25

BAB 3

PERANCANGAN TURBIN ANGIN

3.1 Pendahuluan

Dalam pembuatan suatu mesin pada umumnya, terutama mesin turbin, aspek

desain memegang peranan yang sangat penting. Sebelum suatu alat dibuat dan

diujikan, alat tersebut perlu didesain oleh perancang supaya dapat diketahui gambaran

awal mengenai alat tersebut. Dengan desain dapat diketahui bentuk alat, komponen-

komponen mesin yang digunakan, letak kelemahan, titik kritis, hubungan dengan

mesin lain dan mekanisme penggunaan alat ketika sudah jadi. Desain awal ini dapat

menjadi pijakan untuk langkah berikutnya dalam pembuatan alat.

Pembuatan prototipe merupakan bagian awal dari pembuatan mesin dalam

kapasitas yang lebih besar. Dengan prototipe, gambaran awal mengenai mesin

tersebut dapat diketahui, sehingga mempermudah untuk pembuatan mesin

selanjutnya. Selain itu, prototipe yang dibuat akan dievaluasi berkaitan dengan desain

awal yang digunakan. Kelemahan-kelemahan yang terjadi dalam pembuatan prototipe

ini akan menjadi acuan proses berikutnya, sehingga pembuatan mesin berikutnya

akan lebih baik lagi.

Termasuk dalam pembuatan prototipe turbin angin adalah pembuatan

kompenen-komponen yang melingkupinya. Pembuatan komponen merupakan

langkah awal dalam pembuatan prototipe. Komponen-komponen yang sudah jadi

akan dirakit (assembly) membentuk turbin angin.

Turbin angin memiliki beberapa komponen, seperti: sudu rotor, hub,

generator, mekanisme yaw (yaw mechanism), nacelle, ekor turbin, dan tiang

penyanggah. Komponen-komponen turbin angin dalam penelitian tugas akhir ini

dirancang dan dibuatkan barangnya, sedangkan generator yang digunakan sebagai

penghasil energi listrik merupakan produk jadi yang berupa permanent magnet

generator (PMG) yang mempunyai spesifikasi khusus, sehingga kapasitas listrik dan

dayanya sudah tertentu. Untuk mentransmisikan putaran dan torsi dari sudu rotor

26

Merancang dan Membuat Sudu

Rotor

Mulai

Merancang dan Membuat

Mekanisme Yaw

Merancang dan Membuat Ekor Turbin Angin

Apakah Komponen Turbin Angin Sudah

Siap

Merancang dan Menyiapkan Tiang

Turbin Angin

Memilih dan Menyiapkan

Generator Listrik

Melakukan Pengujian

Merancang dan Membuat Hub dan

Nose

Merakit dan Memasang Turbin

Angin

Selesai

Ya

Tidak

Menentukan dan Membuat

Landasan Tiang

terhadap poros generator, pangkal rotor menempel pada poros generator sehingga

ketika sudu rotor berputar maka akan memutar poros generator sehingga akan

dihasilkan energi listrik.

Tahapan perancangan dan pembuatan turbin angin dapat dilihat pada bagan

alir (flowchart) gambar 3.1.

Gambar 3.1 Bagan alir tahapan perancangan dan pembuatan turbin angin

27

3.2 Perancangan Sudu Rotor

Sudu merupakan komponen turbin angin yang sangat signifikan. Sudu

berkontak dengan udara yang mengakibatkan sudu bergerak (berputar) karena adanya

gaya drag dan lift. Pangkal sudu menempel pada suatu hub yang menghubungkan

antara sudu dengan poros. Gerak putar sudu karena efek gaya drag dan lift akan

memutar poros generator yang pada akhirnya akan timbul energi listrik. Oleh karena

putaran pada sudu merupakan suatu hal yang menentukan dalam pembangkitan daya,

maka kontruksi sudu pun harus dibuat sebaik mungkin.

