## MODIFIKASI ALAT PEMBANGKIT LISTRIK MIKROHIDRO MENGGUNAKAN
TURBIN SCREW

## Jamaluddin
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Islam Makassar Jl. Perintis Kemerdekaan Km 9 No. 29 Makassar, Indonesia 90245 E-mail: 1 Jamaluddin.dty@uim-makassar.ac.id

## ABSTRAK
Energi listrik saat ini merupakan kebutuhan vital bagi masyrakat yang tidak bisa di pisahkan dari kehidupan sehari- hari.  Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui  modifikasi dan sistem kerja alat pembangkit listrik mikrohidro menggunakan turbin screw . Metode penelitian yang digunakan adalah menghitung debit air, torsi, putaran, daya dan efisiensi  yang dilakukan pada saluran  irigasi  tanralili (Maros). Hasil penelitian terdiri perancangan dimana hasil  pengujian  memperoleh  debit  0,121  m 3 /s,  dan  torsi  pada  kemiringan  sudut  10 o memiliki  2,64  Nm,  20 o memiliki  1,56  Nm  dan  30 o memiliki  1,11Nm,  sedangkan  putaran  dan  daya  pada  kemiringan  10 o memperoleh putaran tertinggi  yaitu 287,8 Rpm dan 59,66 N, sementara pada kemiringan 20 o memperoleh putaran tertinggi yaitu 484,7 Rpm dan 59,68 N pada kemiringan 30 o memperoleh putaran tertinggi 570,6 Rpm dan 59,95 N dan hasil perancangan  memperoleh panjang rangka 101 cm,  lebar  25x28 cm, tinggi rangka  65 cm dan untuk ulir turbin  menggunakan  pipa  PVC  dengan  ketebalan  3  mm,  diameter  luar  ulit  17,5  cm,  diameter  dalam  12  cm, memiliki 3 sudu dengan jumlah ulir 12 lilitan. Kesimpulan turbin ulir (screw) di buat dengan material  sederhana yaitu menggunkan pipa PVC untuk sudu turbin yang mampuh di aliri air 0,121 m 3 /s, memperoleh putaran sebesar 570,6 Rpm sedangkan putaran terkecil yang  dihasilkan yaitu 151,4 Rpm.
Kata Kunci : Screw, Turbin,alat, Mikrohidro, Modifikasi

## ABSTRACT
Electrical  energy  moment  this  is  vital  need  for  society  that  doesn't  can  be  separated  from  life  everyday  . Destination study is for knowing  modification and system work tool generator electricity micro hydro use turbine screws . Method research used _ is calculate water discharge, torque, rotation , power and efficiency carried out on channel irrigation tanralili ( Maros ). Results study consist planning where results testing obtain a discharge of 0.121 m 3 /s, and a torque at slope angle 10 o has 2.64 Nm, 20 o has 1.56 Nm and 30 o has 1.11Nm, whereas round and power on a slope of 10 o got the highest rotation of 287.8 Rpm and 59.66 N, while on a slope of 20 o obtained the highest rotation of 484.7 Rpm and 59.68 N on a slope of 30 o obtained the highest rotation of 570.6 Rpm and 59, 95 N and the design results get length frame 101 cm, width 25x28 cm, height frame 65 cm and for thread turbine use PVC pipe with 3mm thickness , outside diameter skin 17.5 cm, inner diameter 12 cm, has 3 spoons with amount thread 12 turns . Turbine conclusion thread (screw) is made with simple materials that is use PVC pipe for blade turbine capable of flowing 0.121 m3 / s water, obtaining round of 570.6 Rpm while round the smallest produced ie 151.4 Rpm.
Keywords : Screw, Turbine , tool , Micro hydro , Modification
Copyright (c) 2023 ILTEK : Jurnal Teknologi

