Optimalisasi Desain Turbin Wells pada Sistem Osilasi Kolom Air Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Sebagai Upaya Meningkatkan Potensi Supply Energi Terbarukan pada Masyarakat Pesisir
DOI:
https://doi.org/10.30588/jo.v4i2.831Keywords:
Efisiensi, Gelombang Laut, Oscillating Water Column, Turbin WellsAbstract
Laut Indonesia menyimpan potensi energi terbarukan yang dapat dimanfaatkan sebagai pengganti energi fosil dalam memenuhi kebutuhan listrik. Pemanfaatan energi mekanik dari gelombang laut menjadi energi listrik dilakukan menggunakan teknologi Oscillating Water Column dan pengaplikasian turbin Wells. Penelitian dengan studi literatur ini, bertujuan untuk meningkatkan efisiensi turbin Wells dengan menentukan geometri, jumlah sudu, modifikasi panjang chord dan penggunaan pagar stall pada sudu. Pemilihan geometri dan jumlah sudu dilakukan menggunakan foil NACA 0010, 0015, 0020, dan 0025 dengan variasi jumlah sudu 6 dan 8. Tekanan dan kecepatan aliran udara diperoleh menggunakan software flow 3d sedangkan gaya angkat pada sudu turbin dianalisis dengan software Ansys CFX 14. Penambahan pagar pada sudu bertujuan untuk menunda stall dan memperluas rentang operasi. Dimensi pagar ditentukan menggunakan teknik optimasi surrogate-based. Modifikasi pagar sudu NACA 0015 dan panjang chord menggunakan software CFD ANSYS CFX 16.1 untuk membandingkan efisiensi, torsi, dan koefisien input pada laju aliran berbeda antara turbin referensi dan modifikasi. Berdasarkan hasil modifikasi geometri dan jumlah sudu, foil NACA 0025 dengan 8 sudu menghasilkan nilai paling optimum untuk daya sebesar 3,64 kW dan efisiensi sebesar 64%. Pada penambahan pagar di sudu NACA 0015, peningkatan rentang operasi turbin berpagar dibanding turbin referensi sebesar 16,6%. Pada modifikasi panjang chord, perbandingan desain rekomendasi dan konvensional menunjukkan penurunan rata-rata entropi hasil sebesar 26,02% di seluruh rentang operasi sehingga mendukung keunggulan desain baru. Pemilihan profil, geometri, dan jumlah sudu turbin Wells yang sesuai serta pengaplikasian pagar stall dapat meningkatkan efisiensi turbin dalam menghasilkan daya optimal untuk dikonversi oleh generator menjadi energi listrik.
References
Bejan, A. (1987). The thermodynamic design of heat and mass transfer processes and devices. International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 8(4), hal: 258-276.
Das, T.K., Samad, Abdus. (2019). Influence of stall fences on the performance of Wells turbine. Energy, Vol. 194(1), hal: 1-15.
Ferial. (2016). Potensi Energi Laut Indonesia Menjanjikan. (EBTKE) diakses tanggal 1 Maret 2021, dari URL website : https://ebtke.esdm.go.id/post/2016/04/14/1188/potensi.energi.laut.indonesia.menjanjikan
Gratton, Tim., Ghisu, Tiziano., Parks, Geoff., Cambuli, Francesco., Puddu, Pierpaolo. (2018). Optimization of blade profiles for the Wells turbine. Ocean Engineering, Vol. 169(1), hal: 202-214.
Halder, Paresh., Rhee, S.H., Samad, Abdus. (2017). Numerical optimization of Wells turbine for wave energy extraction. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, Vol. 9(1), hal: 11-24.
Henriques, J.C.C., Gato, L.M.C., Lemons, J.M., Gomes, R.P.F., Falcao, A.F.O. (2016). Peak-power control of a grid-integrated oscillating water column wave energy converter. Energy, Vol. 109(1), hal:378-390.