Pada pembuatan kontruksi turbin angin ini material yang digunakan untuk

membuat sudu berasal dari kayu. Selain karena dari segi ekonomisnya yang handal

seperti: harganya yang murah, penggunaannya mudah, dan mudah dicari, juga dari

aspek pembuatan yang efisien dimana material kayu mudah dibuat. Dibandingkan

dengan material logam yang memerlukan mesin khusus dalam membentuk atau men-

deformasi logam menjadi sudu, pengolahan material kayu menjadi sudu memerlukan

alat yang lebih efisien yaitu berupa alat potong (cutter) dan alat serut. Secara

mekanika, material kayu ini memiliki massa yang relatif ringan sehingga

memperkecil beban yang diterima oleh tiang penyangga, memiliki nilai inersia yang

rendah, mudah digerakkan oleh energi angin dengan kecepatan yang rendah, dan torsi

yang terjadi pada rotor dapat dibuat lebih besar.

Pembuatan sudu meliputi beberapa macam tahapan. Karena bentuk

penampang sudu berupa airfoil yang memanjang dari pangkal ke ujung sudu dan

bentuknya semakin mengecil, maka perlu ketelitian dalam pembuatan sudu. Untuk

mempermudah pembuatan airfoil sudu, maka perlu dibuat cetakan (mold) setiap layer

atau stasiun. Misalnya panjang sudu 1,5 m dengan jumlah layer 13, maka setiap layer

dibuatkan bentuk penampang airfoil beserta ukurannya yang meliputi ketebalan dan

lebar sudu dari sisi leading edge. Dengan menggunakan hubungan jari-jari sudu r

terhadap jumlah sudu dan lebar sudu, didapatkan nilai lebar sudu (chord) yaitu:

C = 2

16 ( )9 B

R R rπλ

28

dimana C adalah ketebalan sudu, r adalah jari-jari sudu, R adalah jari-jari bidang

putar turbin, dan B adalah jumlah sudu, maka perhitungan ketebalan dan lebar sudu

untuk jumlah sudu 2 buah, dapat diperlihatkan pada tabel 3.1.

Tabel 3.1 Ketebalan dan lebar peanampang sudu setiap stasiun

penampang r (mm) R (mm)

λ Vwd B C (mm)

0 125 1750 7 5 2 1395,561 250 1750 7 5 2 697,78 2 375 1750 7 5 2 465,19 3 500 1750 7 5 2 348,89 4 625 1750 7 5 2 279,11 5 750 1750 7 5 2 232,59 6 875 1750 7 5 2 199,37 7 1000 1750 7 5 2 174,44 8 1125 1750 7 5 2 155,06 9 1250 1750 7 5 2 139,56 10 1375 1750 7 5 2 126,87 11 1500 1750 7 5 2 116,3 12 1625 1750 7 5 2 107,35 13 1750 1750 7 5 2 99,68

Perhitungan di atas berdasarkan data dan asumsi awal sebagai berikut:

o Diameter sudu, D = 3,5 m

o Tip Speed Ratio, λ = 7 (untuk sudu 2 buah)

o Kecepatan angin nominal, Vwd = 5 m s

o Jumlah sudu 2

o Tebal sudu merupakan 10% dari lebar sudu

o Letak puncak ketebalan adalah 25% dari lebar sudu yang ditandai dari arah

leading edge atau bagian depan model airfoil

o C pada lambang di atas adalah chord atau lebar sudu

29

Sketsa gambar penampang sudu dapat diperlihatkan seperti gambar 3.2.

Gambar 3.2 Penampang sudu setiap layer

Setelah sketsa gambar sudu dibuat, langkah berikutnya adalah membuat sudu

yang berasal dari material dengan menggunakan alat-alat mekanik yang berupa alat

potong atau gergaji, alat serut, dan alat penghalus yang memakai amplas.

Tahap-tahap pembuatan sudu kayu dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Menyiapkan papan yang berbentuk balok persegi panjang dengan ukuran

250 cm x 30 cm x 3 cm.