## PENDAHULUAN
Kebutuhan  akan  energy  listrik  saat  ini  merupakan kebutuhan  vital  bagi  masyrakat  yang  tidak  bisa  di pisahkan  dari  kehidupan  sehari-hari.  Mulai  dari fungsinya  yang  paling  sederhana,  yaitu  penerangan maupun  fungsi  lainnya  sebagai  sarana  memperoleh hiburan dan informasi. Penggunaan energy listrik di Indonesia didominasi oleh minyak, diikuti oleh gas, dan  batubara.  Dengan  pertumbuhan  penggunaan yang  cepat,  diperkirakan  bahwa  tanpa  sumber  daya energi  yang  baru  dan  upaya  efisiensi  energi, Indonesia  dapat  menjadi  importir  minyak  murni dalam waktu dekat (Putra et al., 2018).
Sesuai dengan Peraturan Presiden RI  no. 5 tahun  2006  tentang  Kebijakan  Energi  Nasional (KEN) yaitu pangsa pasar energi baru dan terbarukan dalam  konsumsi  energi  nasional  tahun  2025 ditargetkan  mencapai  17%.  Pertumbuhan  penduduk yang tinggi akan menyebabkan konsumsi energi terus meningkat,  tetapi  cadangan  energi  fosil  semakin menipis.  Diperkirakan  potensi  batubara  Indonesia akan  habis  73  tahun  lagi,  gas  bumi  31  tahun,  dan energi  fosil  hanya  dapat  bertahan  10  tahun  lagi (Abdul  Karim  et  al.,  2021)    Konversi  energi  dan pemanfaatan alam sebagai sumber energi. Diantaranya  adalah  pemanfaatan  air  yang  bisa digunakan  untuk  menghasilkan  tenaga  listrik  Alat tersebut adalah berupa turbin air yang digerakan oleh air  yang  disambungkan  dengan  generator(Amir, 2018)
Salah  satu  alternative  untuk  mengatasi kekurangan  energi  maka  dapat  memanfaatkan sumber  energi  terbarukan  yaitu  energi  air,  energi matahari, energi angin, dan biomassa. Alat terpenting yang digunakan untuk pembangkit listrik mikrohidro adalah turbin.
Turbin  air  merupakan  suatu  alat  yang mengubah energi air menjadi energi puntir. Energi air yang  meliputi  energi  potensial  termasuk  komponen tekanan  dan  kecepatan  aliran  air  yang  terkandung didalamnya  merubah  menjadi  energi  kinetik  untuk memutar turbin. Prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi kinetik dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbin impuls dan turbin reaksi (Mirzan et al., 2017)
Turbin  ulir  (screw)  merupakan  salah  satu komponen  pembangkit  listrik  tenaga  mikrohidro. Turbin  ulir  sangat  berpotensi  digunakan  untuk sumber energi listrik di Indonesia karena banyaknya jumlah sumber-sumber air yang sebagian besar hanya memiliki  debit  yang  kecil  dan  head  yang  rendah. (Rohmer et al., 2016)
Pembagian turbin jenis screw diklasifikasikan menjadi  dua  jenis  yaitu  tipe  closed  compact installation  dan  jenis  steel  strough.  Jenis  closed compact  installation  adalah  jenis  turbin  dimana seluruh  instalasi  tertutup  sedangkan  Turbin  screw tipe  steel  trough  memiliki  perbedaan  yaitu  seluruh
bagian sudu dan bilah sudunya terbuka.(Rahmawaty & Dharma, n.d.)
Prinsip  kerja  turbin  Archimedes  screw  ini yaitu, air dari ujung atas mengalir masuk ke ruang di antara  kisar  blade  screw  (bucket)  dan  keluar  dari ujung bawah. Sehingga menimbulkan gaya berat air dan  beda  tekanan  hidrostatik  dalam  bucket  di sepanjang rotor mendorong blade screw dan memutar rotor  pada  sumbunya.  Kemudian  rotor  turbin memutar  generator  listrik  yang  disambungkan dengan  ujung  atas  poros  turbin  screw.(Putra  et  al., 2018)
Secara  teoritis  turbin  ulir  (screw)  memiliki efisiensi 90%, namun kenyataan yang ada dilapangan turbin  untuk  pembangkit  listrik  efisiensinya  tidak mencapai  90%    Perbedaan  efisiensi  secara  teoritis dan  aktual  dapat  saja  berbeda  dikarenakan  data teoritis  merupakan  data  ideal  yang  didapat menggunakan  persamaan  atau  variabel  yang  sudah diketahui  yang  umumnya  berbeda  dengan  data actual.(Rohmer et al., 2016)
Beberapa  peneliti  sudah  mengembangkan penelitian  turbin  Screw.  Menurut  (Ardika  et  al., 2019)  menyatakan  bahwa  rasio  kisar  optimum bergantung pada jumlah sudu dan rasio radius (R i /R o ) sama  dengan  0,54  penelitian  dimensi  turbin  screw yang dibuat menggunakan plat 3 mm diameter poros screw  20  cm  (R i )  dan  diameter  screw  40  cm  atau diameter  luar  (R o ),  dan  turbin  screw  yang  di  uji sebanyak  3  turbin  screw  dengan  perbedaan  pitch. Jarak pitch yang digunakan adalah 1,6 R0, 2 R o , dan 2,4 R o . Sudut kemiringan turbin terhadap aliran debit air atau horizontal sebesar 350.
Dalam  penggunaan  Turbin  ulir  (Screw), posisi  sudu  Turbin  Screw  tergantung  dari  kondisi head  yang  ada  di  lapangan . Turbin  Screw  bekerja pada head rendah dengan ketinggian jatuh air antara 2–15m.  Sudut  untuk  menentukan  head  Turbin terletak antara 30º- 60º.(Ilmiah Aplikasi Teknologi et al., 2022)
Berdasarkan permasalahan yang telah diuraikan,  maka  peneliti  bertujuan  memodifikasi alat pembangkit listrik mikrohidro, untuk mengetahui hasil  modifikasi alat pembangkit listrik mikrohidro, dan untuk mengetahui sistem kerja alat pembangkit listrik mikrohidro menggunakan turbin screw.

