Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"ABSTRAKSeiring perkembangan teknologi, metode computational fluids dynamics CFD menjadi topik utama beberapa penelitian di bidang engineering, tidak terkecuali turbin piko hidro. Piko hidro merupakan kategori turbin air dengan daya di bawah 5 kW. Peningkatan keakurasian metode CFD, asumsi-asumsi yang dibangun harus mendekati kondisi sebenarnya.Pada studi turbin piko hidro, asumsi dasar yang banyak mempengaruhi keakuratan hasil simulasi adalah pemodelan turbulen. Namun, belum ada studi baku yang menjelaskan secara rinci karakteristik dan model turbulen yang dianggap cocok digunakan ditiap jenis turbin piko hidro. Studi ini bertujuan menjelaskan karakteristik aliran yang terjadi pada saluran turbin piko hidro, energi kinetik turbulen, laju disipasi dan spektrum energi turbulen serta model turbulen yang dianggap dapat merepresentasikan kondisi sebenarnya aliran yang terjadi ditiap jenis turbin piko hidro. Untuk mencapai tujuan studi, ada beberapa metode yang digunakan, yaitu: asymptotic invariance analisis bilangan Reynolds , local invariance karakterisasi aliran yang terjadi , analitikal dan studi literatur.Hasil analisis nondimensional bilangan Reynolds pada saluran turbin piko hidro dengan daya 1 kiloWatt didapatkan sebesar 420,972 yang terindikasi aliran yang terjadi adalah aliran turbulen. Karakteristik aliran pada saluran turbin piko hidro adalah steady stabil dan non-uniform tidak seragam , aliran yang memiliki karakter tidak seragam merupakan aliran turbulen. Selanjutnya, pembuktian aliran turbulen dilakukan dengan perhitungan secara teoritis dibantukan dengan software Matlab, nilai spektrum energi turbulen maksimum adalah sebesar 7.57 x 10-13 m3/s2. Hasil studi literatur, pertimbangan error hasil penelitian dan eksperimental, analisis berdasarkan keunggulan dan kekurangan tiap-tiap model turbulen dan kebutuhan daya komputasi serta analisis aliran yang terjadi, didapatkan ada empat model turbulen RANS yang cocok digunakan ditiap jenis turbin piko hidro, yaitu: model turbulen SST k-? cocok digunakan untuk analisis CFD pada turbin Propeller, Pelton, Turgo, dan Archimedes, model turbulen RNG k-? cocok digunakan pada turbin Cross-flow dan Undershot, model turbulen k-? cocok digunakan pada turbin Overshot dan Breastshot.Pembuktian kajian dilakukan dengan uji unjuk kerja turbin Pelton baik secara eksperimental maupun simulasi. Hasil eksperimental menunjukan untuk model turbulen RNG k-? didapatkan error terhadap eksperimen sebesar 10.7-19.24 , sedangkan untuk model turbulen SST k-? error hasil komputasi terhadap eksperimen adalah sebesar 4.8 jauh lebih kecil dibandingkan model RNG k-?.

---

ABSTRACTComputational fluids dynamics CFD becomes one of the main topics of most researches in fluid engineering, not to mention the Pico hydro turbine. Pico Hydro Turbines are a hydro power plant with a maximum power output of 5 kilo Watts. To increase the accuracy of the CFD result, the assumptions built must be as close as possible to the actual conditions.In the study of pico hydro turbines, the underlying assumptions that influence the accuracy of the simulation results are turbulence modeling. However, there is no standard study that explains in detail the characteristics and of the turbulence models that are considered suitable for use in all types of pico hydro turbine. This study aims to explain the flow characteristics that occur in the pico hydro turbine channel, turbulent kinetic energy, dissipation rate and turbulent energy spectrum as well as turbulent models that are considered to represent the actual flow conditions that occur in each type of turbine hydro turbine. To achieve the objectives of the study, there are several methods used, namely asymptotic invariance Reynolds number analysis , local invariance, analytical and literature study.Result of non benchmark analysis of Reynolds number in channel pico hydro turbine with power of 1 kiloWatt obtained value of approximately 420,972 indicated that the flow that happened was a turbulent flow. The flow characteristics of the pico hydro turbine channel are a steady flow and non uniform, a flow which is non uniform in character is considered a turbulent flow. Furthermore, the proof of turbulent flow is calculated theoretically coupled with matlab software, the maximum turbulent energy spectrum value is 7.57 x 10 13 m3 s2. The results of literature study, the consideration of experimental and experimental error, analysis based on the advantages and disadvantages of each turbulent model and computing power requirements and flow analysis, there are four RANS turbulent models suitable for each type of turbine pico hydro turbine, namely turbulent model SST k is suitable for CFD analysis on turbine propellers, Pelton, Turgo, and Archimedes, k RNG turbulent models suitable for cross flow and undershot turbines, k turbulent models suitable for overshot and undershot turbines.The proof of the study was conducted by Pelton turbine performance test both experimentally and simulated. The experimental results show for the turbulent model RNG k obtained error to the experiment of 10.7 19.24 , while for turbulent model SST k error computation result to experiment is equal to 4.8 much smaller than k RNG model."

