PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIrepository.usd.ac.id/5070/2/095214030_full.pdf · PERI\IYATAAN KEASLIAN TUGAS AKIIIR Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam

$Page 1: PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIrepository.usd.ac.id/5070/2/095214030_full.pdf · PERI\IYATAAN KEASLIAN TUGAS AKIIIR Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam$
i

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN JENIS ”WEPOWER” SUDU PIPA PVC

DENGAN VARIASI KEMIRINGAN SUDU

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

Memperoleh gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh :

A. BAGUS PRASETYO NUGROHO

NIM : 095214030

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2013

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE PERFORMANCE OF WEPOWER WINDMILL BLADE PVC PIPE

WITH BLADE TILT VARIATIONS

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the SarjanaTeknik degree

In Mechanical Engineering Study Program

by

A. BAGUS PRASETYO NUGROHO

Student Number:095214030

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY DEPARTMENT OF ME SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2013


uNJIJK KERJA KINCTR Ar\tcrN wEpowER suDU prpA rvc uixcnn

VARIASI KEMIRINGAI\ SUDU

Telah Disetujui Oleh:

Dosen Pembimbing:

€

l$


T'NJT]K KERJA KINCIR ANGIN WEPOWER SUDU PIPA PVC DENGAN

VARIASI KA,MIRINGAN il'DU

Yang dipersiapkan dan disusun oleh:

NAMA : A. BAGUS PRASETYO I{UGROHO

N.I.M :095214030

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji

pada tanggal 2l Oktober 2013

Susunan Dewan Penguji

Nama Lengkap

: Igusti Ketut Puj4ST.,MT.

Sekretaris : Wibowo Kusbandono,ST.,M.T.

Anggota : Doddy Purwadianto,ST.,MT

Tugas Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarta, .:!1.....19Y:f.F r &ol3

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

Tanda tangan

Prima Ros4 S.Si., M.Sc.

lv


PERI\IYATAAN KEASLIAN TUGAS AKIIIR

Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Tugas

Akhir dengan judul:

T]NJUK KERJA KINCIR AI\IGIN WEPOWER ST]DU PIPA PVC DENGAII

VARIASI KEMIRINGAI\I ST'DU

Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk

menjadi Sarjana Teknik pada Program Strata-l, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas

Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Sejauh yang saya

ketahui bukan merupakan tiruan dari tugas akhir yang sudah dipublikasikan di

Universitas Sanata Dharma maupun di Perguruan Tinggi manapun. Kecuali

bagian informasinya dicantumkan dalam daftar pustaka.

Dibuat di : Yogyakarta

Padatanggal: 02 Agustus 2013

A. Bagus Prasety


LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAII UNTUK KEPENTINGAII AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : A. Bagus Prasetyo Nugroho

Nomor Mahasiswa : 095214430

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

Unjuk Kerja Kincir Angin Wepower Sudu Pipa Pvc Dengan Variasi Kemiringan

Sudu

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam

bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan

secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk

kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya malpun memberikan

royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenamya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 05 Agustus 2013

Yang menyatakan

VI

Bagus Pr'asetyo Nugroho)


vii

ABSTRAK

Cadangan energi fosil semakin lama semakin berkurang sedangkan kebutuhan konsumsi bahan bakar minyak terus meningkat, maka diperlukan sumber energi baru yang terbarukan dan ramah lingkungan. Salah satu energi yang dapat dikembangkan adalah energi angin karena ketersediaan angin yang melimpah dan memiliki sedikit dampak negatif bagi manusia. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan unjuk kerja kincir angin jenis “WePower” dengan luasan frontal 0,225 𝑚𝑚2 .

Model variasi pertama adalah kincir angin jenis WePower dengan derajat kemiringan sudu 60˚, model variasi kedua dengan kemiringan sudu 70˚, dan model variasi ketiga dengan kemiringan sudu 80˚. Jumlah sudu yang digunakan sebanyak enam buah berbentuk sebagian dari pipa PVC 8 inci. Dalam pengujiannya setiap kincir angin diuji untuk mengetahui torsi, putaran poros,daya kincir, dan koefisien daya.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien daya maksimal diperoleh dengan kincir angin jenis WePowerdengan variasi kemiringan sudu 80˚, yaitu 5,5 % pada tip speed ratio (tsr) 0,34 menghasilkan daya 23,03 watt pada kecepatan angin 15,11 m/s dengan torsi 0,76 Nm. Variasi kincir angin jenis Wepower dengan kemiringan sudu 60˚ menghasilkan koefisien daya maksimal 1,22 % pada tip speed ratio 0,18 menghasilkan daya 7,3 watt pada kecepatan angin 15,63 m/s dengan torsi 0,56 Nm. Variasi kincir angin jenis WePower dengan kemiringan sudu 70˚ menghasilkan koefisien daya maksimal 4,2 % pada tip speed ratio 0,21menghasilkan daya 17,4 watt pada kecepatan angin 15,24 m/s dengan torsi 0,72 Nm. Kata kunci : koefisien daya, daya kincir, torsi, tip speed ratio


viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah

memberikan kasih-Nya serta kemampuan kepada penulis untuk dapat

menyelesaikan tugas akhir ini.

Penyusunan tugas akhir ini dilaksanakan dalam rangka memenuhi syarat

untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penulis menyadari bahwa selama penyusunan tugas akhir ini, banyak pihak

yang telah memberikan bantuannya. Oleh karena itu, pada kesempatan ini dengan

segenap kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada :

1. Ibu Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi

Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Bapak Doddy Purwadianto,ST,MT., sebagai Dosen Pembimbing Tugas

Akhir, dosen pembimbing akademik dan Kepala Laboratorium Konversi

Energi

4. Bapak Bambang Isnugroho dan Ibu Sri Haryanti selaku orang tua penulis,

karena kebaikan dan kerendahan hati memberikan semangat pada penulis.

5. Keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah

mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.


ix

6. Rekan sekelompok yaitu Gede Sujane dan Eugenius Bramandika, yang

telah membantu dalam perancangan, pembuatan, perbaikan alat dan

pengambilan data.

7. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman

lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala

bantuanya.

Penulis menyadari dalam penulisan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna.

Segala kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan demi

penyempurnaan dikemudian hari. Semoga tugas akhir ini dapat memberikan

manfaat bagi kita semua.

Yogyakarta, 24 Oktober 2013

Penulis


x

DAFTAR ISI

Halaman Judul .........................................................................................................i

Title Page ................................................................................................................ii

Halaman Pengesahan..............................................................................................iii

Daftar Dewan Penguji ............................................................................................iv

Pernyataan Keaslian Karya .....................................................................................v

Lembar Pernyataan Persetujuan Karya Ilmiah ......................................................vi

Abstrak ..................................................................................................................vii

Kata Pengantar .....................................................................................................viii

Daftar Isi ..................................... ...........................................................................x

Daftar Gambar ......................................................................................................xii

Daftar Tabel .........................................................................................................xiv

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................1

1.1 Latar Belakang Masalah ....................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah .............................................................................................3

1.3 Batasan Masalah ................................................................................................3

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................................4

1.5 Tujuan Penelitian ..............................................................................................4

BAB II DASAR TEORI ..........................................................................................5

2.1 Energi Angin .....................................................................................................5

2.2 Kincir Angin .....................................................................................................9

2.3 Rumus-Rumus Perhitungan ............................................................................15

BAB III METODE PENELITIAN .......................................................................21

3.1 Diagram Alir Penelitian ..................................................................................21

3.2 Objek Penelitian .............................................................................................22

3.3 Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................................22

3.4 Peralatan dan Bahan .......................................................................................22

3.5 Variabel Penelitian .........................................................................................32


xi

3.6 Langkah-Langkah Percobaan .........................................................................33

3.7 Langkah Pengolahan Data ..............................................................................36

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN .............................................38

4.1 Data Hasil Percobaan ......................................................................................38

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan ..................................................................38

4.3 Data Hasil Perhitungan ...................................................................................46

4.4 Grafik Hasil Perhitungan ................................................................................49

4.5 Pembahasan ....................................................................................................58

BAB V Kesimpulan dan Saran ............................................................................60

5.1 Kesimpulan ....................................................................................................60

5.2 Saran ..............................................................................................................61

DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................62

LAMPIRAN ........................................................................................................63


xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 energy mix nasional 2006-2025........................................................... 2 Gambar 2.1 Angin Laut .......................................................................................... 7 Gambar 2.2 Angin Darat ........................................................................................ 8 Gambar 2.3 Angin Lembah .................................................................................... 8 Gambar 2.4 Angin Gunung .................................................................................... 9 Gambar 2.5 Kincir Angin Poros Vertikal ............................................................ 12 Gambar 2.6 Kincir Angin Poros Horizontal......................................................... 14 Gambar 2.7 Grafik Hubungan Cp dan tsr maksimal berapa jenis kincir ............ 17 Gambar 3.1 Diagram alir langkah penelitian ....................................................... 21 Gambar 3.2 Gambar teknik kicir angin jenis WePower termodivikasi................. 21 Gambar 3.3 Kincir angin jenis WePower termodifikasi....................................... 21 Gambar 3.4 Pelat pembatas sudu.......................................................................... 24 Gambar 3.5 Sudu kincir 120˚................................................................................ 25 Gambar 3.6 Poros kincir....................................................................................... 26 Gambar 3.7 Terowongan angin............................................................................. 26 Gambar 3.8 . Blower............................................................................................. 27 Gambar 3.9 Tachometer........................................................................................ 28 Gambar 3.10 Anemometer.................................................................................... 29 Gambar 3.11 Rangkaian lampu pembebanan........................................................ 30 Gambar 3.12 Neraca pegas................................................................................... 30 Gambar 3.13 Kabel .............................................................................................. 31 Gambar 3.14 Posisi generator dan tali pengait ..................................................... 32 Gambar 3.16 Anemometer.................................................................................... 34 Gambar 3.17 Cara menggunakan Takometer....................................................... 35 Gambar 3.18 Posisi Cara mengatur kecepatan angin............................................ 36 Gambar 4.1 Grafik hubungan putaran poros dan torsi Untuk variasi kemiringan sudu 60˚................................................................................................................. 49 Gambar 4.2 Grafik hubungan daya kincir dan torsiUntuk variasi kemiringan sudu 60˚..........................................................................................................................50

Gambar 4.3 Grafik hubungan Cp dan tsr untuk variasi 6 sudu dan kemiringan sudu 60˚.................................................................................................................51 Gambar 4.4 Grafik hubungan putaran poros dengan variasi 6 buah sudu dan kemiringan sudu 70˚..............................................................................................52 Gambar 4.5 Grafik hubungan daya kincir dan torsi dengan variasi Jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu 70˚ ..................................................................53 Gambar 4.6 . Grafik hubungan Cp dan tsr dengan variasi 6 buah sudu dan kemiringan sudu 70˚ ......................................................................... …………...54 Gambar 4.7 Grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk variasi kincir dengan jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu 80˚...................................................... 55 Gambar 4.8 Grafik hubungan daya kincir dan torsi untuk variasi kincir jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu 80˚...................................................... 56 Gambar 4.9 Grafik Grafik hubungan Cp dan tsr untuk variasi kincir dengan


xiii

jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu80˚........................................................57 Gambar 4.10 Grafik perbandingan putaran poros dengan torsi dari ketiga variasi kemiringan sudu kincir................................................................... ……………...57 Gambar 4.11 Perbandingan unjuk kerja ketiga variasi kincir angin.....................58