## METODOLOGI PENELITIAN

## Alat
Alat  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah Gelinda, Mesin  Las, Bor, Palu Besi, Meter, Water  Pas,  Siku  Magnet,  Siku,  Kunci  Pas  Ring, Tang, semprot cat dan Spidol.

## Bahan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini yaitu Kawat Las, Besi Siku, Pipa, As ulir, Baut  dan Mur, Tachometer, besi plat, hengsel, bearing duduk, Selang  Bensin,  Selang  Udara,  Mesin  Otto, Mesin Gerinda.

## Prosedur Kerja
Adapun langkah-langkah kerja pada peneilitian  ini  yaitu  mulai  dari  membuat desain gambar  menggunakan  autocad dengan  menentukan dimensi  luar  turbin  R o ,  dan  dimensi  bagian  dalam tubin  R i dengan  panjang    poros  turbin  terhadap kemiringan sudut, kemudian mempersiapkan perlengkapan  serta  material  dilanjutkan  dengan mengukur serta memtotong material–material tersebut  sesuai    dimensi  yang  telah  didetetapkan untuk  membuat  rangka  serta  ulir  turbin.  Setelah meterialnya  dipotong  kemudian  dilanjutkan  dengan pengelasan  terhadap  material  yang  sudah  disiapkan untuk  membuat  model  rangka  turbin  ataupun  ulir (screw)  turbin  yang  akan  di  las,  setelah  itu pemasangan komponen-komponen turbin ulir (screw)  dan  dilanjutkan  dengan  pengujian  untuk mengetahui sistem kinerja modifikasi alat pembangkit  litrik  mikrohidro  menggunakan  turbin ulir ( screw ) dengan variasi  sudut kemiringan 10 o , 20 o dan 30 o . (Ardika et al., 2019)