2. Menandai pada papan letak setiap stasiun untuk dibuatkan ukuran sudu

yang sesuai dengan bentuk airfoil.

3. Memotong papan mengikuti kurva yang dibentuk dari chord setiap stasiun

(yang perlu diperhatikan adalah leading edge dibuat lurus, sehingga

bagian yang membentuk kurva adalah bagian tailing edge).

30

4. Menyerut bagian atas sesuai dengan distribusi ketebalan setiap stasiun.

5. Menandai lokasi dimana ketebalan maksimum berada.

6. Menyerut dan mengamplas hingga setiap stasiun membentuk profil airfoil

yang baik.

7. Membuat alur dan lubang baut untuk memasang batang sudu.

8. Tahap penyelesaian, dengan menambahkan pelapis untuk menutup pori-

pori kayu dan melakukan pengecatan.

Gambar 3.3 Tahapan pembuatan sudu dari kayu

3.3 Perancangan Yaw Mechanism

Yaw Mechanism adalah komponen yang menghubungkan antara tiang

penyanggah dan rangka turbin angin. Fungsi yaw mechanism adalah menjaga arah

turbin angin sehingga sudu rotor selalu menghadap arah datangnya angin. Prinsip

kerja yaw mechanism berupa putaran pada sumbunya dimana ketika sudu menerima

angin dari arah samping, yaw mechanism akan berputar sehingga sudu tetap

menghadap angin dan dapat berputar.

Yaw mechanism menggunakan material dari logam seperti baja karbon atau

alumunium paduan. Hal ini dikarenakan beban yang diterima yaw mechanism sangat

31

besar yang berasal dari beban komponen turbin selain tiang dan beban dari energi

angin itu sendiri. Oleh karena beban yang diterima sangat besar, maka material yang

dipilih harus mampu menahan beban-beban tersebut dan baja atau alumunium alloy

yang kuat merupakan material yang cocok untuk digunakan.

Yaw mechanism terdiri dari beberapa komponen mekanis, seperti poros

dalam, poros luar, dan bearing (bantalan). Poros dalam menempel pada tiang

penyangga yang terhubung pada sebuah flange, sedangkan poros luar terhubung

dengan rangka turbin angin. Sebuah rangka turbin angin terdiri dari generator, sudu,

ekor, dan pipa penghubung yang sudah terpasang (assembly) menjadi satu kesatuan.

Karena poros dalam menempel pada tiang penyangga melalui sebuah flange dengan

cara dilas, maka poros ini bersifat statis dan tidak berputar. Untuk poros luar yang

berhubungan dengan rangka cenderung bergerak (berputar) karena adanya gerak

angin. Poros ini selalu berputar mengikuti putaran rangka turbin. Pemilihan dan

pembuatan poros berkaitan dengan seberapa besar beban yang akan diterima.

Poros dalam dengan poros luar dihubungkan dengan menggunakan bearing.

Bearing tersebut terdiri dari dua buah dan diletakan pada tiap ujung bawah dan atas

mekanisme yaw. Penggunaan bearing harus memperhatikan gerak putar poros dan

beban poros sehingga poros luar tidak lepas. Poros luar dapat lepas dalam arah aksial

akibat putaran dan beban poros. Dalam hal ini dapat diketahui bahwa bearing atas

menerima beban radial, sedangkan bearing bawah menerima beban aksial dan radial

sehingga dalam perancangan turbin angin ini dipilih bearing radial untuk bagian atas

dan bearing aksial-radial untuk bagian bawah. Pemilihan ukuran bearing sangat

berkaitan dengan ukuran poros yang akan digunakan.