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Potensi Energi Terbarukan Nasional ......................................................2 Tabel 2.1. Tingkat Kecepatan angin.......................................................................5 Tabel 4.1 . Data percobaan kincir angin dengan kemiringan sudu dengan sudut 60˚ .............................................................................................................39 Tabel 4.2 Data percobaan kincir angin dengan kemiringan sudu dengan sudut 70 ˚ .............................................................................................................. 39 Tabel 4.3 Data percobaan kincir angin dengan sudu dengan kemiringan 80 ˚.... 40 Tabel 4.4 Data hasil perhitungan kincir angin dengan kemiringan sudu 60˚........ 46 Tabel 4.5 Data hasil perhitungan kincir angin dengan sudu kemiringan 70˚.......47

Tabel 4.6 Data perhitungan kincir angin dengan kemiringan sudu 80˚............... 48


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Cadangan energi fosil semakin lama semakin berkurang sedangkan

kebutuhan konsumsi bahan bakar minyak terus meningkat. Diperkiraan

kandungan minyak bumi di Indonesia dengan tingkat konsumsi bahan bakar

minyak seperti saat ini akan habis dalam kurun waktu 22 tahun lagi atau pada

tahun 2035. Jutaan barrel minyak mentah dieksploitasi tanpa memikirkan

bahwa minyak tersebut merupakan hasil evolusi alam yang berlangsung

selama ribuan bahkan jutaan tahun yang mungkin tidak dapat terulang lagi

pada masa yang akan datang. Krisis energi bisa langsung dirasakan oleh

masyarakat khususnya menengah ke bawah seperti petani karena sebagian

besar alat pertanian seperti traktor menggunakan solar. Konsumsi bahan bakar

minyak (BBM) secara nasional mengalami peningkatan dari tahun ke tahun.

Kemampuan produksi minyak bumi semakin menurun akan tetapi

kebutuhan masyarakat akan minyak bumi di dalam negeri semakin meningkat.

Oleh karena itu, perlu dilakukan langkah-langkah untuk mendapatkan sumber

energi alternatif. Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan oleh

manusia, kincir angin yang pertama kali dibuat oleh manusia digunakan untuk

memompa air. Pada dasarnya angin terjadi karena ada perbedaan suhu antara

udara panas dan udara dingin. Di tiap daerah keadaan suhu dan kecepatan

angin berbeda-beda. Energi angin yang melimpah di Indonesia ternyata belum

dimanfaatkan sebagai alternatif penghasil listrik


2

No Energi Terbarukan Sumber Daya (SD) Kapasitas Terpasang (KT)

1 Tenaga Angin 3-6 (m/s) 1,87 MW 2 Tenaga Air 75,670 MW 5.705,29 MW 3 Panas Bumi 29,938 MW 1.189 MW 4 Biomassa 49,810 MW 1.618,40 MW 5 Tenaga Surya 4,80 kWh/𝑚𝑚2 /hari 13,5 MW 6 Uranium 3000 MW 30 MW

Tabel 1.1. Potensi Energi Terbarukan Nasional(Aryani,2012)

Gambar 1.1 Gambar energy mix nasional 2006-2025 (Aryani,2012)

Angin selama ini dipandang sebagai proses alam biasa yang kurang

memiliki nilai ekonomis bagi kegiatan produktif masyarakat. Pemanfaatan

energi angin di dunia sebagai sumber energi alternatif nonkonvensional sudah

semakin mendapatkan perhatian. Hal ini, didorong oleh kesadaran terhadap

makin menipis cadangan bahan bakar fosil di dunia dan kebutuhan energi

makin meningkat.


3

1.2 Perumusan Masalah

Masalah yang ingin dipecahkan dalam penelitian ini antara lain :

1. Angin merupakan energi yang berlimpah, gratis, kekal dan tidak

menimbulkan banyak dampak negatif bagi lingkungan dan manusia.

2. Indonesia merupakan negara yang beriklim tropis sehingga indonesia

memiliki energi angin yang sangat berlimpah namun belum dimanfaatkan

secara optimal.

3. Diperlukan desain kincir angin yang terbaik agar mampu merubah energi

angin menjadi energi listrik dengan bantuan generator sehingga efisiensi

yang didapat tinggi.

1.3 Batasan Masalah

Permasalahan dalam penelitian ini dibatasi pada :

1. Sudu kincir angin terbuat dari potongan pipa PVC dengan diameter 8

inci.

2. Model kincir angin yang digunakan adalah kincir angin poros vertikal

dengan diameter 45 cm dan tinggi 60 cm dengan jumlah sudu 6 buah.

3. Penelitian dilakukan dengan mengoperasikan kincir angin didalam sebuah

wind tunnel yang tersedia di laboratorium Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

4. Data yang diambil pada saat penelitian adalah kecepatan angin, putaran

poros kincir, beban yang diberikan dan suhu ruangan.


4

5. Variasi yang digunakan adalah variasi sudu dengan kemiringan sudu

60˚,70˚ dan 80˚

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Menjadi sumber informasi mengenai unjuk kerja kincir angin poros

vertikal dengan kemiringan sudu 60˚,70˚ dan 80˚

2. Memberi tambahan refrensi baru bagi perkembagan teknologi energi

terbarukan, khususnya energi angin.

3. Memberikan suatu ilmu baru bagi masyarakat khususnya di daerah dengan

potensi energi angin yang besar agar dapat menkonveksi energi angin

menjadi energi listrik sehingga biaya produksi masyarakat dapat

berkurang.

1.5 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Membuat kincir angin model “WePower” dengan variasi derajat

kemiringan sudu.

