Tinajuan Pustaka (Literature Review)
Keyword: Turbin Achard, Hydropower, Hydrokinetik
Maryono (2005), dalam bukunya menuliskan bahwa karakteristik kecepatan air sungai hampir sama dengan karakteristik kecepatan air di saluran terbuka (open cahannel) dan semakin tidak teratur tampang saluran, distribusi kecepatan semakin tidak seragam.
Triatmojo (2003), mengemukakan bahwa prinsip energi yang diturunkan melalui pipa juga dapat diterapkan pada saluran terbuka, energi kinetic pada saluran terbuka diberikan oleh v22g, dengan adalah kecepatan rerata aliran tampang saluran tersebut, apabila koefisien koreksi energi (a) diperhitungkan maka energi kinetic dapat dirumuskan sebagai Ek = αv22g, nilai a antara 1,05 sampai 1,2 yang tergantung pada distribusi kecepatan.
Betz (1919), mengemukakan bahwa batasan untuk mengkonversi energi kinetic fluida ke dalam bentuk energi yang menggerakkan rotor tidak dapat melebihi 16/27 atau 59,3 %. Batasan ini tidak ada kaitannya dengan efisiensi generator akan tetapi lebih kepada parameter turbin itu sendiri. Batasan ini kemudian dikenal dengan Betz Limit.
Sukamto (2008), menyatakan bahwa aplikasi airfoil untuk blade turbin sesuai untuk system konversi energi pada saluran ultra low head. Turbin dengan diameter 600 mm dan jumlah sudu 3 mampu membangkitkan daya 240,61 watt pada aliran air irigasi dengan kecepatan permukaan 0,92 m/s dan debit 0,2329 m3/s. Jenis turbin ini dapa dipasang pada sungai maupun saluran irigasi.
Sasongko, et.al (2007), mengemukakan bahwa daya turbin Francis pada unit PLTA Jelok, Semarang, dipengaruhi oleh laju aliran massa yaitu ketika laju aliran massa mengalami penurunan sampai laju aliran massa terkecil dengan nilai 4370 kg/s dan daya outputnya 5.232 MW dan begitu sebaliknya daya turbin cenderung besar ketika laju aliran massa mengalami kenaikan dengan mencapai 10.330 kg/s daya
Shiono, et.al (2002), mengemukakan bahwa turbin Darrius yang diaplikasikan untuk konversi energi arus laut akan lebih efektif apabila model blade-nya berbentuk helical. Hal ini berdasarkan 7 model turbin yang diuji coba dengan membandingkan performa model blade lurus dan model helical. Untuk model helical efisiensi maksimum diperoleh dengan turbin yang mempunyai soliditas 0,4.
Reksoatmojo (2004), mengemukkan bahwa dari daya teoritis 1000 watt yang dapat diperoleh dari angin, turbin Savonius yang dirancang menghasilkan daya 400 watt dan ini dapat diaplikasikan untuk memenuhi satu unit rumah dengan asumsi untuk rumah sangat sederhana, PLN mengalokasikan 450 watt/rumah.
Lanzatane dan Messina (2007), mengemukakan bahwa untuk mengoptimalkan teori Momentum Betz dalam aplikasi blade turbin dapat dilakukan dengan menerapkan teori Glaurent dimana dapat meningkatkan koefisien daya (power factor) dari rotor.
Sedangkan menurut Gorban, et.al (2002), efisiensi turbin dapat ditingkatkan dengan memodifikasi aliran Kirchoof dimana dapat meningkatkan efisiensi hingga mencapai 38 %. Hal ini tentu lebih baik bila dibandingkan dengan turbin propeller yang diaplikasikan pada free flow yang efisiensinya berkisar 10 – 20 %.
Gorlov (2001), mengemukakan bahwa untuk turbin helical yang diaplikasikan untuk mengkonversi energi arus laut maupun sungai dapat bekerja dengan efisiensi 35 %. Turbin ini merupakan pengembangan dari turbin Darrius yang mempunyai blade lurus.
