  dihubungkan  dengan  cincin geser.  Pada  cincin-cincin  tersebut  menggeser  sikat- sikat, sebagai terminal penghubung keluar.“
Bagian-bagian generator:

## Rotor
Rotor  adalah    adalah  bagian  yang  berputar  yang mempunyai  bagian  terdiri  dari  poros,  inti,  kumparan, cincin geser, dan sikat-sikat.
Stator  adalah  bagian  yang  tak  berputar  (diam) yang  mempunyai  bagian  terdiri  dari  rangka  stator  yang merupakan  salah  satu  bagian  utama  dari  generator  yang terbuat  dari  besi  tuang  dan  ini  merupakan  rumah  dari semua  bagian-bagian  generator,  kutub  utama  beserta belitannya,  kutub-kutub  pembantu  beserta  belitannya, bantalan-bantalan poros.
Macam Generator:
Berdasarkan tegangan yang dibangkitkan generator dibagi menjadi 2 yaitu :
1. Generator  Arus  Bolak-Balik  (AC)Generator  arus bolak-balik  yaitu  generator  dimana  tegangan  yang dihasilkan  (tegangan  output)  berupa  tegangan  bolak- balik.
2. Generator  Arus  Searah  (DC)Generator  arus  searah yaitu  generator  dimana  tegangan  yang  dihasilkan (tegangan  output)  berupa  tegangan  searah,  karena didalamnya  terdapat  sistem  penyearahan  yang dilakukan bisa berupa oleh komutator atau menggunakan dioda.

## METODE

## Tempat dan Waktu
Perancangan  alat  di  lakukan  di  bengkel  fakultas teknik  listrik  Universitas  Batanghari  Jambi,  pada  hari kamis 20 juni 2019 sampai 20 juli 2019.

## Diagram Alur
Gambar 3. Diagram Alur

## Studi Literatur
Mencari  referensi  miniatur  Pembangkit  Listrik Tenaga  Mikro  Hidro  (PLTMH),  bertujuan  untuk mengetahui  apa  saja  yang  harus  lakukan  sebelum melakukan pekerjaan

## Alat dan Bahan
Setelah  mencari  referensi,  barulah  menyiapkan alat  alat apa saja  yang di butuhkan, utuk mempermudah pekerjaan  dan  bahan  bahan  apa  saja  yang  dibutuhkan. Adapun alat yang di butuhkan adalah:
1. Tang
2. Gerinda
3. Mesin las
4. Alat ukur
5. Bor
Adapun bahan yang di butuhkan adalah: 1. Generator
2. Besi siku
3. Plat
4. gear
5. Sendok nasi
Ottentri  dan  Hendi  Matalata,  Rancang  Bangun  Miniatur  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikrohidro  Dibengkel  Teknik  Listrik

## Universitas Batanghari Jambi
6. Pipa 2 inc
7. Waduk
8. Triplek
9. Baut

## Layout
Merencanakan apa saja yang akan dikerjakan agar proses pekerjaan menjadi mudah.
Gambar 4. Layout

## Proses Pembutan
Bagai  mana  proses  pembutan  pembangkit  listrik tenaga  mikro  hidro  dengan  perencanaan  alat  dan  bahan yang telah disiapkan dari awal hingga selesai.

## Pengujian Alat
Melakukan  pengujian  Pembangkit  Listrik  Tenega Mikro Hidro (PLTMH) yang telah kerjakan, jika berhasil maka  bisa  di  ambil  data  hasil  pengujian  tersebut,  tapi jika  gagal  maka,  harus  di  periksa  kembali  rancangan yang  telah  di  pasang  tersebut  mulai  dari  awal  hingga selesai.

## PLTMH Berfungsi
Dapat  diketahui  apabila  semua  rangkaian  telah benar  dan  bekerja  dengan  semestinya,  apa  bila  terjadi kesalahan  pada  rangkaian  alat  tidak  akan  berfungsi, harus di lakukan pengecekan ulang.

## Data Hasil Pengujian
Data  hasil  pengujian  dapat  diambil  ketika  alat bekerja  dengan  benar  sesuai  dengan  apa  yang dirangcang.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Rancang  Bangun  Miniatur  Pembangkit  Listrik  Tenga Mikro Hidro
Gambar 5. Miniatur PLTMH
Pada peneliian rancang bangun miatur pembangkit listrik  adapun  tinggi  keserluruhan  meja  adalah  210  cm dan lebar 80 cm, waduk yang di gunakan adalah 2 buah baskom  70  liter,  pipa pesat  yang  digunakan  adalah  pipa ½  inci,  turbin  yang  digunakan  turbin  pelton,  dan transmisi  yang  digunakan  adalah  gear  1  berbanding  4 untuk mempercepat putaran generator.