## Desain  Modifikasi dan Spesifikasi Alat
Pada  pemodelan  “pembangkit  listrik  tenaga mikro  hidro  ini  menggunakan  turbin  dengan  jenis Archimedes  srew  yang  direncanakan  memiliki diameter 30 cm, lebar” sudu 10 cm, jarak antar sudu 22 cm dengan  jumlah  lilitan sudu 7 buah dan sudut sudu  berbentuk  ulir.  Jika  diameter turbin  dirancang kurang  dari  30  cm,  potensi  air  yang  didapat  turbin menjadi tidak maksimal karena air banyak terbuang. Sedangkan  jika  turbin  dirancang  lebih  dari  30  cm, putaran  turbin  yang  diperoleh  relatif  kecil  dari potensi air yang ada. (Putu Wahyu Indra Wedanta et al., n.d.)
Pada tahapan ini semua komponen dihubungkan  dengan  alat  dan  bahan  yang  tersedia, sehingga terbentuk suatu model arsitektur rancangan alat yang dapat dilihat pada  Gambar (1)
Gambar (1) Desain Modifikasi dan Spesifikasi Alat
Keterangan:
(1) Rangka,  (2)  Generaor,  (3)  Plat  pelindung generator,  (4)  Pengunci,  (5)  Dudukan  stelan  sudut, (6)  Duduka  sudut,  (7)  Pin  pengunci  sudut,  (8)  Plat tengah, (9) Bucket  sudu, (10) Plat penahan air, (11) Dudukan  bantalah  belakang,  (12)  Bearing  belakang (13)  Poros  screw,  (14)  sudu  turbin,  (15)  Bearing depan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Modifikasi
Hasil optimasi turbin ulir (screw) diperoleh perbandingan diameter (d/D) 0,3, sudut ulir (α) 26 o , dan  sudut  turbin  (θ)  35 o .  Head  pada  data  awal perancangan sebesar 1,05 meter didapatkan panjang turbin 1,831 meter dengan jumlah ulir 3,15. Dengan nilai  jumlah  ulir  3,15  maka  dilakukan  pembulatan nilai keatas menjadi 3,5 ulir untuk setiap blade-nya, sehingga  panjang  turbin  menjadi  2,043  meter. Menurut    (Saefudin  et  al.,  2017)  meyatakan  bahwa semakin  tinggi  debit  daya  turbin  naik.  Karena pengujian  dibatasi  hanya  sampai  debit  0,277  m 3 /s maka,  daya  yang  dihasilkan  hanya  mampu  531.84 watt.  Berdasarkan  data  perencanaan  turbin  akan menghasilkan daya 3401 watt pada debit 0,3302 m 3 /s. Sehingga turbin yang diuji ini mempunyai daya lebih rendah  dibandingkan  data  perancangan.  Hal  ini disebabkan ada perubahan sudut  sudu dibandingkan dengan rancangan. Selama turbin beroperasi banyak air  tumpah  keluar  sudu,  sehingga  mempengaruhi daya maksimum turbin.
Realisasi modifikasi alat pembangkit listrik mikrohidro  menggunakan  turbi  screw  dapat  dilihat pada  Gambar (2) yaitu  menjelaskan ukuran-ukuran turbin  dan  material  yang  digunakan  untuk  rangka turbin. Material yang digunakan ialah menggunakan besi  siku  3x3  cm,  panjang  rangka  101  cm,  lebar 25x28 cm, tinggi rangka turbin 65 cm, panjang stelan pengunci sudut kemiringan 41 cm, panjang dudukan stelan pengunci turbin 74 cm, lebar 28 cm. Kemudian pada    Gambar  (3)  menunjukan  Sketsa  gambar  2
dimensi tampak atas rangka turbin dan cesing turbin. Casing plat  yang gunakan yaitu dengan ketebalan 0.5 mm,  panjang  casing    80  cm,  dan  lebar  21  cm. Selanjutnya  pada  Gambar  (4 ) Menunjukan  gambar diameter  luar  dan  dalam  dan  ulir  turbin,  kemudian material yang untuk poros turbin  yaitu menggunakan as ulir dengan ukuran ¾ mm, kemudian matrial yang digunakan untuk ulir turbin yaitu menggunakan pipa PVC  dengan  ketebalan  3  mm,    diameter  luar  ulit turbin 17,5 cm, diameter dalam 12 cm,  mempunyai 3 jumlah sudu dan  jumlah ulir 12 lilitan.
Gambar  (2 )  Sketsa  gambar  2  dimensi  rangka turbin
Gambar  3 Sketsa  gambar  2  dimensi  tampak  atas rangka turbin dan kesing turbin
Gambar (4) Sketsa diameter luar dan dalam dan ulir turbin

## Hasil Pengujian
Berdasarkan  pengujian  dilakukan  yaitu  untuk mengetahui system kerja modifikasi alat pembangkit listrik  mikrohidro  menggunakan  turbin  screw  maka diperoleh data sebagai berikut :
Tabel (1) Analisis data pengujian turbin
Sudut kemiringan ( o ) Head (cm) Putaran (rpm) Daya (N) Debit Air (m 3 /s) Torsi (Nm) 10 40 151.4 59.66 0,121 2,64 287.8 211.4
20 45 484.7 59.68 1,56 348.4 263.9
30 50
570.6
59.95
1,11 501.7 476.1
Analisa data hasil pengujian pada tabel 1 dapat ditampilkan  ke  dalam bentuk  grafik  untuk mengetahui pengaruh  kemiringan sudut ( o ) terhadap putaran (rpm) dan pengaruh torsi (Nm) terhadap daya (N) adalah sebagai berikut:
Grafik (1) Pengaruh kemiringan terhadap putaran
Dari  Gerafik  (1)  dapat  dilihat  bahwa  pada kemiringan  10 o memperoleh  putaran  tertinggi  yaitu 287,8  sementara  pada  kemiringan  20 o memperoleh putaran tertinggi yaitu 484,7 dan pada kemiringan 30 o memperoleh  putaran  tertinggi  570,6.  Hal  ini menunjukkan bahwa putaran turbin ulir (screw)  pada kemiringan 30° lebih baik dari pada kemiringan 10 o dan  20 o .
Grafik 2. Pengaruh Torsi (Nm) terhadap daya (N) 0 200 400 600 10 20 30 59.5 59.6 59.7 59.8 59.9 60 2.64 1.56 1.11
Dari  grafik  2  dapat  dilihat  sistem  kerja turbin ulir (screw) yang menghasilkan torsi 1,11 (Nm) dan  daya  yang  dihasilkan  yaitu  59,95 (N) Hal  ini menunjukkan  bahwa  semakin  kecil  Torsi  yang diperoleh maka semakin besar Daya yang dihasilkan.
Grafik 3 . Pengaruh daya terhadap efisiensi
Dari  Grafik  3  dapat  dilihat  daya  yang  dihasilkan turbin  screw  yaitu  59,95 (N) memiliki  efisiensi 0,00103  %.  Hal  ini  menjelaskan  bahwa  semakin besar daya yang dihasilkan maka semakin kecil efisiensi turbin yang didapatkan

