Mesin.umsida.ac.id – Peneliti dari Universitas Muhammadiyah Sidoarjo (Umsida) kembali menunjukkan kontribusinya dalam pengembangan energi terbarukan melalui inovasi turbin air hidrofoil dua tahap berbasis NACA 64-212. Turbin ini dirancang untuk memanfaatkan energi kinetik dari aliran sungai menjadi energi listrik tanpa memerlukan ketinggian air yang signifikan, menjadikannya solusi yang relevan untuk daerah dataran rendah atau wilayah terpencil di Indonesia.
Latar Belakang dan Tantangan Energi Terbarukan
Indonesia memiliki potensi besar dalam energi terbarukan, khususnya dari aliran sungai. Namun, sebagian besar pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yang ada saat ini memanfaatkan energi potensial dari air terjun atau bendungan dengan tekanan tinggi. Hal ini menyebabkan banyak wilayah di Indonesia yang kaya akan aliran sungai dengan energi kinetik belum dapat memanfaatkan sumber daya tersebut secara optimal.
Untuk mengatasi keterbatasan ini, para peneliti Umsida mengembangkan turbin hidrofoil dua tahap, yang dirancang untuk memaksimalkan penangkapan energi kinetik aliran air. Dengan fokus pada pemanfaatan aliran sungai dataran rendah, turbin ini bertujuan untuk memberikan solusi energi yang murah, efisien, dan ramah lingkungan.
“Turbin hidrofoil ini dirancang untuk menghadirkan energi terbarukan yang dapat diakses oleh masyarakat luas, terutama di daerah-daerah yang tidak memiliki infrastruktur PLTA konvensional,” ujar Dr. A. Fahruddin, salah satu peneliti utama.
Desain dan Metodologi Penelitian
Penelitian ini menggunakan desain turbin dua tahap dengan variasi jumlah bilah pada tahap kedua, yaitu 4, 5, dan 6 bilah. Uji coba dilakukan dengan tiga debit air berbeda: 0,036 m³/s, 0,048 m³/s, dan 0,057 m³/s. Setiap bilah dirancang menggunakan material hidrofoil berbasis standar NACA 64-212, yang dikenal dengan efisiensinya dalam menangkap energi kinetik.
Turbin diuji dalam saluran air buatan yang dirancang khusus. Rotasi turbin diukur menggunakan tachometer digital, sedangkan torsi dihitung melalui metode gaya tarik menggunakan timbangan digital. Kombinasi kedua data ini digunakan untuk menghitung daya turbin, sementara efisiensi dihitung dengan membandingkan daya turbin yang dihasilkan dengan daya air yang tersedia:
- Daya Turbin (P): Dipengaruhi oleh rotasi turbin dan torsi.
- Efisiensi Turbin (η): Mengukur seberapa baik turbin mengonversi energi kinetik air menjadi energi listrik.
Hasil dan Analisis
Penelitian ini menunjukkan bahwa jumlah bilah pada tahap kedua memengaruhi efisiensi dan daya turbin. Konfigurasi dengan 6 bilah menghasilkan performa terbaik, dengan efisiensi tertinggi sebesar 7,47% pada debit air 0,036 m³/s. Pada debit 0,057 m³/s, daya tertinggi mencapai 2,5 Watt.
Namun, penelitian juga mengungkapkan bahwa jarak antar bilah yang terlalu dekat pada konfigurasi 6 bilah dapat menyebabkan gangguan aliran air, yang mengurangi efisiensi pada debit tinggi. Sebaliknya, konfigurasi dengan 4 bilah lebih responsif terhadap perubahan debit air tetapi menghasilkan daya total yang lebih rendah.
“Efisiensi tertinggi dicapai pada debit rendah, karena bilah mampu menangkap aliran air secara optimal tanpa gangguan. Namun, pada debit tinggi, keterbatasan desain bilah menjadi faktor penghambat,” jelas Dr. Fahruddin.
Selain itu, penelitian ini menemukan bahwa tahap kedua turbin memiliki efisiensi yang lebih rendah dibandingkan tahap pertama. Hal ini disebabkan sebagian besar energi kinetik telah diserap oleh tahap pertama, sehingga sisa energi yang tersedia untuk tahap kedua lebih kecil.
Keunggulan dan Potensi Penerapan
Turbin hidrofoil dua tahap ini memiliki beberapa keunggulan utama:
- Fleksibilitas: Desainnya modular, memungkinkan penyesuaian jumlah bilah dan konfigurasi sesuai dengan kebutuhan spesifik lokasi.
- Efisiensi Biaya: Turbin ini menggunakan material yang terjangkau namun tetap tahan lama, menjadikannya solusi hemat biaya untuk daerah terpencil.
- Kemudahan Instalasi: Tidak memerlukan infrastruktur besar seperti bendungan, sehingga dapat diinstalasi di sungai kecil atau dataran rendah.
Keunggulan ini menjadikan turbin ini sebagai solusi ideal untuk aplikasi skala kecil hingga menengah, seperti desa terpencil yang belum terjangkau jaringan listrik konvensional.
“Ini adalah langkah awal menuju akses energi terbarukan yang lebih inklusif. Dengan teknologi ini, masyarakat di daerah terpencil dapat memiliki sumber energi yang berkelanjutan,” tambah Dr. Fahruddin.
Tantangan dan Pengembangan Masa Depan
Meskipun hasil penelitian ini sangat menjanjikan, masih ada ruang untuk pengembangan lebih lanjut. Salah satu tantangan utama adalah meningkatkan efisiensi pada debit tinggi. Tim peneliti berencana untuk mengembangkan desain bilah yang lebih aerodinamis dan mengurangi gangguan aliran antar bilah.
Selain itu, integrasi turbin ini dengan teknologi penyimpanan energi seperti baterai menjadi langkah penting untuk memastikan ketersediaan energi yang stabil sepanjang hari. Dengan penyimpanan energi, turbin dapat digunakan untuk mengaliri listrik ke rumah tangga atau fasilitas umum, bahkan saat aliran air melambat.
Penelitian ini membuktikan bahwa turbin hidrofoil dua tahap berbasis NACA 64-212 adalah inovasi yang relevan dan efisien untuk memanfaatkan energi kinetik aliran sungai. Dengan hasil efisiensi hingga 7,47% dan daya maksimum 2,5 Watt, teknologi ini membuka peluang besar untuk menyediakan akses energi terbarukan di wilayah-wilayah yang selama ini kurang terlayani.
“Dengan pengembangan lebih lanjut, turbin ini dapat menjadi salah satu solusi utama untuk mencapai ketahanan energi nasional,” tutup Dr. Fahruddin.
Sebagai langkah nyata menuju energi berkelanjutan, inovasi ini tidak hanya mendukung transisi menuju energi hijau, tetapi juga memberdayakan masyarakat di daerah terpencil untuk memiliki akses energi yang andal dan terjangkau. Umsida melalui penelitian ini sekali lagi menunjukkan komitmennya dalam memajukan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berdampak langsung pada masyarakat.
