digilib@itb.ac.id +62 812 2508 8800

ABSTRAK Naufal Riyandi
PUBLIC Alice Diniarti

Emisi gas karbon yang semakin meningkat membuat temperatur rata-rata permukaan bumi semakin tinggi sehingga menyebabkan terjadinya perubahan iklim. Pengembangan pemanfaatan energi air menjadi solusi dalam mengurangi peningkatan temperatur bumi. Indonesia merupakan negara yang kaya akan potensi energi air, yakni sebesar 94,3 GW. Oleh karena itu, Indonesia berperan penting dalam membantu menurunkan temperatur rata-rata permukaan bumi. Akan tetapi, pemanfaatan dari energi air di Indonesia masih tergolong rendah, yaitu sebesar 5.969,15 MW pada tahun 2019. Oleh karena itu, penggunaan energi air di Indonesia perlu ditingkatkan dengan memanfaatkan energi air sebagai pembangkit listrik tenaga air berskala piko atau mikro menggunakan jenis turbin Archimedes Screw Turbine (AST). AST merupakan turbin yang ramah lingkungan dan digunakan pada head yang sangat rendah dan debit yang kecil sehingga sesuai dengan karakteristik sungai di Indonesia. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk merancang AST, menentukan persamaan perhitungan daya AST secara teoritis, mengetahui debit air paling efisien yang mampu dialirkan, menganalisis karakteristik torsi, daya dan efisiensi dari AST terhadap variasi dari kecepatan putaran pada masing-masing sudu dan sudut inklanasi. Penelitian juga dilakukan untuk mengetahui kinerja AST terhadap variasi dari gap width. Penelitian ini dilakukan karena penelitian mengenai AST di Indonesia masih sedikit serta agar didapatkan persamaan teoritis untuk mengetahui daya AST. Penelitian ini dibatasi oleh beberapa batasan, yaitu panjang AST yang dirancang dibuat tetap 1 m, sudut inklanasi turbin yang akan dirancang kurang dari 30° yakni 20°, 22°, 25°, 27°, dan 29°. Kemudian head pada AST dirancang untuk kurang dari 1 m. Variasi debit air yang digunakan adalah 4 l/s, 6 l/s, dan 8 l/s dengan variasi kecepatan putaran adalah 5 rad/s, 10 rad/s, 14,7 rad/s, 20 rad/s, dan 25 rad/s. Variasi sudu untuk AST adalah satu sudu dan dua sudu. Sementara variasi dari gap width adalah 0,0018 m, 0,0021 m, 0,0026 m, dan 0,0031 m. Penelitian ini telah dilakukan dengan menghitung dimensi dari AST dan merumuskan perhitungan teoritis untuk menngetahui daya AST secara teoritis. Kemudian dilakukan pemodelan dengan menggunakan Autodesk Inventor Professional 2020 Student Version. Hasil pemodelan disimulasikan menggunakan Ansys 19 Fluid Flow CFX dengan keadaan yang mendekati keadaan nyata dan karakteristik AST dapat diketahui. Daya hasil simulasi dibandingkan dengan daya teoritis agar keakuratan persamaan teoritis dapat diketahui. Penelitian ini menghasilkan desain AST satu sudu dan dua sudu dengan parameter dimensi untuk satu sudu adalah jari-jari luar sebesar 0,107 m, jari-jari dalam sebesar 0,057 m, pitch sebesar 0,26 m, jarak antara sudu dan jalur air sebesar 0,0021 m, banyaknya ulir adalah 4. Sementara pada sudu 2, AST memiliki jari-jari luar sebesar 0,106, jari-jari dalam sebesar 0,057 m, pitch sebesar 0,26 m, jarak antara sudu dan jalur air sebesar 0,0021 m, serta banyaknya ulir berjumlah 4. Kemudian, persamaan teoritis telah dirumuskan dengan menghasilkan error yang didapatkan dari membandingkan daya hasil perhitungan teoritis dan daya hasil simulasi berkisar antara 8% hingga 0,4%. Pada jumlah sudu 1, debit air yang menghasilkan efisiensi tertinggi adalah sebesar 4 l/s, sementara pada jumlah sudu 2 adalah 8 l/s. Torsi maksimum untuk sudu 1 senilai 1,03 Nm dan untuk sudu 2 senilai 2,14 Nm yang berada pada titik optimum, yaitu pada kecepatan putar 14,7 rad/s dan sudut inclination 29°. Daya turbin maksimum untuk sudu 1 sebesar 15,14 W dan untuk sudu 2 sebesar 31,46 W yang berada pada titik puncak, yaitu pada kecepatan putar 14,7 rad/s dan sudut inclination 29°. Nilai efisiensi turbin maksimum untuk sudu 1 senilai 80,70% yang terletak pada titik puncak di sudut inclination 27° dan kecepatan putar 14,7 rad/s. Sementara pada sudu turbin 2, efisiensi maksimum senilai 82,68% yang terletak pada titik puncak di sudut inclination 29° dengan kecepatan putar 14,7 rad/s. Kinerja terbaik dari AST dicapai ketika gap width yang digunakan senilai 0,0021 m.