"Piko hidro merupakan salah satu solusi tepat untuk mengatasi krisis energi listrik untuk daerah terpencil di Indonesia. Hasil kajian merekomendasikan tiga jenis turbin piko hidro yang diusulkan sebagai pembangkit listrik mandiri, yaitu: roda air langkah bawah untuk kondisi 0-0.2 m, turbin crossflow untuk 0.5-3 m dan turbin Turgo untuk 3-5 m. Ketiga usulan jenis turbin ini berdasarkan karakter sungai Indonesia yang dikategorikan tinggi jatuh rendah (low-head) atau di bawah 5 m.Di studi piko hidro, metode computational fluid dynamics (CFD) merupakan metode yang sering digunakan karena murah dan cepat. Lebih lanjut, metode CFD dipilih karena dapat memvisualisasikan medan aliran lebih rinci dibanding metode lainnya, sehingga proses transfer energi air ke sudu dapat dipahami dengan baik. Penggunaan metode CFD yang masif di turbin studi piko hidro menjadi motivasi untuk meningkatkan akurasi dan presisi prediksi model turbulen 𝑘−𝜀 standard. Investigasi model turbulen 𝑘−𝜀 standard dilakukan di turbin crossflow. Turbin crossflow dipilih karena medan aliran yang terjadi lebih kompleks dibanding turbin lainnya. Sehingga, model turbulen 𝑘−𝜀 standard ketika diaplikasikan pada turbin lain juga valid untuk digunakan.Di turbin piko hidro jenis crossflow, proses diffusiv aliran karena perpindahan panas tidak mendominasi karena fluida yang mengalir adalah air. Sehingga, asumsi yang digunakan adalah isothermal dan adiabatik (𝑃𝑡=0.845). Konsekuensi, pada turbin piko hidro, laju dissipasi aliran (luluhnya energi yang dikandung air) lebih didominasi oleh olakan dan mixing. Di 𝑘−𝜀 standard, olakan dan mixing direpresentasikan dengan konstanta Bachelor (𝐶𝜀1) dan Kolmogorov (𝐶𝜀2). Studi ini mengunakan pendekatan Yakhot dan Orszag (𝐶𝜀1=𝐶𝜀2·𝑃𝑡) dimana terdapat sebelas variasi 𝐶1𝜀 dan 𝐶2𝜀 yang dikaji. Lebih lanjut, dikarenakan proses perancangan turbin crossflow belum konfrehensif, kajian pengaruh kedalaman sudu (H) terhadap proses konversi energi juga akan dilakukan.Dari hasil, kedalalaman sudu (H) mempengaruhi proses konversi energi di turbin crossflow. Hal ini dikarenakan kedalaman sudu (H) mempengaruhi arah dan besaran kecepatan mutlak dan relatif, sehingga berdampak pada daya yang diserap sudu. Lebih lanjut, di proses perancangan turbin crossflow, coefficient of discharge (𝐶𝑑) merupakan variabel penting karena ini akan mempengaruhi nilai kecepatan mutlak dan ukuran diameter runner. Hasil pengujian menunjukkan bahwa 𝐶𝑑 sebesar 0.95 sebagai konstanta universal dianggap kurang tepat. Hasil analisis menunjukkan bahwa 𝐶𝑑 untuk perancangan turbin piko hidro jenis crossflow dipengaruhi oleh kecepatan spesifik fungsi daya (𝑛𝑠,𝑃). Rentang 𝐶𝑑 antara 0.23 hingga 0.74 untuk 𝑛𝑠,𝑃 dari 24.36 hingga 114.54 direkomendasikan untuk perancangan piko hidro jenis crossflow.Untuk mendapatkan nilai 𝐶1𝜀 dan 𝐶2𝜀, hasil CFD diverifikasi dan divalidasi menggunakan hasil PIV. Analisis CFD dan PIV dilakukan dengan dengan kondisi pengujian objek statik (runner diam). Dari hasil pengujian, 𝐶𝜀2 = 1.5 dan 𝐶𝜀1 = 1.27 menunjukkan error lebih kecil terhadap hasil PIV daripada variasi lainnya. 𝐶𝜀2 sebesar 1.5 mirip dengan hipotesa Kolmogorov. Sehingga, untuk kondisi adibatik dan isotermal nilai 𝐶𝜀2 sebesar 1.5 dipertimbangkan sebagai konstanta universal untuk metode CFD. Sedangkan 𝐶𝜀1 sebesar 1.27 menunjukkan bahwa medan aliran yang terjadi masih di rezim sub range inertia, dimana energi kinetik turbulen masih tinggi. Pada rezim sub range inertia, 𝐶𝜀1 mendekati 1 mengindikasikan large-scale mendominasi proses mixing daripada olakan kecil. Dengan demikian, nilai 𝐶1𝜀 sebesar 1.27 dan 𝐶2𝜀 sebesar 1.5 terverifikasi untuk digunakan 𝐶1𝜀 dan 𝐶2𝜀 yang terverifikasi dan tervalidasi digunakan untuk studi turbin crossflow dengan kondisi dinamik. Kondisi dinamik CFD dilakukan menggunakan pendekatan 6-DoF di 𝑃ℎ = 0.2 kW dengan variasi preload sebesar 1.2 hingga 2.46 N·m. Dari hasil komputasi, prediksi dapat dikatakan presisi dengan perbedaan konsisten lebih tinggi ±3 kali terhadap data eksperimen. Dengan demikian, 𝐶𝜀2 sebesar 1.5 dan 𝐶𝜀1 sebesar 1.27 adalah kesepakatan yang baik untuk metode CFD turbin piko hidro jenis crossflow."

