STUDI EXPERIMENTAL SKALA LABORATORIUM PERBANDINGAN DESAIN DIAMETER UJUNG NOZZLE LAMINAR TERHADAP KINERJA TURBIN PELTON

Abstract

Energi terbarukan menjadi solusi krusial dalam memitigasi krisis energi dan perubahan iklim global. Salah satu sumber energi terbarukan yang potensial adalah pembangkit listrik tenaga air (PLTA), di mana turbin Pelton banyak diaplikasikan pada lokasi dengan head tinggi dan debit air rendah. Turbin Pelton mengonversi energi kinetik air menjadi energi mekanik melalui sistem sudu yang digerakkan oleh jet air dari nozzle. Penelitian ini menganalisis pengaruh variasi diameter nozzle terhadap kinerja turbin Pelton melalui pengujian eksperimental dengan diameter nozzle 4 mm, 6 mm, dan 8 mm. Parameter yang diukur meliputi kecepatan putaran, torsi, daya mekanik, daya generator, dan efisiensi generator. Hasil menunjukkan bahwa peningkatan diameter nozzle menyebabkan penurunan kecepatan putaran sebesar 13,7% dan torsi sebesar 43,7%. Namun, efisiensi mekanis meningkat signifikan dari 35% menjadi 53%, hal ini terjadi akibat reduksi kehilangan energi turbulen dan distribusi aliran air yang lebih stabil pada nozzle besar. Di sisi lain, daya mekanik turun 51% dan daya generator turun 26,7%, menunjukkan trade-off antara daya output dan efisiensi. Optimasi desain nozzle harus mempertimbangkan prioritas antara daya maksimum atau efisiensi optimal. Peningkatan efisiensi tidak selalu sejalan dengan peningkatan daya listrik yang dihasilkan. Diameter nozzle dipilih berdasarkan kebutuhan spesifik aplikasi, seperti pembangkit skala kecil yang memerlukan respons cepat (diameter kecil) atau sistem berkelanjutan dengan efisiensi tinggi (diameter besar).