## KESIMPULAN
Kesimpulan  yang  diperoleh  dari  penelitian ini  yaitu  Turbin  screw  di  buat  dengan  material sederhan. Bahan yang di gunakan yaitu menggunkan pipa  PVC  untuk  sudu  turbin,  dan  poros  turbin memperoleh  putaran  sebesar  570,6  Rpm    dengan tegangan  60 Volt dan daya yang dihasilkan  16 watt sedangkan  putaran  terkecil  yang    dihasilkan  yaitu 151,4 Rpm, dengan tegangan tetap 60 volt dan daya yang di hasilkan 16 watt.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada pembimbing yang telah memberikan waktu dan ilmunya  kepada   kami sehingga penelitian Modifikasi ini dapat terselesaikan.

## DAFTAR PUSTAKA
Abdul  Karim,  M.,  Mesin,  T.,  &  Singaperbangsa Karawang, U. (2021). Perancangan
Pembangkit  Listrik  Pikohydro  Dengan  Tipe Turbin (Vol.14,Issue2).Http://Ejournal2.Pnp. Ac.Id/Index.Php/Jtm Amir.  (2018). Kemiringan  Optimum  Model  Turbin Ulir  2  Blade  Untuk  Pembangkit  Listrik  Pada
Head Rendah (Vol. 2, Issue 1). Ardika,  I.  K.,  Weking,  A.  I.,  &  Jasa,  L.  (2019). Analisa  Pengaruh  Jarak  Sudu  Terhadap Putaran  Turbin  Ulir  Pada  Pembangkit  Listrik Tenaga Mikro Hidro. Majalah Ilmiah
TeknologiElektro , 18 (2).Https://Doi.Org/10.2
4843/Mite.2019.V18i02.P10
Ilmiah  Aplikasi  Teknologi,  A.,  Akhyan,  A.,  Satria Program Studi Teknik Mesin, D., Caltex Riau Jl Umban Sari No, P., Sari, U., Rumbai, K., & Pekanbaru, K. (2022). Jurnal Aptek Pengaruh Laju  Aliran  Volume  Internal  Dan  Sudut Kemiringan Terhadap Efisiensi Turbin Screw1Sudu . 14 (1),13–19. Http://Journal.Upp.Ac.Id/Index.Php/Aptek T.  Mirzan  Syahputra 1 ,  Mahdi  Syukri 2 ,  Ira  Devi Sara 3 , & Elektro, J. T. (2017). Rancang Bangun Prototipe  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Piko Hydro Dengan Menggunakan Turbin Ulir . 2 (1), 16–22.
Putra, I. Gede. Widnyana; Weking, Antonius Ibi; & Jasa, L. (2018). Analisa Pengaruh Tekanan Air Terhadap Kinerja Pltmh Dengan Menggunakan  Turbin  Archimedes  Screw. Majalah Ilmiah Teknologi Elektro , 17 (3),
385.Https://Doi.Org/10.24843/Mite.2018.V1
7i03.P13
Putu Wahyu Indra Wedanta, I., Arta Wijaya, W., & Jasa,  L.  (N.D.). Maret  2021  I  Putu  Wahyu Indra Wedanta (Vol. 8, Issue 1). Rahmawaty,  K.,  &  Dharma,  S.  (N.D.). Simulasi Computational  Fluid  Dynamic  (Cfd)  Pada
Turbin Screw Archimedes Skala .
Rohmer, J., Knittel, D., Sturtzer, G., Flieller, D., & Renaud, J. (2016). Modeling And
Experimental  Results  Of  An  Archimedes Screw  Turbine. Renewable  Energy , 94 ,  136– 146.Https://Doi.Org/10.1016/J.Renene.2016. 03.044
Saefudin, E., Kristyadi, T., Rifki, M., & Arifin, S. (2017).  Turbin  Screw  Untuk  Pembangkit Listrik Skala Mikrohidro Ramah
Lingkungan. Jurnal Rekayasa Hijau , 3 . 0.001 0.001005 0.00101 0.001015 0.00102 0.001025 0.00103 0.001035 59.66 59.68 59.95