"Listrik daerah pedesaan yang terisolasi merupakan masalah yang sangat krusial untuk menyelesaikan masalah rasio elektrifikasi di Indonesia. Dibandingkan dengan opsi lain, turbin piko hidro cross-flow (CFT) adalah pilihan yang lebih baik untuk menyediakan daya listrik untuk daerah pedesaan yang terisolasi. Studi untuk meningkatkan kinerja CFT dapat secara analitik, numerik, eksperimental, atau kombinasi metode-metode tersebut. Namun, perkembangan teknologi komputer membuat studi simulasi numerik menjadi semakin sering. Temuan studi CFT yang dilakukan sebelum abad ke-21 terkait dengan parameter desain utama CFT seperti tinggi nosel, sudut serang, sudut pelepasan, atau rasio diameter. Kemudian, pengembangan pendekatan computational fluid dynamic (CFD) diprakarsai oleh Patankar pada tahun 1980 yang mengembangkan penyelesaian masalah aliran fluida numerik berbasis staggered grid, metode diskritisasi upwind orde pertama dan metode Semi Implicit Method for Pressure Linked Equation (SIMPLE). Setelah pengembangan pendekatan CFD cukup matang pada awal abad ke-21, pengembangan CFT menjadi lebih halus dengan modifikasi yang kecil namun efektif. Studi ini telah menghasilkan bahwa model turbulensi yang direkomendasikan untuk simulasi CFD CFT 2D adalah k-E. Disarankan juga untuk menggunakan pendekatan unsteady 6-DOF daripada pendekatan lainnya yang telah ditemukan sebelumnya. Simulasi CFD pada kasus dalam studi ini menggunakan model turbulensi k-E dan pendekatan 6-DOF menghasilkan galat relatif rata-rata 2,99 0,40 dari hasil eksperimen.

---

Isolated rural area electricity was very crucial issue to resolve electrification ratio problem in Indonesia. Compared to other options pico hydro cross-flow turbine (CFT) is the better option to provides electrical power for isolated rural area. Studies to improve CFT performance can be undertaken analytically, numerically, experimentally, or combination of those methods. However, the development of computer technology makes numerical simulation studies has becoming increasingly frequent. The finding of CFT studies conducted before 21st century were related to the main design parameter of CFT e.g. nozzle height, angle of attack, discharge angle, or diameter ratio. Then, the computational fluid dynamic (CFD) approach development was initiated by Patankar in 1980 who develop staggered grid based numerical fluid flow problem solving, first order upwind discretization method and Semi Implicit Method for Pressure Linked Equation (SIMPLE) method. After CFD approach development has mature enough at the beginning of 21st century, the development of CFT becoming finer with small but effective modification. This study has resulting that the recommended turbulence model for CFT 2D CFD simulation is k-E. It is also recommended to use 6-DOF unsteady approach instead of other prior approach. The CFD simulations and experiment testing using reccomended turbulence model and unsteady approach produced an average relative error of 2.99 0.40."

"Kebutuhan akan energi yang semakin meningkat menjadikan turbin gas mikro berkembang menjadi alternatif pembangkit daya yang dapat digunakan. Turbin gas Mikro Proto X-2a merupakan turbin gas mikro dengan satu-tingkat kompresor-turbin dimana pembangkitan daya dilakukan melalui aplikasi sebuah runner cross-flow yang dihubungkan ke generator. Runner cross-flow ini digerakkan oleh udara pada sisi masuk kompresor. Pada operasinya, vorteks resirkulasi terbentuk pada bagian dalam runner cross-flow. Karena besaran vorteks ini mempengaruhi unjuk kerja dari runner cross-flow, analisis yang lebih baik diperlukan, yang juga dapat digunakan dan sebagai dasar pengembangan. Perilaku vorteks resirkulasi direpresentasikan lebih detail, dengan menggunakan metode CFD dengan menggunakan model turbulen RNG k-ε. Karakteristik vorteks resirkulasi yang diiringi dengan penurunan temperatur pada bagian dalam runner cross-flow tersebut sesuai untuk penggunaan model turbulen RNG k-ε. Perubahan temperatur tersebut mempengaruhi aliran resirkulasi yang terjadi secara molekular, selain secara konvektif. Pada kondisi ini, analogi Reynolds tidak lagi sesuai untuk digunakan. Oleh karena itu, pemilihan bilangan turbulen Prandtl turbulen ? inverse (α) yang mampu merepresentasikan fenomena aliran tersebut menjadi penting.Berdasarkan konsep difusivitas pada aliran turbulen, konsep rasio viskositas molekukar dan turbulen pada model turbulen RNG k-ε, pada penelitian ini, nilai α divariasikan menjadi 1; 1,1; 1,2 dan 1;3. Simulasi CFD pada runner cross-flow dilakukan secara tiga-dimensi dengan menggunakan CFDSOF. Jumlah mesh optimum 300 x 147 x 3 dari hasil uji ketergantungan mesh digunakan dengan jenis mesh Body-fitted-coordinate (curved-linear). Eksperimen dilakukan pada sistem turbin gas mikro Bioenergi Proto X-2a yang telah dihubungkan dengan runner cross-flow dan sebuah alternator DC. Parameter karakteristik turbin gas mikro didapatkan, bersama dengan kecepatan poros dan beda temperatur pada casing runner cross-flow.Data hasil eksperimen (data_1, data_2 dan data_3) secara berturut-turut menghasilkan kecepatan poros runner (N3) dan beda temperatur pada sisi masuk dan keluar (ΔTCR) sebesar 1330 rpm (ΔTCR1 = 0,424oC) , 604 rpm (ΔTCR2 = 0,874oC) dan 659 rpm (ΔTCR3 = 0,936oC). Ketiga data ini dianalisis secara lebih detail dengan CFD. Hasil eksperimen dengan data_3 dengan ΔTCR paling besar menunjukkan bahwa pada kondisi tersebut runner sudah terbebani oleh generator listrik, sistem turbin gas mikro sudah menghasilkan daya listrik 0,54 kWh. Kondisi ini dicapai pada kecepatan kompresor (N1) 78.890 rpm dengan rasio tekanan 1,4 pada efisiensi kompresor 67% dan laju bahan bakar Diesel 2,314 g/s, dengan daya termal yang dihasilkan runner cross-flow sebesar 230 Watt. Secara umum, hasil simulasi CFD menunujukkan bahwa vorteks resirkulasi terbentuk di bagian dalam runner cross-flow pada zona VI hingga VIII (dari sudu jalan ke-14 hingga ke-18).Variasi nilai α yang divariasikan menjadi 1; 1,1; 1,2 dan 1,3 efektif pada beda temperatur runner ΔTCR yang paling besar (ΔTCR3 = 0,936oC) dengan parameter hasil simulasi kecepatan-w dan temperatur statik pada zona resirkulasi (zona VI ? VIII) koordinat (i,j,k = 37-100; 57; 2), pada daerah dekat dinding sudu arah radial pada sudu ke-14 hingga sudu ke-18. Pada data hasil eksperimen lain, variasi nilai α tidak signifikan pada koordinat tersebut. Dari berbagai analisis yang telah dilakukan pada runner cross-flow, terutama pada aliran resirkulasi, besaran bilangan Prandtl turbulen - inverse (α) dapat direkomendasikan nilai optimum α = 1,1. Bilangan α tersebut menjadikan rasio viskositas molekular dan viskositas turbulen sebesar 𝜈0𝜈𝑇=0,8394, yang paling optimum dalam merepresentasikan aliran resirkulasi yang terjadi pada bagian dalam runner cross-flow dengan menggunakan model turbulen RNG k-ε. Hasil ini dapat digunakan untuk analisis dan pengembangan perancangan runner cross-flow.Increasing of energy needs has lead the development of micro gas turbine as an alternative power generator. The Proto X-2a Bioenergy Micro Gas Turbine is a single-stage compressor-turbine, at which the electricity power generated by application of a cross-flow runner coupled with a DC alternator. This cross-flow runner is driven by inlet compressor air ?a sub-pressure application. Recirculation vortexes which occur during operation inside the cross-flow runner affect the performance ? the cross-flow runner and the Proto X-2a in general. For performance analysis and design development reasons, this condition has triggered more detailed analysis of this type of vortex of the cross-flow runner numerically with CFD method with RNG k-ε turbulence model. Characteristics of recirculation vortexes carried with slighty-decreased temperature inside the cross-flow runner suitable with RNG k-ε turbulence model. Furthermore, the temperature difference inside the cross-flow runner affects the recirculation vortexes since the molecular transport also dominant, beside the convective transport. During this condition, selection of appropriate inverse-turbulent Prandtl number (α) is important to represent the recirculation vortexes.