Bernard et.al (2008), mengemukakan bahwa dalam proses konversi energi arus laut digunakan sebuah generator untuk menghasilkan energi, mengubah energi kinetic arus untuk mengahasilkan gaya dari turbin air ke arus laut. Dalam analisa numeric aliran arus pada turbin Achard digunakan software Fluent 6.3. 2D numerik yang dilakukan dengan computasi software Fluent 6.3,, untuk menggambarkan lintas arus yang stabil di sekitar bagian dari blade dari turbin Achard. Nilai dari kecepatan upstream diambil agar bilangan Reynolds pada profil tetap melampaui 105, sehingga arus dapat diasumsikan memiliki karakteristik yang sama seperti pada kasus rotasi nyata. Dalam kenyataanya bahwa kecepatan rotasi turbin dibatasi oleh fenomena kavitasi. Itu terjadi ketika sebagian tekanan air lokal jatuh di bawah tekanan uap air dan dapat menyebabkan kerusakan serius pada blade turbin. Cavitation terjadi ketika blade turbine bergerak terlalu cepat melalui air, sehingga kecepatan turbin harus dibatasi. Kecepatan maksimum dari blades turbin relatif terhadap air terjadi pada titik dimana turbin bergerak berlawanan arah air yang mengalir. Dengan demikian, diameter turbin dan kecepatan aliran membatasi kecepatan rotasi turbin. Jari-jari turbin yang besar dan tingginya kecepatan air mengalir menyiratkan kecepatan rotasi yang rendah dan sebaliknya.
Guittet, et.al, (2004) mengemukakan bahwa turbin air sumbu vertikal merupakan turbin yang dapat bekerja secara efisien dalam mengkonversi tenaga dari aliran air.
Zanette, et.al.(2007), mengemukakan bahwa pengembangan geometri baru dalam desain turbin memiliki beberapa keuntungan-keuntungan mengenai aspek mekanis. Penggerusan menekankan katup rata-rata dan amplituda dari pemuatan yang siklis dapat mengurangi dengan mantap gejala kelelahan, meningkat;kan daya tahan dan penampilan operasi dari turbin. Penyelarasan usapan sudu dengan akor variasi panjangnya boleh memberi suatu cara yang potensial untuk turbin
Antheaume, et.al (2007), mengemukakan bahwa berdasarkan simulasi dan eksperimen diperoleh efisiensi maksimum untuk turbin Darrius 23 %, turbin Gorlov 35 % dan turbin Achard sebesar 39,4 %. Hal ini merupakan inovasi baru dalam pengembangan turbin air poros vertical dengan model blade helical.
Georgescu, et.al.(2007), mengemukakan bahwa aplikasi turbin Achard pada wind tunnel dengan memanfaatkan kecepatan aliran angin dengan aplikasi turbin Achard pada aliran air menunjukkan kinerja yang hampir sama sehingga ekspetasi untuk menerapkan hukum similaritas dalam konsep pengembagang turbin angin dapat diaplikasikan pada system konversi energi arus air.
Lebih lanjut Georgescu, et.al., (2007) menggunakan sofware Comsol Multiphysics 2D Flow melakukan simulasi turbin Achard dengan memodelkan blade turbin menggunakan profil NACA 4518 hasilnya koefisien drag dan koefisien lift tidak ada perbedaan dengan profil NACA 0018. Tidak ada perbedaan-perbedaan yang penting antara nilai-nilai koefisien-koefisien hambat dan lift baik bersifat percobaan dan yang dihitung serta melalui simulasi.
Alexander, et.al (2008), mengemukakan bahwa turbin aliran axial yang bekerja pada rentang head 4 – 9 m mengahsilkan efisiensi hydraulic 68 %, akan tetap turbin ini tidak dapat berkeja pada head yang lebih rendah atau tidak dapat beroperasi pada ekstra low head.
Kirke, (2006) mengemukakan bahwa aplikasi turbin arus dengan memanfatkan tunnel/ducted dapat menghasilkan efisiensi yang lebih besar dari Betz Limits sehingga memungkinkan untuk menghasilkan konversi energi arus air dengan efisiensi lebih dari 60 %.
Antheaume, et.al. (2008) mengemukakan bahwa turbin Darrius yang diaplikasikan sebagai Cross Flow Water Turbine mempunyai effisiensi sebesar 40,5 % sedangkan jika diaplikasikan sebagai Axial Flow Water Turbine efisiensinya 34,85 % sehingga CFWT lebih efisien 6 % dibandingkan dengan AFWT.
Maître, et.al (2005), mengemukakan bahwa turbin Achard mempunyai efisiensi lebih baik dibandingkan dengan turbin vertical axis lainnya. Dari hasil pengujian diperoleh frekuensi putaran 30 Hz untuk 3 blade dan 10 putaran per sekon.
Hansen (2008), mengemukakan bahwa dalam desain blade turbin harus memperhatikan teori momentum element blade (Blade Element Momentum) yang dikemukakan oleh Galueret (1935). Dengan mengaplikasikan algoritma BEM dalam control volume, tangensial dan distribusi normal beban, dapat diketahui parameter umum seperti daya mekanik, daya dorong serta momen lenturnya yang merupakan parmeter penting dalam sebuah desain turbin.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar