Ariefianto, Rizki Mendung (2020) Studi Eksperimen Konverter Energi Gelombang Laut Tipe Pelampung Berbasis Direct Mechanical Drive System (DMDS). Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
04311850012002-Master_Thesis.pdf Download (9MB) | Preview |
Abstract
Energi gelombang laut merupakan salah satu energi yang menjanjikan untuk diterapkan di negara kepulauan seperti Indonesia. Namun, potensi ini masih belum termanfaatkan dengan baik karena minimnya studi tentang implementasi konverter energi gelombang (WEC). Dalam rangka implementasi, mengadopsi teknologi WEC dari luar negeri dan memodifikasinya menjadi pilihan yang lebih realistis. Salah satu teknologi pembangkit gelombang yang cukup bagus diterapkan adalah APR WEC yang memiliki konstruksi sederhana. Selain itu device ini juga telah diuji di Selat Taiwan. Namun, WEC ini memiliki kelemahan yaitu tidak mampu menghasilkan daya listrik pada sea state dengan frekuensi gelombang kurang dari 3 sekon. Jika pada sea state tersebut APR WEC mampu mengonversi potensi yang ada, maka akan memperbesar jumlah energi yang dihasilkan. Masalah inilah yang coba diatasi oleh DMDS–Oscillating Buoy WEC agar desainnya mampu mengonversi daya gelombang dengan range yang lebih lebar sehingga akan meningkatkan perolehan energi gelombang dalam skala implementasi. Solusi untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan menaikkan rasio putaran sistem mekanik dan mengurangi inersia flywheel.
Berdasarkan hasil eksperimen diperoleh konfigurasi sistem yang tepat agar model mampu bekerja pada periode gelombang minimal kurang dari 3 sekon adalah dengan menaikkan rasio putaran menjadi 1:61 dan memperkecil inersia flywheel menjadi 1/17 dari APR WEC yang merupakan acuan adopsi teknologi. Konfigurasi ini mampu menghasilkan rata-rata efisiensi sistem mekanik pada semua variasi adalah antara 15 – 40% dengan rata-rata terbaik pada kode variasi C sebesar 40%. Kemudian dari eksperimen diperoleh hasil bahwa bentuk pelampung balok lebih baik dibandingkan pelampung silinder pada kode variasi yang sama dengan konfigurasi optimal adalah C2 yang memiliki panjang tuas 0.9 m, jarak poros terhadap MWL 0.67 m, dan draft 0.075 m.
Selain itu, model DMDS–Oscillating Buoy WEC berhasil bekerja secara kontinyu dan mampu menghasilkan daya listrik pada kondisi gelombang dengan periode 1.12 s dan 0.931 s yang merupakan hasil skala minimum untuk periode gelombang 3 sekon. Jika diskala pada prototipenya diestimasikan DMDS–Oscillating Buoy WEC mampu menghasilkan daya listrik maksimal sebesar 246.5 Watt.
Konstanta hidrodinamik yang diperoleh dari simulasi berbasis metode Ursell – Tasai menunjukkan hasil yang valid. Nilai konstanta tersebut digunakan untuk mendapatkan parameter hidrodinamik berupa koefisien massa tambah, redaman, dan kekakuan yang lebih dominan dipengaruhi oleh frekuensi gelombang serta sangat berpengaruh dalam menghasilkan daya output. Untuk pelampung silinder, nilai koefisien massa tambah sebesar 17.24 – 19.44 kg, koefisien redaman 78.19 – 91.68 kg/s, dan koefisien kekakuan 1384.77 – 1426.37 kg/s2. Sedangkan untuk pelampung balok, nilai koefisien massa tambah sebesar 26.8 – 28.75 kg, koefisien redaman 68.03 – 96.51 kg/s, dan koefisien kekakuan 1500.93 kg/s2.
=====================================================================================================
Wave energy is one of the promising energies to be applied in an archipelago like Indonesia. However, this potential is still not being utilized properly due to the lack of studies on the implementation of the wave energy converter (WEC). Adopting WEC technology from other countries and modifying it for implementation context becomes a more realistic choice. One of the well applied WEC technology is APR WEC, which has a simple construction. This device also has been tested in the Taiwan Strait. Yet, this WEC has a weakness, namely that it is not able to generate electric energy in sea states with a wave frequency of fewer than 3 seconds. If APR WEC can convert the existing wave energy potential in this sea state, it will increase the amount of energy produced. It is this problem that is tried to be answered by DMDS – Oscillating Buoy WEC so that the design can convert wave energy with a wider range. Consequently, it will increase the yield of wave energy on an implementation scale. The solution to solve this problem can be done by increasing the rotation ratio of the mechanical system and reducing the flywheel inertia.
Based on the experimental results, the correct system configuration is obtained so that the model can work in a minimum wave period of fewer than 3 seconds by increasing the rotation ratio to 1:61 and reducing the flywheel inertia to 1/17 of the APR WEC which is the reference for technology adoption. This configuration can produce an average mechanical system efficiency in all variations between 15 – 40% with the best average in code variation C of 40%. Then, the results of the experiment show that the shape of the rectangle buoy is better than the cylindrical buoy in the same variation code with the optimal configuration is C2 which has a lever length of 0.9 m, a shaft distance to MWL of 0.67 m, and a draft of 0.075 m.
Also, the DMDS – Oscillating Buoy WEC model was successful in working continuously and was able to generate electric power in wave conditions with a period of 1.12 s and 0.931 s, which is the result of the minimum scale for the 3 second wave period. If applied on a prototype scale, it is estimated that the DMDS – Oscillating Buoy WEC is capable of producing a maximum electrical power of 246.5 Watts.
The hydrodynamic constant obtained from the simulation based on the Ursell–Tasai method shows valid results. This constant value is used to obtain hydrodynamic parameters in the form of added mass coefficient, damping, and stiffness, which are more dominant influenced by wave frequency and very important in generating output power. For cylindrical buoys, the value of the added mass coefficient is 17.24 –19.44 kg, the damping coefficient is 78.19 – 91.68 kg/s, and the stiffness coefficient is 1384.77 – 1426.37 kg/s2. While for the rectangle buoys, the added mass coefficient is 26.8 – 28.75 kg, the damping coefficient is 68.03 – 96.51 kg/s, and the stiffness coefficient is 1500.93 kg/s2.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Uncontrolled Keywords: | DMDS–Oscillating Buoy WEC, Daya listrik, Energi gelombang laut, Parameter hidrodinamik, DMDS–Oscillating Buoy WEC, Electric power, Wave energy, Hydrodynamic parameters |
| Subjects: | T Technology > TC Hydraulic engineering. Ocean engineering > TC147 Ocean wave power. T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK1001 Production of electric energy or power |
| Divisions: | Faculty of Marine Technology (MARTECH) > Ocean Engineering > 38101-(S2) Master Thesis |
| Depositing User: | Rizki Mendung Ariefianto |
| Date Deposited: | 27 Aug 2020 03:27 |
| Last Modified: | 25 Dec 2023 13:27 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/80967 |
Actions (login required)
 |
View Item |