Inverse-turbulent Prandtl numer (α) varied to 1; 1,1; 1,2 and 1,3 in this research, based on turbulence diffusivity theory, turbulent and molecular viscosity ratio and basic concept of RNG k-ε turbulence model. The CFD simulation done three-dimensionaly with CFDSOF. The mesh-depencency test resulting the optimum mesh was 300 x 147 x 3 cells. The mesh was body-fitted-coordinate (curved-linear type). Experimental data from the Proto X-2a Bioenergy Micro Gas Turbine including the temperature difference and shaft rotational speed of the cross-flow runner is used to CFD simulation. Electricity power generated by a DC alternator coupled to the cross-flow runner is also used to analyzed as a part of the system and temperature difference effect to the runner.

Three experimental data (data_1, data_2 anda data_3) were detailed-numerically analyze. The datas generated the cross-flow runner shaft speed (N3) and temperature difference at cross-flow runner casing; N3 = 1330 rpm (ΔTCR1 = 0,424oC) , N3 = 604 rpm (ΔTCR2 = 0,874oC) dan N3 = 659 rpm (ΔTCR3 = 0,936oC) respectively. Data_3 shows the optimal condition of the system, at which the compressor shaft velocity (N1) was 78.890 rpm, pressure ratio at 1,4, efficiency of 67%, and generated 0,54 kW electricity power with 2,314 g/s Diesel fuel flow rate. At this condition, the cross-flow runner generated 230 W. Recirculation vortexed shows by CFD simulation occur at the inner side of the cross-flow runner, at VIth ? VIIIth zones (14th ? 18th blade) in general for all data. The CFD simulation shows that variation of α effective at data_3, where the temperature difference is the largest (ΔTCR3 = 0,936oC), while the others data shows almost no difference at α variations. More detailed analysis done at recirculating vortexed ? dominated area at i;j;k = 37-100; 57; 2 for data_3, near the radial blade wall with two most affective parameters; w-velocity and static temperature to represent the recirculation flow at recirculation zone. The optimum α is 1,1 since this α variation shows the most logic results compared to the other variation of α. Therefore, for CFD simulation with RNG k-ε turbulence model to a cross-flow runner, is is recomended to use α that represent better recirculation flow, and the optimum ratio between molecular and turbulent viscosity is now 𝜈0𝜈𝑇=0,8394. This result is can be used for both analysis and future design development of cross-flow runner.>/i>"

"Rasio elektrifikasi adalah rasio antara rumah tangga yang memiliki akses listrik dan rumah tangga yang tidak memiliki akses listrik. Pada tahun 2014 Indonesia memiliki rasio elektrisikasi sebesar 81 , yang berarti terdapat sekitar 19 rumah tangga di Indonesia tidak memiliki akses listrik. Kondisi geografik Indonesia yang menyebabkan banyak daerah terpencil, daerah yang sulit terjangkau oleh jaringan listrik nasional. Untuk mengatasi masalah ini, area-area tersebut harus memiliki kemampuan untuk menghasilkan listrik sendiri karena memperpanjang jaringan listrik nasional merupakan solusi yang memakan biaya yang sangat besar. Turbin turgo merupakan turbin impuls yang biasa dipakai untuk nilai yang head tinggi. Akan tetapi penelitian-penelitian menyebutkan turbin turgo salah satu turbin tercocok untuk implementasi piko hidro yang memiliki head rendah. Mangkuk dari turbin turgo terdiri dari sebuah inlet dan outlet dengan sebuah kurva yang menghubungkan kedua nya. Kurva pada studi ini akan dibuat dari kurva lingkaran yang sederhana untuk mempermudah manufaktur. Kondisi danau Salam Universitas Indonesia yang memiliki head sebesar 2,7 m dan debit aliran sebesar 0,021 l/s dijadikan kondisi acuan untuk mendesain turbin turgo pada studi ini. Empat buah mangkuk telah didesain menggunakan perhitungan segitiga kecepatan yang sederhana, dengan setiap mangkuk memiliki jari-jari lingkaran kurva yang berbeda yakni 50 mm, 55 mm, 60 mm, dan 62,2 mm, 70 mm, 73 mm, 75 mm, and 80 mm. Simulasi Computational Fluid Dynamics CFD dilakukan untuk mengetahui kondisi aliran pada tiap mangkuk untuk mencari peforma terbaik. Model CFD yang digunakan adalah multifasa tiga dimensi. Hasil dari simulasi adalah mangkuk dengan jari-jari lingkaran 70 mm memiliki peforma yang terbaik dengan nilai effisiensi sebesar 29,2.

---

Electrification ratio is a ratio between household that has access to electricity and those who don rsquo t. In 2014 Indonesia has a 81 electrification ratio, which means that 19 of households do not have electricity access. Indonesia rsquo s geographic condition causes difficulty in many areas to be connected to the national electrical grid, these areas are called remote areas. To overcome these problems, those areas must have the capability to generate their own electricity as extending the national grid would be a costly investment. The turgo turbine is an impuls turbine usually used on a high head condition but previous studies stated that turgo turbine is a suitable turbine for pico hydro implementation that usually has a low head. The turgo rsquo s cup consists of an inlet and outlet trail with a curve that joins them. The curve in this study will be made from a simple circle arc to improve manufacturablity. The condition on Salam lake Universitas Indonesia that has a 2.7 m head and a flow rate of 0.021 l s becomes the reference condition to design the turgo turbin in this study. Eight cups were designed using basic calculation derived from the velocity triangles, each having a different circle radius that is used for cup rsquo s curve i.e. 50 mm, 55 mm, 60 mm, 62.2 mm, 70 mm, 73 mm, 75 mm, and 80 mm. Computational Fluid Dynamics CFD simulation is used for figuring the flow condition in each cup to obtain the best efficiency. A multiphase 3D model is used for the simulation. The result of the simulation is that the 70 mm cup has the best peformance with an efficiency of 29.2."

"ABSTRAKData statistik ketenagalistrikan pada tahun 2018 menyebutkan bahwa, masih terdapat masyarakat Indonesia yang belum mendapatkan akses khususnya provinsi Nusa Tenggara Timur yang masih bernilai 61.9%. Tidak tersedianya akses distribusi akibat mahalnya biaya instalasinya dan sulitnya akses menuju lokasi. Oleh karena itu, pembangkit listrik mandiri berbahan baku renewable energy merupakan solusi yang tepat untuk mengatasi krisis energi di daerah terpencil di Indonesia. Disamping itu, potensi energi air di Indonesia mempunyai total potensi sebesar 75 GW. Ini menjadi dasar dari beberapa hasil kajian, turbin pikohidro merupakan solusi yang tepat untuk meningkatkan rasio elektrifikasi di daerah terpencil. Tujuan dalam studi ini adalah memverifikasi fenomena aliran yang terdapat pada sudu turbin piko hidro jenis cross flow pada CFD berdasarkan metode eksperimen Particle Image Velocimetry. Simulasi akan menggunakan ANSYS Fluent 18.1 dengan fitur steady dengan tinggi jatuh air sebesar 1.4 m dan debit aliran 0.01167 m3/s. Ukuran timestep yang digunakan adalah 0.002. Metode eksperimen menggunakan Particle Image Velocimetry dengan Dantec Dynamic laser system. Hasil komputasi divalidasi dengan metode PIV, ditunjukkan oleh distribusi kecepatan pada nosel dan fenomena separasi fluida yang terjadi pada bagian raner turbin arus lintang. Studi ini, menyimpulkan bahwa fenomena pada kondisi sebenarnya dapat digambarkan oleh metode Particle Image Velocimetry dengan proporsi seeding particle dengan diameter maksimum 100 micron.

---

ABSTRACT

Based on electricity data in 2018, there are still Indonesian people who do not have access to electricity by 2% (Indonesia). As many as 2% of people who have not received electricity are in remote areas. This is due to the unavailability of distribution access due to the very high installation costs and access to difficult locations. Thus, an independent power plant made from renewable energy is the right solution to overcome the energy crisis in remote areas in Indonesia. furthermore, the potential of water energy in Indonesia has a total potential of 75 GW. This is the basis of several studies, pico hydro turbines are the right solution to increase the electrification ratio in remote areas (Diah; Sarasa; Sari). The purpose of this study is to verify the flow phenomena contained in the crossflow turbine blades on CFD based on the Particle Image Velocimetry experimental method. The simulation will use ANSYS Fluent 18.1 with the steady feature with a head of 1.4 m and a flow rate of 0.01167 m3/ s. The timestep size used is 0.002. The experimental method uses Particle Image Velocimetry with the Dantec Dynamic laser system. The results of computation are then validated by the PIV method, shown by the velocity distribution in the nozzle and the flow phenomenon in the crossflow turbine runner section. This study concludes that the phenomenon of actual conditions can be described by the Particle Image Velocimetry method with the proportion of seeding particles with a maximum diameter of 100 microns.