McKay, M.D., Beckman, R.J., Conover, W.J. (1979). A comparison of three methods for selecting values of input variables in the analysis of output from a computer code. Technometrics, Vol. 21(2), hal: 239-245.
Prasetio, B., Chrismianto, D., Iqbal, M., (2015). Jurnal Teknik Perkapalan : Analisa Pengaruh Geometri Dan Jumlah Sudu Terhadap Performa Wells Turbine, Vol. 3(4), hal: 371-381.
Rahman, S., Baeda, A.Y., Umar, H. (2016). Jurnal JPE: Potensi Energi Gelombang sebagai Sumber Energi Alternatif di Pulau-Pulau Terluar Wilayah NKRI, Vol. 20(2), hal: 33.
Utami, S.S. (2020). Menilik Kebutuhan vs Cadangan Energi Nasional. (Medcom.id) diakses tanggal 1 Maret 2021, dari URL website: https://www.medcom.id/ekonomi/bisnis/JKRGwrQN-menilik-kebutuhan-vs-cadangan-energi-nasional#:~:text=Mengutip%20data%20Dewan%20Energi%20Nasional,persen%20dari%20kebutuhan%20konsumsi%20dunia
Sacks, J., Welch, W.J., Mitchell, T.J., Wynn, H.P. (1989). Design and Analysis of Computer Experiments. Statistical Science, Vol. 4(4), hal: 409-435.
Safitri, L.E., Jumarang, M., Apriansyah. (2016). Positron: Studi Potensi Energi Listrik Tenaga Gelombang Laut Sistem Oscillating Water Column (OWC) di Perairan Pesisir Kalimantan Barat, Vol. 69(1), hal: 10.
Samad, A., Halder, P., Thévenin, D. (2017). Improved design of a wells turbine for higher operating range. Journal of Renewable Energy, Vol. 106(1), hal: 122-134.
Saqr, K.M., Shehata, A.S., Shehadeh, M., Xiao, Q., Day, A. (2014). Entropy generation due to viscous dissipation around a Wells turbine blade: a preliminary numerical study. Energy Procedia, Vol 50(1), hal: 808–816
Shaaban, S. (2017). Wells turbine blade profile optimization for better wave energy capture: Wells turbine blade profile optimization. International Journal of Energy Research, Vol. 41(4), hal: 1-14.
Shehata, A.S., Xiao, Qing., Saqr, Khalid M., Day, Sandy. (2017). Wells turbine for wave energy conversion: A review. International Journal of Energy Research, Vol. 41(1), hal: 6-38.
Shintawati, D.W. (2019). Studi Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Sistem Oscillating Water Column (OWC) di Kelautan Indonesia. Surakarta: Tesis Program Studi Teknik Elektro, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Soltanmohamadi, R., Lakzian, E. (2015). Improved design of Wells turbine for wave energy conversion using entropy generation. Meccanica, Vol. 51(8), hal: 1-10.
Takao, M., Setoguchi, T., Kim, T., Kaneko, K., Inoue, M., (2000). The performance of Wells turbine with 3D guide vanes. Proceeding The Tenth International Offshore and Polar Engineering Conference. International Society of Offshore and Polar Engineers
Setoguchi, T., Takao, M., Itakura, K., Mohammad, M., Kaneko, K., Thakker, A. (2004). Effect of rotor geometry on the performance of Wells turbine. International Journal of Ambient Energy, Vol. 25(3), hal: 137-150
Thomas, V.F. (2020). Energi Fosil Sumbang 85% Listrik RI per Mei 2020, Terbanyak PLTU. (Tirto.id) diakses tanggal 1 Maret 2021, dari URL website: https://tirto.id/energi-fosil-sumbang-85-listrik-ri-per-mei-2020-terbanyak-pltu-fU1K
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Authors retain copyright and grant the Jurnal Offshore right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License that allows others to share (copy and redistribute the material in any medium or format) and adapt (remix, transform, and build upon the material) the work for any purpose, even commercially with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in Jurnal Offshore. Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in Jurnal Offshore. Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