2. Mengetahui unjuk kerja kincir angin terhadap pengaruh variasi derajat

kemiringan sudu 60˚,70˚ dan 80˚ .


5

BAB II

STUDI PUSTAKA

2.1 Energi Angin

Angin adalah salah satu bentuk energi yang sangat berlimpah

tersedia di alam, Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikan

energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau

kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar

turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator dibagian

belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi

Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat

dimanfaatkan.

Syarat – syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk

menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada tabel berikut.

Tingkat Kecepatan Angin 10 meter diatas permukaan Tanah

Kelas

Angin

Kecepatan

Angin m/d

Kondisi Alam di Daratan

1 0.00 – 0.02 --------------------------------------------------------------

2 0.3 – 1.5 Angin bertiup, asap lurus keatas

3 1.6 – 3.3 Asap bergerak mengikuti arah angin

4 3.4 – 5.4 Wajah terasa ada angin, daun bergoyang, petunjuk

arah angin bergerak.

5 5.5 – 7.9 Debu jalan, kertas berterbangan, ranting pohon

bergoyang.


6

6 8.0 – 10.7 Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar.

7 10.8 – 13.8 Ranting pohon besar bergoyang, air plumpang

bergoyang kecil.

8 13.9 – 17.1 Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa

di telinga.

9 17.2 – 20.7 Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat

melawan arah angin.

10 20.9 – 24.4 Dapat mematahkan ranting pohon, rumah rubuh.

11 24.5 – 28.4 Dapat merubuhkan pohon menimbulkan

kerusakan.

12 28.5 – 32.5 Dapat menimbulkan kerusakan parah.

13 32.6 – 42.3 Angin Topan

Tabel 2.1. Tingkat Kecepatan angin Sumber : http://www.kincirangin.info/plta-gbr.php. Agustus 2013

Angin kelas 3 adalah batas minimum untuk menggerakan sebuah kincir

angin dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat

dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

Jenis - jenis angin antara lain :

1. Angin laut

Angin laut adalah angin yang berhembus dari arah laut ke arah

darat dan pada biasanya terjadi pada siang hari. Hal ini disebabkan

karena daratan memiliki temperatur yang lebih tinggi dari pada

temperatur laut seperti yang diapat dilihat pada Gambar 2.1. Angin laut


http://www.kincirangin.info/plta-gbr.php

7

biasa digunakan para nelayan untuk dapat pulang sehabis menangkap

ikan dilaut.

Gambar 2.1 Angin Laut (Sito,E.P.,2011) 2. Angin darat

Angin darat adalah angin yang berhembusannya dari arah daratan

ke arah lautan dan biasanya terjadi pada waktu malam hari. Hal ini

disebabkan karena temperatur lautan lebih tinggi dari temperatur yang ada

didaratan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2. Angin ini biasa

digunakan para nelayan untuk berangkat mencari ikan dengan perahu

layar.


8

Gambar 2.2 Angin Darat (Sito,E.P.,2011)

3. Angin lembah

Gambar 2.3 Angin Lembah (Sito,E.P.,2011)

Angin lembah adalah angin yang hembusannya dari arah lembah ke

arah puncak gunung dan biasanya terjadi pada siang hari. Arah hembusan

angin ini disebabkan karena perbedaan temperatur antara puncak gunung

dan lembah, puncak gunung lebih dahulu menerima panas matahari

sehingga tekanan yang ada dipuncak gunung menjadi turun dan terjadi

aliran udara


9

4. Angin gunung

Angin gunung adalah angin yang berhembus dari arah puncak

gunung ke arah lembah dan biasanya terjadi pada malam hari. Arah angin

ini diakibatkan lembah akan melepaskan energi panas lebih lambat dari

pada puncak gunung, dan puncak gunung yang telah mendingin akan

mengalirkan udara ke lembah seperti yang ditunjukkan Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Angin Gunung (Sito,E.P.,2011)

2.2 Kincir Angin

Kincir angin adalah sebuah alat yang digerakkan oleh tenaga angin yang

digunakan untuk menkonversi energi kebentuk energi yang lain. Kincir

angin ini pada mulanya dimanfaatkan oleh petani untuk menumbuk hasil

pertanian, irigasi,memompa air dan pengiling gandum. Kincir angin awal

mulanya banyak dibuat di Denmark, Belanda dan negara-negara Eropa

lainnya dan yang lebih dikenal dengan nama windmill. Kincir angin modern

adalah kincir angin yang saat ini banyak digunakan untuk membangkitkan

tenaga listrik. Kini kincir angin lebih banyak digunakan untuk memenuhi

kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi


10

dan menggunakan sumber daya alam yang tidak dapat habis yaitu angin.

Walaupun sampai saat ini pembangunan kincir angin masih belum dapat

mengimbangi pembangkit listrik konvensonal (Contoh: PLTD, PLTU, dan

lain-lain) akan tetapi kincir angin akan terus dikembangkan oleh para

ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan

masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui (Contoh : batu bara,

minyak bumi dan gas) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik.

Berdasarkan posisi porosnya, kincir angin dibedakan menjadi dua

kelompok utama, yaitu kincir angin poros horizontal dan kincir angin poros

vertikal. Dalam penelitian ini akan dikembangkan mengenai kincir angin

poros vertikal.

2.2.1 Kincir Angin Poros Vertikal

Kincir angin poros vertikal atau Vertical Axiz Wind Turbine

(VAWT) adalah salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak

lurus dengan arah datangnya angin atau dengan pengertian lain kincir jenis

ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah.

Kelebihan dari kincir angin poros vertical ini adalah

sebagai berikut :

1. Dapat menerima angin dari arah manapun

2. Memiliki torsi yang cukup besar walaupun putaran poros

rendah

3. Mampu bekerja pada putaran rendah


11

4. Memiliki luasan frontal yang besar karena dalam perhitungan

luasan berbentuk persegi panjang.