Pada penelitian turbin angin ini ukuran bearing yang digunakan mengikuti

ukuran poros. Untuk poros dalam ukuran dimater luarnya 25 mm dengan ketebalan 5

mm, sedangkan poros luar diameter dalamnya 60 mm dengan ketebalan 10 mm

sehingga ukuran bearing tersebut adalah adalah d25 dan D60 (diameter dalam 25 mm

dan diameter luar 60 mm) untuk bearing atas dan d30 dan D60 (diamter dalam 30

mm dan diemeter luar 60 mm) untuk bearing bawah.

32

Gambar 3.4 Desain yaw mechanism

Pembuatan yaw mechanism dilakukan melalui proses pemesinan (machining

process). Poros yang yang menggunakan material baja dibubut untuk mendapatkan

diameter dan bentuk poros sesuai dengan yang dinginkan. Setelah dibubut, kemudian

poros luar dan dalam dipasangkan bearing. Setelah itu, dilakukan proses pengelasan

yang mana poros dalam dilas dengan flange yang terdapat pada tiang penyangga,

sedangkan poros luar dilas dengan peghubung ekor dan hub sudu. Terakhir, poros

dalam dan luar dikunci dengan menggunakan mur M50 sehingga poros dalam dan

luar menyatu dan tidak lepas.

Gambar sketsa yaw mechanism dapat dilihat pada gambar 3.5.

33

Gambar 3.5 Yaw Mechanism

3.4 Perancangan Ekor

Ekor turbin angin (tail) adalah komponen yang letaknya di bagian belakang

turbin angin. Fungsi ekor adalah untuk merespon angin dan menstabilkan gerakan

turbin angin sehingga sudu rotor selalu menghadap arah datangnya angin. Selain itu,

ekor dapat berfungsi sebagai penyeimbang terhadap berat komponen turbin angin

bagian depan seperti generator, hub, dan sudu rotor. Gaya yang terjadi pada ekor

berupa gaya drag dan lift akibat energi angin, serta gaya berat dari material ekor

tersebut. Pada poros ekor juga terjadi moment lentur (bending) akibat energi angin

tersebut.

Untuk mampu menahan beban yang diterima ekor, material yang digunakan

untuk membuat ekor harus kuat. Dalam tugas akhir ini, material yang digunakan

berupa baja karbon rendah. Kekuatan baja karbon rendah dalam menahan beban yang

diterima menjadi acuan dalam pemilihan material.

34

Selain faktor material, desain dan kontruksi ekor memegang peranan penting.

Pada penelitian turbin angin ini ekor yang dibuat berasal dari poros yang panjangnya

1,5 meter. Pada ujung ekor dipasang pelat dengan panjang dan lebar sekitar 30 cm

dan 20 cm. Penggunaan pelat ini bertujuan untuk mersepon arah angin. Ekor

disambung dengan mekanisme yaw dengan menggunakan baut dan mur

Pembuatan ekor dilakukan dengan cara menggabungkan (assembly) poros

dengan plat yang berada pada bagian ujung belakang ekor dengan menggunakan mur

dan baut. Sedangkan yang bagian depan poros dihubungkan dengan pengait yang

yang menempel pada bagian yaw mechanism.

Gambar 3.6 Ekor turbin angin

3.5 Perancangan Hub dan Hidung

Hub adalah bagian rotor yang berada di pusat rotasi. Hub dibuat dari pelat

baja yang melalui proses pemesinan dan pengelasan sehingga memungkinkan untuk

dipasangkan pada poros generator. Hub juga harus memungkinkan untuk dipasangi

batang sudu dan bila perlu counterbalance. Diameter hub dibuat sama dengan

diameter generator yaitu 265 mm.

Hidung diletakkan pada hub dengan bentuk hampir menyerupai setengah bola.

Hidung memiliki beberapa fungsi diantaranya mengurangi tahanan turbin angin

35

terhadap angin, melindungi komponen-komponen yang menempel pada hub, dan

memberikan nilai keindahan pada turbin angin. Bentuk hidung yang menyerupai

setengah bola menjaga agar aliran udara yang menerpa hub tetap laminar atau

setidaknya meminimalisir turbulensi yang terjadi di sekitar hub. Bentuk hidung yang

menutupi bagian depan hub juga berfungsi sebagai pelindung komponen-komponen

dalam hub dari pengaruh cuaca. Fungsi lain dari hidung adalah menambah nilai

estetika pada turbin angin dimana turbin angin akan tampak lebih aerodinamis dengan

penambahan hidung pada hub.