"

"Berdasarkan data tahun 2018, 1.7% daerah di Indonesia belum terelektrifikasi dengan baik, dimana persentase sebesar 38.1% berasal dari daerah terpencil di NTT. Daerah terpencil merupakan daerah yang memiliki rasio elektrifikasi rendah. Daerah terpencil merupakan daerah dengan penduduk sedikit, memiliki ekonomi yang relatif rendah, akses ke daerah yang sulit, serta mata pencaharian utama sebagai petani atau nelayan. Pembangkit listrik tenaga air skala piko hidro merupakan salah satu solusi yang memungkinkan untuk daerah terpencil karena biaya pembuatan yang relatif murah, perawatan sederhana, dan juga konsumsi listrik pada daerah pedesaan yang tidak begitu besar. Turbin vortex merupakan salah satu jenis turbin skala piko hidro yang dapat dimanfaatkan dikarenakan banyaknya aliran sungai di Indonesia yang memiliki kondisi tinggi jatuh yang rendah. Studi ini bertujuan untuk mengamati kinerja hidrolik dari sudu straight dan curved secara analitik serta numerik dengan menggunakan computational fluid dynamics (CFD). Dua buah metode dilakukan dalam studi ini, analitik dan numerik. Metode analitik digunakan untuk menghitung geometri dari saluran serta sudu, dan juga kinerja hidrolik sudu. Metode numerik digunakan juga untuk mengamati kinerja sudu. Dengan menggunakan fitur moving mesh, daya sudu dapat diamati dalam kondisi putaran yang berbeda. Putaran sudu yang digunakan dalam studi ini adalah 150, 200, 250, 300, dan 350 Rpm. Studi ini menunjukan bahwa pada kondisi 250 rpm, kedua sudu dapat mencapai kinerja hidrolik optimalnya dengan nilai sebesar 0.63%. Dari hasil numerik, dapat dikatakan bentuk sudu seperti ini tidak menyerap energi kinetik dengna baik.

---

Based on 2018 data, 1.7% of regions in Indonesia do not yet have good electricity, with a percentage of 38.1% obtained from regions available in NTT. Remote areas are the areas that have a low electrification ratio. Remote areas have a relatively low population and economy, difficult access, and livelihoods as farmers or fishermen. Pico-hydro scale hydroelectric power plants are one of the possible solutions to create a relatively cheap budget, simple maintenance, and also electricity consumption in areas that are not so large. Vortex turbine is one type of pico hydro turbine that can be utilized because of the many rivers flows in Indonesia that has high excess. Analytic and numerical straight and curved angles use the fluid competency dynamics CFD. Two methods are carried out in this studio, analytic and numerical. Analytical methods are used to calculate channel geometry which will then discuss flow with numerical methods. Analytical methods are also used to determine the hydraulic efficiency of the blades used. Hydraulic performance is the transition between the power generated by the turbine and the fluid power used to drive the turbine. Numerical methods are also used for blades. By using the movable mesh feature, the blade can be seen in various rotational conditions. Details of the slats used in this studio are 150, 200, 250, 300, and 350 Rpm. This study produces 250 rpm, both blades can achieve optimal hydraulic performance with a value of 0.63%. From the numerical results, both of the blade shapes dont absorb kinetic energy properly.

"

"Tenaga listrik merupakan salah satu komponen utama dalam mewujudkan dan meningkatkan kesejahteraan rakyat. Ketersediaan tenaga listrik di Indonesia dapat diamati pada rasio elektrifikasi nasional dimana pada tahun 2014 berada pada angka 85 . Penyebaran listrik di Indonesia masih tidak merata. Kota-kota besar di daerah Jawa dan Sumatra dan Sulawesi telah sepenuhnya teraliri listrik, sedangkan rasio elektrifikasi sebagian besar kota-kota di pulau Papua dan beberapa daerah di Sumatra bahkan tidak mencapai angka 50 . Skripsi ini memfokuskan kepada elektrifikasi dengan memberdayakan potensi energy lokal. Turbin Piko Hidro menjadi solusi untuk elektrifikasi daerah terpencil yang tidak dapat diakses dengan mudah karena turbin dengan skala Piko Hidro tidak terpengaruh oleh losses yang disebabkan oleh jauhnya transmisi listrik ataupun perubahan ekologis di sekitar pembangkit. Turbin air Piko Hidro menjadi solusi untuk sumber energy yang murah dan praktis. Jenis turbin yang diteliti dalam skripsi ini adalah turbin Francis dikarenakan kemampuannya untuk beroperasi pada kondisi air yang berbeda serta menjaga efisiensi turbin dengan stabil. Tinggi jatuh air yang digunakan pada penulisan ini berada pada 2.7 meter diatas permukaan air dan debit air sebesar 41 liter/detik. Kondisi ini disesuaikan dengan kondisi model uji yang berada di Danau Salam Universitas Indonesia, Depok. Penulisan ini menghasilkan sebuah turbin air Francis berskala Piko Hidro yang dapat memproduksi 232.96 Watt degan efisiensi 31.