Dari beberapa kelebihan kincir angin poros vertikal diatas namun

kincir angin poros vertikal juga memiliki beberapa kekurangan

antara lain :

1. Bekerja pada kecepatan angin rendah, sehingga energi yang

dihasilkan sangat kecil.

2. Pemasangan kincir angin poros vertikal yang rendah membuat

resiko kecelakan yang besar bagi manusia

3. Sudu yang mampu mendapatkan energi angin dinamakan

downwind dan sudu yang menolak angin dinamakan upwind,

sudu bagian ini cenderung menghambat putaran poros.

4. Dari desinnya berat poros dan sudu yang bertumpu pada

bantalan (bearing) menjadi suatu beban tambahan dari

beberapa desain kincir angin poros vertikal yang ada.


12

Beberapa jenis kincir angin poros vertical antara lain seperti Gambar 2.5

(a) (b) (c)

Gambar 2.5 Kincir Angin Poros Vertical

(a) Quiet Revolution qr5 (b) Wepower (c) . Darrieus (Sumber : http://www.unikgaul.com/2013/01/7-kincir-angin-tercanggih-di-

dunia.html, diakses15 Mei 2013 )

2.2.2 Kincir Angin Poros Horizontal

Kincir angin poros horizontal atau Horizontal Axis Wind Turbine

(HAWT) adalah jenis kincir angin yang poros utamanya sejajar dengan

arah datangnya angin. Kincir jenis ini banyak digunakan oleh petani garam

di Indonesia untuk memompa air laut. Adapun kelebihan dari kincir angin

jenis HAWT antara lain :

1. Adanya gaya angkat yang diberikan oleh angin sehingga

kecepatan sudu kincir bisa lebih besar dari kecepatan angin.

2. Kincir ini dapat mengkonversi angin pada saat kecepatan angin

tinggi.


http://www.unikgaul.com/2013/01/7-kincir-angin-tercanggih-di-dunia.html,%20diakses

http://www.unikgaul.com/2013/01/7-kincir-angin-tercanggih-di-dunia.html,%20diakses

http://1.bp.blogspot.com/-uNaXVkvZKK4/UOWSnCm994I/AAAAAAAAae0/wvrwM30T0tQ/s1600/7.jpg

13

3. Sudah banyak kincir yang diciptakan dan digunakan untuk

membangkitkan energi listrik sekala tinggi.

4. Lebih aman untuk manusia karena penempatan kincir diatas 3

meter.

Dari kelebihan diatas kincir jenis HAWT juga mempunyai

beberapa kekurangan antara lain :

1. Karena arah datangnya angin tidak menentu dibutuhkan

mekanisme lain selain penambahan sirip pada kincir.

2. Menimbulkan polusi suara 80-110 dB karena diakibatkan

putaran kincir yang cepat. Karena penempatan kincirnya pada

ketinggian yang sangat tinggi banyak burung-burung langka

yang tertabrak oleh sudu pada saat kicir angin sedang

beroprasi.

4. Pembuatan dan pemasangan sudu kincir angin poros horizontal

sangat sulit sehingga membutuhkan waktu yang lama untuk

pengerjaannya.

Beberapa jenis kincir angin poros horosontal antara lain : American

windmill, cretan sail windmill, Dutch four arm dan Rival calzoniI,

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.6.


14

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 2.6 Kincir Angin Poros Horizontal (Sito,E.P..2012)

(a) American windmil, (b) cretan sail windmill, (c) Dutch four arm, (d) Rival calzoni


15

2.3 Rumus-Rumus Perhitungan

Dalam penelitian kerja kincir angin sangat diperlukan beberapa

rumus perhitungan, antara lain sebagai berikut.

2.3.1 Energi dan Daya Angin

Energi angin adalah tenaga yang dimiliki angin karena adanya

kecepatan, karena adanya tenaga yang dimiliki angin maka dinamakan

energi kinetik angin. Maka secara umum energi kinetik dapat dirumuskan :

𝐸𝐸𝑘𝑘 = 0,5 . 𝑚𝑚 . 𝑣𝑣2 (1)

dengan :

Ek : energi kinetik, Joule

m : massa udara, kg

v : kecepatan angin, m/s

Dari Persamaan (1), didapat daya yang dihasilkan angin adalah energi

kinetik angin tiap satuan waktu (J/s) sehingga persamaan tersebut dapat

ditulis menjadi :

𝑃𝑃𝑎𝑎 = 0,5 . �̇�𝑚 . 𝑣𝑣2 (2)

dengan :

Pa : daya yang dihasilkan angin, J/s (watt)

�̇�𝑚 : massa udara yang mengalir per satuan waktu, kg/s



16

aliran udara yang mengalir per satuan waktu adalah :

�̇�𝑚 = 𝜌𝜌 .𝐴𝐴. 𝑣𝑣 (3)

dengan :

ρ : massa jenis udara, kg/𝑚𝑚3

A : daerah sapuan kincir angin, 𝑚𝑚2


Dengan cara mensubtitusikan Persamaan (3) ke Persamaan (2), maka

dapat diperoleh rumusan daya angin :

𝑃𝑃𝑎𝑎 = 0,5 . (𝜌𝜌 .𝐴𝐴. 𝑣𝑣 ) 𝑣𝑣2

dapat disederhanakan menjadi :

𝑃𝑃𝑎𝑎 = 0,5 . 𝜌𝜌 .𝐴𝐴. 𝑣𝑣3 (4)

2.3.2 Daya Kincir Angin

Daya kincir angin adalah suatu daya yang dihasilkan kincir angin

akibat adanya kerja yang dilakukan oleh sudu dengan cara mengkonversi

energi kinetik angin menjadi energi potensial. Daya kincir angin tidak

sama dengan daya angin, karena daya kincir angin dipengaruhi koefisien

daya angin. Pada suatu penelitian yang dilakukan oleh seorang insiyur dari

Jerman yang bernama Albert Betz telah ditemukan efisiensi maksimum


17

kincir angin, yaitu sebesar 59,3 %. Angka ini dikatakan Betz Limit, pada

Gambar 2.9 disajikan koefisien daya beberapa kincir angin.