## Cara Pengoperasian
1. Pastikan waduk terisi penuh
2. Membuka keran air untuk memutar turbin
3. Dari  putaran  turbin  di  percepat  dengan  transmisi untuk menyalakan generator
4. generator  yang  mengubah  energi  gerak  menjadi energi listik
5. Keluaraan dari generator menyimpan listrik di batrai
6. Keluaran  lisrik  dari  batrai  di  ubah  teganganya mengunakan inverter
7. Keluran  listrik  dari  inverter  menyalakan  lampu  dan mesin  air  untuk  mengisi  waduk  agar  air  didalam waduk selalu terisi

## Hasil Pengujian

## Debit Air
Debit  air  yang  diproleh  dari  hasil  pengukuran miniatur Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro adalah 24,56 Liter/Menit atau 0,41 Liter/Detik
Debit = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑸 = 𝑽 𝒕
Diketahui V = 140 Liter T = 5,37 menit =337 Detik Jawab:
Q = 140 5,37 = 24,56 Liter/Menit  = 140 337 = 0,41 Liter/Menit
Ottentri  dan  Hendi  Matalata,  Rancang  Bangun  Miniatur  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikrohidro  Dibengkel  Teknik  Listrik

## Universitas Batanghari Jambi

## Energi Potensial
Secara matematis, energy potensial dapat dirumuskan dengan perhitungan berikut:
EP = m.g.h Keterangan: EP : Energi potensial m : Massa benda g : Gravitasi bumi h : Tinggi benda
Dimana: EP = … J M = 140 kg g = 9,807 m/s2 h = 1,3 m Jawab 140,807 x130= 178.487,4 joule

## Potensi Tenaga Air
Adapun  persamaan  atas  Daya  yang  dibangkitkan generator yang diputar oleh Turbin Air adalah:
Ρ = k . η . H . q . [kW] Keterangan:
P = daya [kW] H = tinggi air terjun (meter) q = debit air [m³/detik] η
= efesiensi turbin bersama generator
k = konstanta Dimana: P = … Kw H = 1,3 Meter Q = 0,00116 h = 0,95 k = 9,8
Jawab:
9,8 x 0,95 x 1,3 x 0,00116 = 0,0140 kW
= 0,0140 x 1000 = 14,03 watt

## Putaran Turbin
Putaran  turbin  yang  di  dapat  adalah  100-105  rpm lalu di percepat menggunakan transmisi 1 berbanding 4.
100 x 4 = 400rpm 105 x 4 = 420rpm
Jadi rpm yang di dapatkan adalah 400-420 rpm
Gambar 6. Hasil Putaran Tubin

## Generator DC
Pengujian  yang  di  lakukan  pada  generator  DC adalah  pengujian  berbeban  dan  pengujian  tidak berbeban, hasil pengujian adalah sebagai berikut:
Tabel 1. Pengujian Generator DC Debit air RPM Tanpa beban Berbeban 25 watt volt ampere volt 0,41 400 18 1,1 9,5

## Pengujian Berbeban
Pada  pengujian  berbeban  menggunakan  2  buah lampu  5  watt,dan  1  buah  lampu  15watt  adapun  hasil yang  didapat  pada  pengujian  minatur  PLTMH  dapat  di lihat pada tabel di bawah:
Tabel 2 . Pengujian Minatur PLTMH No Beban DC Tegangan Arus Daya 1 5 Watt 13 0,8 10,4 2 10 Watt 12 0,9 10,8 3 15 Watt 11 1 11 4 20 Watt 10 1 10 5 25 Watt 9,5 1,1 10,4
0 2 4 6 8 10 12 14 Tegangan (v) Arus (A) Series 3
Ottentri  dan  Hendi  Matalata,  Rancang  Bangun  Miniatur  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikrohidro  Dibengkel  Teknik  Listrik

## Universitas Batanghari Jambi
Gambar 8. Grafik fariasi Beban DC

## Batrai 12 VOLT
Pada  pengujian  ini  batrai  di  gunakan  sebagai beban,  dimana  tegangan  keluran  dari  generator  sebagai sumber listrik untuk mengecas batrai. Hasil dari keluaran generator  jika  mengecas  batrai  12  volt  diukur  dangan menggunakan  volt  ampere  digital  adalah  13,1  volt  dan 0,9 ampere, hasil pengujian dapat dilihat pada gambar di bawah.
Gambar 9. Batrai Sebagai Beban

## Inverter
Inverter digunakan untuk mengkonversikan sumber arus serah (DC) menjadi sumber arus bolak balik (AC) Hasil dari keluran batrai 12 Volt DC menjadi  220 Volt AC yang digunakan untuk meghidupkan pompa air dan 3 buah lampu  AC 5 WATT

## SIMPULAN
Dari  percobaan  rancang  bangun  miniature pembangkit  listrik  tenaga  mikrohidro,  dapat  di  ambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Komponen komponen penting dari pembangkit listrik tenaga  mikrohidro  adalah  waduk,  pipa  pesat,  turbin, generator  dimana  komponen  ini  tidak  bias  lepas, saling berkaitan satu sama lain
2. Putaran tubin diperoleh dari percobaan adalah sebesar 400 rpm dengan debit air 0,0016 m3/s
3. Tegangan  maksimum  yang  dihasilkan  generator adalah sebesar 18 volt
4. Tegangan  yang  dihasilkan  dari  generator  untuk mengecas  batrai  yang  digunakan  inverter  sebesar 13,1 volt
5. Beban  akan  tetap  nyala  walaupun  sumber  energy utama  yaitu  generator  berhenti  beroprasi  karna menggunakan energy kedua yaitu batrai

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Jack,  Fritz.1984,  Small  and  Mini  Hydropower System, McGraw-Hill, New York.
[2]  Ir.  Djiteng  Marsudi  2005  Pembangkitan  Energi Listrik,  Balai  Penerbit  Humas  ISTN  Bhumi Serengseng Indah.
[3]  Kevin  muhamad,  2017/09/22.  Journal  PLTMH Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, Surabaya [4]  Haimerl,  L.A.(1960). The  Cross  Flow  Turbine . Jerman Barat
[5]  Ardinathasanjaya,  2017/04/28,  Generator  AC  and DC, Semarang
0 5 10 15 0,8 0,9 1 1 1,1 TE GA NG A N (V ) ARUS (A) Variasi Beban DC Variasi Beban DC