Gambar 3.7 Hidung turbin angin

3.6 Perancangan Tiang

Tiang penyanggah berfungsi untuk menahan beban yang terjadi pada turbin

angin. Beban yang terjadi pada turbin angin adalah beban total dari berat komponen-

komponen turbin angin dan beban karena adanya gaya yang ditimbulkan oleh angin.

Termasuk beban komponen turbin angin adalah beban pada sudu, ekor, generator,

dan yaw mechanism. Karena beban yang diterima tiang sangat besar, maka material

36

yang digunakan harus kuat. Biasanya bahan yang digunakan untuk tiang berasal dari

baja.

Selain faktor berat, tiang juga harus mampu menahan beban lentur akibat gaya

angin yang mendorong sudu dan komponen turbin angin.

Panjang dan besarnya tiang penyanggah bergantung pada sejauh mana beban

dan efektivitas turbin angin. Turbin angin yang diletakkan pada tempat yang tinggi

bertujuan agar sudu rotor menerima angin dengan kecepatan yang besar dan kondisi

kecepatan angin yang stabil. Kecepatan angin yang besar akan menaikkan beban yang

diterima turbin. Semakin tinggi penempatan turbin, semakin besar dan panjang tiang

yang digunakan. Material yang digunakan untuk membuat tiang juga harus semakin

kuat.

Pada tiang penyanggah terdapat tali pengait yang menggunakan material baja

yang berfungsi untuk memperkuat tiang sehingga tiang mampu berdiri dan menahan

beban turbin angin. Ujung tali pengait ini dihubungkan ke tiang penyanggah,

sedangkan ujung yang lainnya dihubungkan ke tanah atau permukaan bawah

(ground) yang kuat.

Panjang tiang penyanggah yang digunakan pada penelitian tugas akhir ini

sebesar 3,5 m, sedangkan diameter tiang 10 cm dengan ketebalan pipa 1 cm. Panjang

tiang yang dipakai ini berdasarkan tempat uji mesin turbin angin yang mengambil

lokasi di atas gedung program studi teknik mesin ITB sehingga letak uji tersebut

sudah cukup tinggi dari permukaan tanah dengan kondisi angin yang relatif stabil.

Adapun pemilihan diameter 10 cm dengan ketebalan 1 cm cocok dan efektif untuk

menerima beban total mesin turbin angin. Pemilihan diameter dan ketebalan yang

sangat kecil mengakibatkan tiang tidak cukup kuat menahan beban total sehingga

tiang bisa patah dan perangkat turbin angin bisa jatuh ke bawah. Kerusakan dan

kegagalan pengujian turbin angin dapat dipengaruhi oleh kondisi pipa tiang

penyanggah yang tidak kuat menerima beban.

37

Gambar 3.8 Tiang turbin angin

3.7 Pemilihan Generator

Generator adalah alat yang mengubah energi mekanik atau gerak menjadi

energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan berasal dari perubahan medan magnet

yang terdapat di dalam generator. Magnet ini dapat berupa kumparan kabel-kabel

terlilit yang dialiri arus listrik dengan cara induksi atau suatu magnet yang sifatnya

permannen (permanent magnet). Magnet yang berasal dari kumparan kabel-kabel

mempunyai sifat kemagnetan sementara. Untuk menghasilkan magnet, kumparan

kabel-kabel ini dialiri arus listrik dan dikenal dengan istilah induksi elektromagnetik.