Gambar 2.7 Grafik hubungan koefisiensi daya dan tip speed ratio maksimal

beberapa jenis kincir (Sito,E.P..2012)

Secara teori daya kincir yang dihasilkan oleh gerak melingkar pada poros

kincir angin dapat dirumuskan :

𝑃𝑃𝑘𝑘 = 𝑇𝑇 .𝜔𝜔 (5)

dengan :

Pk : daya yang dihasilkan kincir angin, watt

T : torsi, Nm


18

ω : kecepatan sudut, rad/s

Kecepatan sudut adalah radian per detik (rad/det), satuan lain yang

digunakan adalah putaran per menit (rpm). Konversi satuan yang

menghubungkan (rpm) dan (rad/s) adalah 1 rpm = 2π/60 rad/det, maka

Persamaan (6) dapat dirubah menjadi :

𝑃𝑃𝑘𝑘 = 𝑇𝑇 . 2.𝜋𝜋 .𝑛𝑛60

(6)

dengan :

n : putaran poros, rpm

2.3.3 Torsi Kincir Angin

Gaya yang bekerja pada poros baik itu jenis kincir angin poros

horizontal ataupun kincir angin poros vertikal, ditimbulkan karena adanya

gaya dorong pada sudu-sudu kincir dikurangi dengan gaya-gaya hambat

(arah putaran yang berlawanan). Gaya dorong pada sudu ini memiliki

lengan atau jarak terhadap sumbu putaran (poros). Hasil kali kedua gaya

ini disebut dengan torsi (τ). Secara teori dapat dirumuskan :

T = r . F (7)

dengan :

T : torsi akibat putaran poros, Nm


19

r : jari-jari puli yang 1 sistem dengan poros, m

F : gaya yang diberikan pada kincir, N

2.3.4 Tip Speed Ratio (tsr)

Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu

kincir angin yang berputar dengan kecepatan angin yang melewatinya

sudu ujung sudu tersebut, tsr dapat dirumuskan :

Tsr = 2 .𝜋𝜋 .𝑟𝑟 .𝑛𝑛60 .𝑣𝑣

(8)

Atau bisa lebih disederhanakan menjadi

Tsr = 𝜋𝜋 .𝑟𝑟 .𝑛𝑛30 .𝑣𝑣

(9)

dengan :

r : jari-jari kincir, m



2.3.5 Koefisien Daya

Koefisien daya atau power coefficient (Cp) adalah bilangan tak

berdimensi yang menunjukkan perbandingan antara daya yang dihasilkan

kincir dengan daya yang dihasilkan oleh angin sesuai dengan teori yang

sudah ada, maka dapat dirumuskan :

Cp = 𝑃𝑃𝑘𝑘𝑃𝑃𝑎𝑎

(10)

dengan :


20

Pk : daya yang dihasilkan kincir, watt

Pa : daya yang dihasilkan angin, watt


21

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian

Langkah kerja dalam penelitian kerja ini dapat dilihat dari gambar 3.1

diagram alir penelitian

Gambar 3.1. Diagram alir yang menggambarkan langkah-langkah penelitian

Mulai

Konsultasi dan studi pustaka

Perancangan kincir angin jenis“Wepower”

Pembuatan kincir angin jenis “Wepower”

Pengambilan data

Pengolahan data

Pembahasan dan Pelaporan

Selesai


22

3.2. Objek Penelitian

Objek dalam penelitian yang dipakai adalah kincir angin jenis

“Wepower”, dengan variasi jenis potongan sudu memakai pipa PVC

dengan diameter 8 inci. Pipa PVC dipotong dengan ukuran 120˚, jumlah

sudu yang dipakai adalah 6 buah dengan variasi sudut 60˚,70˚ dan 80˚.

3.3. Waktu dan Tempat Penelitian

Peroses pembuatan kincir dan pengambilan data dilaksanakan pada

bulan Febuari sampai dengan bulan April 2013 di Laboratorium

Konveksi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

3.4. Peralatan dan Bahan

Model kincir angin jenis “WePower” dengan memvariasikan dejat

kemiringan sudu seperti pada gambar 3.2

Keterangan :

1. Pembatas sudu yang terbuat dari tripek

2. Sudu kincir yang terbuat dari pipa PVC berukuran 8 inci

3. Bilah penguat

4. Poros kincir


23

Gambar 3.2. Gambar teknik kicir angin jenis “WePower” termodivikasi

dengan sudu menggunakan pipa PVC dengan diameter 8 inci

Gambar 3.3. Kincir angin jenis “WePower” termodifikasi

1

2

3 4


24

Kincir angin jenis “WePower” termodifikasi yang disajikan pada

Gambar 3.3 memiliki beberapa bagian pokok antara lain :

1. Pelat pembatas sudu

Pelat tumpuan ini berfungsi sebagai tempat meletakkan

sudu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.2, sudu akan

menempel pada tempat yang sudah ditentukan. Untuk

menguatkan penempelan sudu dilem dan dijepit menggunakan

baut. Pelat untuk dudukkan ini berjumlah tiga buah yaitu di atas,

tengah dan bawah. Bahannya terbuat dari triplek setebal 5 mm

dan memiliki diameter 45 cm. Bentuk pelat yang kami gunakan

dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4. Pelat pembatas sudu

2. Sudu kincir

Seperti pada umumnya, sudu kincir berfungsi untuk

menangkap angin yang datang melintasi kincir. Material yang


25

dipakai adalah pipa PVC berukuran 8inci dipotong dengat sudut

potong 120˚.sudu memiliki tebal 8 mm dengan jari-jari

kelengkungan 17 cm dan memiliki tinggi 45 cm. Pada bagian atas

dan bawah sisi sudu ditopang oleh bilah-bilah penguat, fungsinya

adalah untuk menguatkan bentuk lengkungan sudu dan sebagai

tempat yang akan dilem dan dibaut dengan dudukan sudu, seperti

yang terlihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5. Sudu kincir 120˚