---

Electricity is one of the main components in order to increase the welfare of the modern human. The availability of electricity in a certain region in Indonesia could be seen through the national electrification ratio where in the year 2014 is set at 88.5 . The spread of electricity in Indonesia is still uneven where most big cites around Java, Sumatra, and Sulawesi are fully electrified, whereas most regions in Papua and certain remote areas of Sumatra barely reach 50 of electrification. This thesis is focused on remote electrification by harnessing local potential energy sources. Pico hydro turbines becomes a solution to powering remote and inaccessible areas because it isn rsquo t effected by losses caused by the length transmission and ecological changes that effect large scale power plants. Utilizing the Pico hydro power is rather cheap and also very simple. The type of turbine runner used in this study is the Francis turbine because of its ability to operate in various conditions and generate enough electricity while maintaining its efficiency in a stable level. The Head of the Pico Hydro Francis Turbine is set at 2.7 meters and channels 41 liters second of water. This is adapted to the conditions at the field laboratory at Salam lake Universitas Indonesia, Depok. The design process resulted with a Pico hydro Francis turbine that could produce 232.96 Watts with a 31 total efficiency."

"Listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok dalam kehidupan sehari-hari manusia sekarang ini. Hal tersebut dikarenakan listrik merupakan jenis energi utama saat ini yang dapat memenuhi kebutuhan sehari-hari manusia karena mudah digunakan, ramah lingkungan, dan dapat diubah menjadi bentuk energi lainnya. Namun, pada kenyataannya listrik di Indonesia tidak terbagi secara merata, terutama di daerah pedesaan dan terpencil. Indonesia memiliki rasio elektrifikasi sebesar 84,35 pada tahun 2015. Data ini menunjukkan bahwa masih ada 49 juta orang yang tidak memiliki akses terhadap listrik. Dengan demikian, pembangkit listrik piko hidro PLTPH dapat meminimalkan penggunaan bahan bakar fosil dan memenuhi tujuan peraturan elektrifikasi yang ditetapkan oleh kementerian energi dan sumber daya mineral. Pembangkit listrik Piko Hidro menjadi solusi karena di Indonesia terdapat banyak sumber air yang bisa dimanfaatkan. Maka dari itu studi ini difokuskan pada perancangan kincir air Undershot banki piko hidro, karena konstruksinya sederhana, ekonomis, dan mudah dipindahkan. Selain itu kincr air Undershot banki piko hidro ini cocok untuk sumber air yang memiliki head rendah seperti sumber air yang ada di Indonesia. Kincir air Undershot banki Piko Hidro ini diuji di danau salam Universitas Indonesia yang mempunyai tinggi jatuh 2,7 meter dan 41 l/s debit air. Kincir air ini akan diaplikasikan di Bengkulu Utara yaitu di air terjun Palak Siring yang merupakan salah satu daerah terpencil yang berada di Indonesia. Dalam studi ini kincir air Undershot memiliki diameter luar 0,81 m dan diameter dalam 0,54 m dengan 14 sudu dengan 2 sudu aktif. Sudu tersebut memiliki tinggi 0.135 m dan lebar 0,13 m. Selain itu saluran berupa pipa sebesar 0,15 m yang dikecilkan menjadi 0,13 m untuk menyesuaikan tinggi sudu sehingga kincir air bisa berputar dengan maksimal. Analisis ini dilakukan dengan simulasi menggunakan CFD dengan pemodelan turbulensi STD k-?. Hasil efisiensi dan daya kincir air Undershot ini adalah 32 dan 348,8 Watt.

---

Electricity is one of the primary needs in the daily life of a modern human. It is the main type of energy to power a modern human daily needs because it is easy to use, environmentally friendly, and can be easily converted to other forms of energy. However, electricity is not evenly distributed in Indonesia, especially the rural areas due to the lack of access to the power generation. Indonesia has an electrification ratio of 84.35 in the year 2015. This data shows that there are 49 million people who do not have access to electricity. Thus, an additional pico hydro power generation PLTPH to minimize the use of fossil fuels and fulfill the electrification goals set by the ministry of energy and mineral resources. Pico Hydro power generation becomes a solution because in Indonesia there are plenty of water sources and that can be utilized. This paper is mainly focused on banki Undershot waterwheel, because of the simple construction, economical, and easy to move. In addition Undershot banki waterwheel is suitable for water sources that have a low head like sources that found in Indonesia. The banki Undershot Pico Hydro Waterwheel is field tested in Salam Lake Located in University of Indonesia with the head set at 2.7 meter and channels 41 l s of water. This waterwheel is to be applied in North Bengkulu at Palak Siring waterfall which is one of the remote areas located in Indonesia. In this study Undershot waterwheel straight blade has an outer diameter of 0.81 m and an inner diameter of 0.54 m with 14 blades and 2 active blades. The blade has a height of 0.135 m and a width 0.13 m. Besides that the channel was reduced from 0.15 m pipe to 0.13 m to fill the height of blade so the blade can rotate. This analysis was done with simulation using CFD with STD k turbulence modeling. The results of efficiency and power Undershot is 32 and 348.8 Watts."