Mesin.umsida.ac.id – Para peneliti dari Universitas Muhammadiyah Sidoarjo (Umsida) telah menciptakan sebuah inovasi penting dalam pengembangan energi terbarukan melalui desain turbin air hidrofoil dua tahap berbasis standar NACA 64-212. Penelitian ini bertujuan untuk memaksimalkan pemanfaatan energi kinetik aliran sungai sebagai sumber energi listrik, terutama di daerah yang tidak memiliki ketinggian air yang cukup untuk turbin tradisional seperti di bendungan atau air terjun.
Latar Belakang Penelitian
Indonesia memiliki potensi besar dalam pemanfaatan energi terbarukan, termasuk energi air. Namun, sebagian besar teknologi yang tersedia saat ini memerlukan tekanan air yang tinggi, yang hanya dapat diperoleh di daerah tertentu. Banyak wilayah di Indonesia memiliki aliran sungai dengan energi kinetik yang belum termanfaatkan secara optimal. Untuk menjawab tantangan ini, para peneliti dari Umsida mengembangkan turbin hidrofoil yang mampu bekerja dengan memanfaatkan kecepatan aliran air tanpa membutuhkan ketinggian air.
“Turbin hidrofoil berbasis dua tahap ini dirancang untuk memanfaatkan potensi energi kinetik dari aliran sungai dataran rendah, sehingga memungkinkan lebih banyak daerah untuk mengakses energi terbarukan,” jelas Dr. M.F. Fadlil, salah satu peneliti utama dalam proyek ini.
Desain dan Metodologi Penelitian
Prototipe turbin hidrofoil ini terdiri dari dua tahap, masing-masing dilengkapi dengan bilah yang dirancang secara khusus untuk menangkap energi kinetik aliran air. Bilah menggunakan material hidrofoil berdasarkan standar NACA 64-212, yang dikenal dengan kemampuan aerodinamikanya yang tinggi. Penelitian ini memfokuskan pada variasi jumlah bilah pada tahap kedua, yaitu 4, 5, dan 6 bilah, serta debit air yang berbeda: 0,036 m³/s, 0,048 m³/s, dan 0,057 m³/s.
Eksperimen dilakukan menggunakan saluran air yang dirancang khusus untuk menguji prototipe ini. Kecepatan putaran turbin diukur menggunakan tachometer digital, sementara torsi dihitung melalui metode gaya tarik dengan timbangan digital. Data tersebut digunakan untuk menghitung daya turbin menggunakan persamaan:
Hasil Penelitian
Hasil eksperimen menunjukkan bahwa konfigurasi dengan 6 bilah menghasilkan performa terbaik. Pada debit air 0,036 m³/s, turbin mencapai efisiensi tertinggi sebesar 7,47%. Sementara itu, daya total tertinggi sebesar 2,5 Watt dicapai pada debit air 0,057 m³/s.
Penelitian juga mengungkapkan bahwa meskipun jumlah bilah yang lebih banyak dapat meningkatkan daya, jarak antar bilah yang terlalu dekat dapat mengganggu aliran air dan mengurangi efisiensi. Sebaliknya, konfigurasi dengan 4 bilah lebih responsif terhadap perubahan debit air tetapi menghasilkan daya total yang lebih rendah dibandingkan konfigurasi lainnya.
Keunggulan Turbin Hidrofoil Dua Tahap
Salah satu keunggulan utama dari desain ini adalah kemampuannya untuk memanfaatkan energi air yang tidak terserap sepenuhnya oleh tahap pertama. Pada turbin dua tahap, energi kinetik yang tersisa setelah tahap pertama dapat dimanfaatkan kembali oleh tahap kedua, sehingga meningkatkan efisiensi total sistem.
Selain itu, desain modular turbin ini memungkinkan penyesuaian pada berbagai kondisi sungai. Dengan biaya produksi yang relatif rendah, turbin ini menjadi solusi ideal untuk aplikasi skala kecil hingga menengah di daerah-daerah terpencil.
“Penggunaan turbin hidrofoil ini bukan hanya tentang efisiensi energi, tetapi juga tentang memberikan solusi yang berkelanjutan dan dapat diakses oleh masyarakat yang belum terjangkau oleh jaringan listrik konvensional,” kata Dr. Fadlil.
Potensi dan Pengembangan Lebih Lanjut
Penelitian ini membuka peluang besar untuk pengembangan lebih lanjut dalam teknologi energi terbarukan. Dengan melakukan modifikasi pada desain bilah, material, dan konfigurasi aliran, efisiensi dan daya keluaran turbin dapat ditingkatkan lebih jauh.
Di masa depan, tim peneliti berencana untuk mengintegrasikan sistem ini dengan teknologi penyimpanan energi, seperti baterai, sehingga dapat menyediakan pasokan listrik yang stabil untuk kebutuhan rumah tangga atau industri kecil.
Penelitian ini juga menyoroti pentingnya kolaborasi antara akademisi, pemerintah, dan sektor swasta untuk mempromosikan teknologi ramah lingkungan yang berkelanjutan.
Turbin hidrofoil berbasis dua tahap ini merupakan inovasi penting dalam memanfaatkan energi terbarukan di Indonesia. Dengan efisiensi dan daya yang terus meningkat, teknologi ini menawarkan solusi nyata untuk mengatasi tantangan energi di daerah terpencil.
“Ini adalah langkah kecil menuju masa depan yang lebih hijau dan berkelanjutan. Dengan teknologi seperti ini, kita dapat memanfaatkan potensi alam kita dengan cara yang lebih bijak,” tutup Dr. Fadlil.
Dengan hasil yang menjanjikan, turbin ini tidak hanya menjadi alat teknologi, tetapi juga simbol harapan untuk masa depan energi yang lebih bersih dan terjangkau bagi seluruh masyarakat.