3. Poros

Poros adalah alat yang berfungsi menopang kincir saat berputar dan

juga sebagai pusat putaran kincir. Disamping fungsi-fungsi diatas poros

juga berfungsi untuk mentrasmisikan putaran kincir. Material yang dipakai


26

adalah pipa besi berukuran 1 inch dan memiliki panjang 120 cm, seperti

yang ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Poros kincir

Dalam pengambilan data digunakan beberapa peralatan pendukung,

peralatan tersebut antara lain :

1. Terowongan angin

Terowongan angin atau wind tunnel adalah sebuah lorong tempat

pengujian kincir angin yang memiliki ukuran 1,2 m × 1,2 m × 2,4 m,

seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7. Terowongan angin


27

2. Blower

Blower adalah alat yang digunakan untuk menggerakan udara yang

ada di dalam terowongan angin dan didepan mulut terowongan angin,

sehingga angin dapat berhembus dengan kecepatan tertentu. Blower

digerakkan oleh motor listrik berdaya 5,5 kW, sebagai penghubung

antara blower dengan motor listrik transmisinya menggunakan sabuk

dan puli seperti pada gambar Gambar 3.8.

Gambar 3.8. Blower

3. Tachometer

Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur putaran

motor,putaran poros, putaran puli dan lain-lain. Jenis takometer yang

digunakan adalah digital light tachometer, prinsip kerjanya berdasarkan

pantulan yang diterima sensor dari reflektor, refrektor ini berupa


28

alumunium foil yang dapat memantulkan cahaya dan dipasang pada

puli yang terhubung pada kincir angin. Gambar takometer dapat dilihat

pada gambar 3.9.

Gambar 3.9. Tachometer

4. Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur

kecepatan angin . Anemometer diletakkan didepan terowongan angin.

Alat ini terdiri dari dua komponen utama, yaitu sensor elektrik yang

diletakkan di depan terowongan angin dan modul digital yang

menerjemahkan data dari sensor kemudian ditampilkan pada layar

digital seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10.


29

Gambar 3.10. Anemometer

5. Lampu pembebanan

Lampu digunakan untuk memberikan variasi pembebanan atau

efek pengereman pada generator, dari generator ditranmisikan keporos

kincir angin menggunakan sabuk dan puli. Lampu disusun secara paralel

dan berjumlah 21 lampu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.11.


30

Gambar 3.11. Rangkaian lampu pembebanan

6. Neraca pegas

Neraca pegas digunakan untuk mengukur gaya pengimbang torsi

kincir angin saat kincir berputar, seperti yang terlihat pada Gambar 3.12.

Neraca pegas dihubungkan pada lengan ayun dengan panjang lengan yang

telah ditentukan.

Gambar 3.12. Neraca pegas


31

7. Kabel

Kabel digunakan sebagai penghantar arus listrik dari generator ke

lampu pembebanan dapat dilihat pada Gambar 3.13

Gambar 3.13. Kabel

8. Generator

Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi

mekanik putaran poros menjadi energi listrik, transmisi generator

menggunakan sabuk dan puli. Dengan memvariasikan lampu yang ada di

lampu pembebanan yang telah dihubungkan dengan generator kita dapat

mengetahui torsi maksimal dari kincir angin. Gambar generator dapat

dilihat pada Gambar 3.14.


32

Gambar 3.14. Posisi generator dan tali pengait

3.5. Variabel Penelitian

Beberapa variabel penelitian yang harus ditentukan terlebih dahulu

sebelum penelitian dilaksanakan adalah :

1. Variasi sudut kemiringan : kincir angin dengan kemiringan sudu

60˚,70˚ dan 80˚.

2. Variasi kecepatan angin : setiap variasi sudut kemiringan sudu diikuti

4 variasi kecepatan angin.

3. Variasi pembebanan : dengan menyalakan lampu pembebanan secara

bertahap


33

Variabel data yang diambil antara lain sebagai berikut :

a) Kecepatan angin ( V )

b) Putaran poros kincir ( n )

c) Gaya pengimbang ( F )

d) Temperatur udara ( T )

Setelah mendapatkan data-data diatas, maka dari variabel data tersebut

parameter yang dapat dihitung untuk mendapatkan karakteristik kincir adalah

:

1. Daya angin (𝑃𝑃𝑎𝑎 )

2. Daya kincir (𝑃𝑃𝑘𝑘)

3. Torsi ( t )

4. Koefisien daya ( 𝐶𝐶𝑝𝑝)

5. Tip Speed Ratio ( tsr )

3.6. Langkah – Langkah Percobaan

Pengambilan data putarn poros, kecepan angin, beban pengimbang

dan temperatur udara diambil secara bersamaan. Hal yang pertama kali

dilakukan adalah memasang kincir angin yang akan di uji di dalam

terowongan angin. Selanjudnya hal yang perlu dilakukan untuk

pengambilan data sebagai berikut :

1. Memasang neraca pegas pada tempat yang telah ditentukan


34

2. Memasang tali pengait yang telah menghubungkan neraca

pegas dengan lengan ayun pada dudukan generator. (lihat

Gambar 3.14)

3. Memasang anemometer di mulut terowongan angin (lihat

Gambar 3.15)

Gambar 3.15 Anemometer

4. Menghubungkan lampu pembebanan ke generator

menggunakan kabel yang ada, dan pastikan semua lampu

pebebanan dalam kondisi mati.

