Perpustakaan Digital ITB

Dalam rangka memenuhi kebutuhan energi dan mengurangi emisi gas rumah kaca, pemerintah Indonesia berencana meningkatkan pemanfaatan energi terbarukan, termasuk sistem hybrid yang menggabungkan teknologi floating solar photovoltaic (FPV) dengan pembangkit listrik tenaga air (HPP). Pendekatan hybrid ini, khususnya yang relevan dengan PLTA Cirata-1, menawarkan nilai tambah dengan meningkatkan fleksibilitas dalam pembangkit listrik. Namun, mengoperasikan sistem hybrid dengan daya yang berfluktuasi menimbulkan potensi tantangan seperti kavitasi karena kondisi di luar desain, yang berdampak pada performa turbin. Tesis ini bertujuan untuk mensimulasikan dan menganalisis secara numerik dampak operasi fleksibel pada runner tipe Francis yang ada di PLTA Cirata-1. Studi akan dilakukan pada pola kavitasi, fluktuasi tekanan, dan kinerja turbin di bawah kondisi operasi yang berbeda. Kelayakan penerapan operasi fleksibel akan dinilai, dan jika perlu, usulan modifikasi menggunakan pendekatan pasif dan aktif akan disarankan. Analisis dilakukan dengan menggunakan metode ANSYS CFX RANS Computational Fluid Dynamics untuk mempelajari distribusi fluktuasi tekanan. Validasi menunjukkan model runner Francis untuk Cirata-1 efektif merepresentasikan kondisi aktual. Pengoperasian fleksibel menghasilkan vortex rope berputar di beban parsial dan tidak berputar di beban berlebih. Amplitudo fluktuasi tekanan tertinggi terjadi di beban parsial. Metode anti-swirl fin dengan sepasang sirip tipe A terbukti efektif mengurangi fluktuasi tekanan dan menggeser frekuensi vortex rope. Injeksi air dengan laju 4,45% dari aliran inlet juga berhasil mengurangi amplitudo vortex rope tanpa mempengaruhi frekuensi. Penggabungan kedua metode tersebut memberikan pengurangan amplitudo yang signifikan dan kemampuan untuk menggeser frekuensi. Namun, baik anti-swirl fin maupun injeksi mengakibatkan penurunan daya dan efisiensi dibandingkan kondisi tanpa perlakuan. Metode injeksi, khususnya, menunjukkan penurunan efisiensi yang signifikan karena peningkatan aliran air ke tailrace tanpa peningkatan output daya yang sebanding.