Kumparan kabel-kabel tersusun melilit sekitar plat konduktor. Jika lilitan kabel yang

dialiri arus listrik dan memiliki sifat elektromagnetik ini bergerak (misalnya berputar)

sehingga terjadi fluktuasi medan magnet, maka akan timbul gaya gerak listrik (ggl)

dan beda tegangan listrik.

38

Selain berasal dari kumparan lilitan kabel yang dialiri arus listrik supaya

terjadi kemagnetan yang sifatnya sementara, magnet pada generator juga dapat

berupa magnet permanen (permanent magnet). Magnet permanen ini diletakkan di

dalam generator dan mengelilingi plat konduktor. Ketika terjadi fluktuasi medan

magnet karena adanya putaran dari plat konduktor atau magnet permanen tersebut,

maka terjadi gaya gerak listrik (ggl) dan beda tegangan listrik. Kelebihan pemakaian

magnet permanen dibandingkan magnet induksi adalah pada permanen magnet beda

tegangan yang terjadi lebih besar, putaran plat konduktor atau magnet dapat lebih

rendah untuk menghasilkan beda tegangan, dan tidak perlu adanya arus listrik induksi

(non induksi elektromagnetik).

Generator yang digunakan pada penelitian ini sudah memiliki spesifikasi yang

khusus, yang mana daya yang mampu dihasilkan oleh generator sebesar 500 watt

dengan putaran optimal 500.

Generator yang digunakan merupakan bahan yang sudah jadi dan sudah

memepunyai spesifasi tertentu. Generator ini didatangkan dari Ginlong

Manufacturer, sebuah perusahaan pembuat generator listrik, termasuk jenis PMG

yang digunakan pada penelitian ini.

Gambar 3.9 Generator yang digunakan pada penelitian turbin angin

39

Tabel 3.2 Spesifikasi Generator 500 watt

No Spesifikasi Keterangan

1 Trade mark GINLONG 2 Type GL-PMG-500A (500W) 3 Casing Aluminium alloy with TF/T6

heat treatment 4 Finishing Anodised and anti-corrosion

painted 5 Shaft material stainless steel 6 Shaft bearing SKF or NSK bearings 7 Fasteners Stainless steel 8 Lamination stack Cold rolled steel 9 Rated windings temperature 180°C

10 Magnet material NdFeB (Neodynium Iron Boron)

11 Rated magnets temperature 150°C 12 Generator configuration 3 phase star connected AC

output 13 Short circuit braking Capable 14 Prevention of electrical shock Class I for electrical safety

Tabel 3.3 Fitur-fitur yang diklaim sebagai kelebihan GL-PMG-500A (500W)

No Feature 1 Low start up speed due to low cogging and resistive torque design2 Gearless, direct drive, low rpm generator 3 High standard, quality components for use in hars and extreme

environments for wind turbines 4 High efficiency and low mechanical resitance energy loss 5 Excelent heat dissipation due to alluminium alloy outer frame and

special internal structure 6 High strength from the specially design structure and fully heat

treatment alluminium 7 Generator is treated to resist corrosion and oxidation 8 Reliable and long operational life time under long-term full

output 9 Designed for 20 years operation life

40

No Feature 10 Patent protected design

PMG memiliki kurva karakteristik daya terhadap putaran. Grafik di bawah ini

menunjukkan kurva daya output terhadap putaran yang diberikan oleh generator GL-

PMG-500 A (500W).

Gambar 3.10 Kurva hubungan daya dan putaran yang terdapat pada Generator GL-

PMG 500 A (500 watt) (Sumber: Ginlong Manufacturer)

3.8 Perakitan Turbin Angin

Setelah semua komponen turbin angin tersedia, langkah berikutnya adalah

merakit semua komponen turbin angin. Perakitan dilakukan per bagian dengan

memperhatikan aspek keamanan komponen. Kakurangtelitian saat pemasangan dapat

menyebabkan kerusakan pada komponen dan data yang dihasilkan saat pengujian

kurang optimal.

