Analisis Desain Turbin PLTMH Wae Roa Terhadap Performa Daya Dan Debit Air Dengan Simulasi CAD

Pemenuhan listrik di desa tertinggal pada dekade ini merupakan suatu cara untuk meningkatkan produksi listrik dengan kemampuan yang optimal, tentunya perlu menghasilkan listrik tanpa adanya kendala dan mengalami kerugian. Misalnya dalam aplikasi PLTMH Wae Roa, dengan investasi yang cukup memakan waktu dan biaya yang tidak sedikit pada akhirnya PLTMH Wae Roa berhasil beroperasi pada tahun 2017. Penjualan listrik ke PLN dapat disalurkan dengan menggunakan alat meter merek EDMI yang dapat merekam jumlah kWh meter. Dalam pelaksanaannya pembangkit ini menggunakan tipe turbin Pelton karena mempunyai ketinggian/head yang besar sampai 157 m dengan perkiraan debit air 300 lt/dt. Performa pembangkit yang seharusnya menghasilkan listrik yang maksimal, tetapi sebaliknya nilai penjualan listrik ke PLN menjadi turun dan tidak sesuai dengan yang diharapkan. Akibat penurunan ini maka perlu dibuat simulasi pembangkit untuk melihat kapasitas debit air yang masuk ke dalam turbin air terhadap keluaran daya. Simulasi pembangkit ini adalah dengan menggunakan software untuk melihat hasil variabel kecepatan air pada jet water dan variabel gaya pada bucket saat diberikan tekanan (Bar). Dalam penelitian ini bertujuan untuk menganalisis komponen pembangkit PLTMH Wae Roa seperti diameter pipa jet water, bucket dan runner terhadap daya pembangkit yang dihasilkan. Adapun metode penelitiannya adalah dengan mengumpulkan data-data operasional pembangkit untuk dijadikan referensi penyebab performa daya pada pembangkit berkurang. Kemudian menggunakan simulasi CAD pada software simscale untuk mengetahui nilai variabel dari komponen-komponen pembangkit. Metode simulasi ini adalah untuk menghitung debit air dan kecepatan air pada pipa jet water, kemudian menghitung gaya dan torsi pada runner berapa daya yang dihasilkan. Diketahui diameter aktual penstock sebesar 45 cm, desain awal suatu turbin mempunyai ukuran bucket lebar 252 mm dan tinggi 227 mm. Hasil perhitungan dari percobaan data menunjukkan debit air yang dihasilkan sebesar 241 lt/dt, sedangkan hitungan debit air minimal pembangkit sebesar 232 lt/dt. Pada pembangkit yang terletak di Desa Tiworiwu 1, Kecamatan Jerubuu dan Desa Bea Pawe, Kecamatan Golewa Barat Kabupaten Ngada, Provinsi Nusa Tenggara Timur, percobaan dilakukan dengan membuat simulasi dengan berbagai variasi kecepatan air 53,64 m/dt, 66,21 m/dt, 76,88 m/dt, 87,41 m/dt dan 100,17 m/dt, Sehingga didapatkan hasil variasi gaya dan torsi. Nilai torsi akan menghasilkan analisa besaran daya (kW) untuk dibandingkan dengan kWh meter bulanan dan dibandingkan juga jumlah kapasitas daya pembangkit terhadap tekanan air 19 Bar pada penstock mencapai 370 kW. Kemudian berdasarkan hitungan perbandingan pengukuran aktual terhadap pengukuran hasil eksperimen variabel debit air, kecepatan air, torsi dan daya di dalam pembahasan ini, bahwa turbin dapat didesain sesuai dengan formula rumus yang menghasilkan ukuran bucket lebar 223 mm dan tinggi 201 mm. Desain adalah salah satu cara untuk meningkatkan performa bila ada perubahan suatu nilai debit air atau kecepatan air, maka pemilihan desain tersebut dapat berguna untuk operasional pembangkit setiap tahun. Dari data-data daya pembangkit yang dikumpulkan maka dapat dihitung banyaknya keuntungan dalam rupiah apabila beban operasional pembangkit setiap tahun mencapai sekitar satu koma tujuh milyar rupiah. Kata Kunci: Mikrohidro, Pelton, Bucket, Simulasi CAD./ Fulfillment of electricity in underdeveloped villages in this decade is a way to increase electricity production with optimal capabilities, of course, it is necessary to produce electricity without any problems and losses. For example, in the Wae Roa PLTMH application, with an investment that is quite time-consuming and costly, the Wae Roa PLTMH finally succeeded in operating in 2017. Electricity sales to PLN can be distributed using an EDMI brand meter that can record the number of kWh meters. In practice, this plant uses a Pelton turbine type because it has a large head height of up to 157 m with an estimated water flow of 300 lt/sec. The performance of the power plant should produce maximum electricity, but on the other hand, the value of electricity sales to PLN has decreased and is not as expected. As a result of this decrease, it is necessary to make a turbine simulation to see the capacity of the water discharge entering the water turbine to the power output. Simulation of this generator is to use software to see the results of the water velocity variable on the water jet and the force variable on the bucket when pressure is given (Bar). This study aims to analyze the components of the Wae Roa PLTMH generator such as the diameter of the water jet pipe, bucket, and runner on the generated power. The research method is to collect generator operational data to be used as a reference for the cause of reduced power performance at the plant. Then use CAD simulation on Simscale software to find out the variable values of the generator components. This simulation method is to calculate the water discharge and water velocity in the water jet pipe, then the force and torque on the runner are calculated how much power is generated. It is known that the actual diameter of the penstock is 45 cm, the initial design of a turbine has a bucket size of 252 mm wide and 227 mm high. The results of the calculations from the experimental data show that the resulting water discharge is 241 lt/sec, while the minimum water discharge count for the generator is 232 lt/sec. At the power plant located in Tiworiwu 1 Village, Jerubuu District and Bea Pawe Village, West Golewa District, Ngada Regency, East Nusa Tenggara Province, experiments were carried out by making simulations with various variations of water velocity 53.64 m/s, 66.21 m/s, 76.88 m/s, 87.41 m/s, and 100.17 m/s, so that the results of variations in force and torque are obtained. The torque value will result in an analysis of the amount of power (kW) to be compared with the monthly kWh meter and also the total power generating capacity of the 19 Bar water pressure on the penstock reaches 370 kW. Then based on the comparison of the actual measurements against the experimental results of the variables of water discharge, water speed, torque, and power in this discussion, the turbine can be designed according to the formula that produces a bucket size of 223 mm wide and 201 mm high. Design is one way to improve performance if there is a change in a water discharge value or water velocity, so the selection of this design can be useful for plant operations every year. From the generator power data collected, it can be calculated the amount of profit in rupiah if the operating load of the generator every year reaches around one point seven billion rupiahs. Keywords: Micro hydro, Pelton, Bucket, Simulation CA