41

Perakitan dilakukan dengan 3 tahapan, yang pertama memasang semua

komponen badan turbin angin seperti: yaw mechanism, generator dan hub pada saat

turbin angin belum dibawa ke atas dan terpasang dengan tiang. Tahap kedua yaitu

memasang badan turbin angin dengan tiang. Selanjutnya, tahap ketiga berupa

pemasangan sudu rotor pada hub dan pemasangan ekor turbin pada mekanisme yaw.

Pada tahap ketiga ini, kondisi tiang turbin sudah didirikan di atas landasan.

Gambar 3.11 Konstruksi turbin angin

3.9 Penentuan Daya Angin

Dari persamaan Betz’s dapat diketahui tentang persamaan daya yang terjadi

pada turbin angin untuk berbagai kecepatan angin, yaitu:

42

P = 3 2P wC v Aρ

Dimana CP adalah koefisien daya rotor, ρ adalah massa jenis udara, vw adalah

kecepatan udara, dan A adalah luas bidang putar sudu.

Besarnya energi angin yang melalui luas bidang putar rotor dilakukan oleh

energi kinetik yang dikandung pada angin yang mengalir dengan kecepatan tertentu.

Besar energi kinetik angin yang melalui luas bidang rotor pada setiap satuan waktu

dihitung dengan persamaan Betz’s di atas.

Menurut aturan Betz’s, daya yang diserap turbin angin tidak akan melebihi

0.593 bagian dari daya total udara yang melalui luas area sapuan rotor. Pada

kenyataannya nilai energi yang dapat diekstraksi oleh sudu rotor lebih kecil dari nilai

tersebut dikarenakan adanya faktor-faktor lain yang merpengaruh seperti adanya

losses karena gesekan antar komponen, efek wake yang terjadi, adanya turbulensi

aliran udara di sekitar sudu dan faktor-faktor lainnya.

Tabel 3.4 Hubungan kecepatan aliran udara terhadap nilai daya angin

Kecepatan angin (m/s)

Nilai daya (watt)

Nilai luaran daya (watt)

1 2,18 1,96 2 17,43 15,69 3 58,84 52,96 4 139,47 125,53 5 272,41 245,17 6 470,73 423,65 7 747,49 672,74 8 1115,79 1004,21 9 1588,70 1429,83 10 2179,28 1961,35 11 2900,63 2610,56 12 3765,80 3389,22 13 4787,88 4309,10 14 5979,95 5381,96

43

Kecepatan angin (m/s)

Nilai daya (watt)

Nilai luaran daya (watt)

15 7355,08 6619,57

Untuk perhitungan daya yang diekstraksi turbin angin dari udara yaitu dengan

melihat nilai koefisien daya atau CP untuk tip speed ratio 7 dan jumlah sudu 2 buah

sebesar 0,37, nilai massa jenis udara ρ sebesar 1,225 kg/m3 untuk daerah di atas

pantai, dan luas bidang putar sudu dengan diameter sudu 3,5 m sebesar 9,61625 m2.

Tabel di atas menunjukkan bahwa daya maksimum yang terkandung pada angin dan

dapat diekstraksi oleh sudu rotor dengan asumsi: tidak ada losses, tidak terjadi efek

wake, tidak ada turbulensi, dan efek perubahan luas area diabaikan.

Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa pada kecepatan angin 5 m/s, daya

maksimum yang terkandung pada angin dan dapat diekstraksi oleh rotor sebesar

272,41 watt. Jika terjadi efisiensi secara mekanika dan elektrika pada generator

sebesar 90%, daya yang dapat dihasilkan oleh generator hanya sebesar 245,17 watt.

Namun pada kenyataannya, daya yang diekstraksi oleh rotor dan dihasilkan oleh

generator kurang dari angka tersebut karena banyak faktor yang tidak dilibatkan

dalam perhitungan. Perhitungan ini hanya sebagai gambaran kasar perkiraan

hubungan kecepatan angin dengan daya yang dihasilkan.