5. Untuk mengambil data putaran poros, letakan takometer tegak

lurus dengan puli yang telah ditempelkan alumunium foil agar

tachometer dapat membaca putaran poros kincir (lihat Gambar

3.16)


35

Gambar 3.16. Cara menggunakan Takometer

6. Setelah semua sudah terpasang pada tempatnya blower siap

dinyalakan.

7. Pengaturan kecepatan angin dilakukan dengan cara membuka

sedikit demi sedikit triplek yang ada di mulut terowongan

angin, sehingga mencapai kecepatan angin yang diinginkan

(lihat Gambar 3.17)


36

Gambar 3.17. Cara mengatur kecepatan angin

8. Setelah kecepatan angin yang diinginkan tercapai pengambilan

data dimulai dari pembacaan kecepatan angin pada layar

anemometer, pembacaan temperatur udara, pengukuran putaran

poros kincir dengan takometer, dan yang terakhir pembacaan

beban untuk penghitungan torsi dinamis pada neraca pegas.

9. Langkah 1 sampai 8 diulangi kembali dengan variasi empat

kecepatan angin.

3.7 Langkah Pengolahan Data

Apabila data telah diperoleh dengan mengikuti langkah-langkah

diatas, maka data-data yang telah diperoleh akan diolah sebagai berikut :


37

a) Dari data kecepatan angin ( v ), massa jenis udara (ρ) dan dengan

diketahui luasan sapuan angin kincir ( A ) maka daya angin (𝑃𝑃𝑎𝑎 ) dapat

dicari dengan persamaan (4)

b) Apabila beban pengimbang ( F) dan lengan ayun (r) akan dapat

digunakan untuk mencari torsi dinamis (𝑇𝑇𝑑𝑑 ) dengan persamaan ( 7 )

c) Apabila data putaran poros telah diketahui ( n ) dan torsi dinamis telah

didapat (𝑇𝑇𝑑𝑑 ) maka persamaan (6) dapat digunakan untuk mencari daya

kincir (𝑃𝑃𝑘𝑘)

d) Dengan membandingkan kecepatan keliling diujung sudu dan

kecepatan angin, maka tip speed ratio dapat dicari dengan Persamaan

(8 atau persamaan 9).

e) Dari data daya kincir (Pk) dan daya angin (Pa) maka power coefficient

dapat diketahui dengan Persamaan (10).


38

BAB IV

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Hasil Percobaan

Dari hasil percobaan terdiri dari variasi sudut kemiringan sudu 60˚,70˚

dan 80˚. Untuk setiap variasi kemiringan dilakukan rata-rata empat kali

variasi kecepatan angin, dengan cara membuka penutup dari triplek yang

telah kami buat yang berada di mulut trowongan angin kurang lebih 5 cm

untuk setiap perubahan posisi. Posisi 0 berarti penutup yang telah kami buat

tidak digeser, posisi 1 berarti triplek telah digeser 5 cm, posisi 2 berarti

triplek telah di geser lebih jauh dari yaitu kurang lebih 10 cm dan begitu pula

untuk posisi 3. Untuk setiap variasi kincir angin data dianggap selesai apabila

putaran poros sudah tidak konstan dan gaya pembebanan (F) tidak mengalami

perubahan. Dari hasil percobaan didapatkan data seperti yang ditunjukan pada

tabel 4.1 sampai tabel 4.3.

4.2. Pengolahan Data dan Perhitungan

Contoh perhitungan yang disajikan diambil dari tabel 4.1. pada baris

pertama dengan kondisi triplek yang ada di mulut terowongan angin pada

posisi 0. Dari data tersebut diketahui kecepatan angin 15,63 m/s, putaran

poros 125,6 rpm, pembebanan 285 gram dan suhu 29,2 ˚C


39

Tabel 4.1. Data percobaan kincir angin dengan kemiringan sudu dengan sudut 60 ˚

No kecepatan angin (m/s)

Putaran Poros (rpm)

beban (gram)

suhu (˚C)

1 15,63 125,6 285 29,2 2 16,09 106,2 306 29,2 3 15,74 64,21 316 29,2 4 15,22 55,74 336 29,2 5 15,56 40,55 347 29,2 6 15,37 34,73 347 29,2 7 15,27 30,74 347 29,2 8 15,07 23,04 357 29,2 9 12,61 51,21 245 29,5

10 12,45 41,11 255 29,4 11 12,65 29,38 275 29,4 12 12,6 25,12 285 29,4 13 12,35 20,37 285 29,4 14 12,35 14,91 285 29,4 15 10,6 31,56 234 29,30 16 10,75 20,19 234 29,3 17 10,78 0 265 29,3

Tabel 4.2. Data percobaan kincir angin dengan kemiringan sudu dengan sudut 70 ˚

No kecepatan angin (m/s) Putaran Poros (rpm)

beban (gram)

suhu (˚C)

1 15,24 230,9 366,9725 29,6 2 15,16 209,4 417,9409 29,6 3 15,02 185 489,2966 29,6 4 15,21 167,2 509,684 29,6 5 15,02 153,1 550,4587 29,6 6 15,31 147,4 581,0398 29,6 7 15,22 141,7 611,6208 29,6 8 15,06 121 662,5892 29,6 9 15,2 116,7 682,9766 29,6

10 15,29 115,4 713,5576 29,6 11 15,11 111,5 733,945 29,6 12 15,3 104,5 754,3323 29,6 13 15,12 98,86 764,526 29,6 14 15,21 95,9 764,526 29,6 15 15,21 92,99 784,9134 29,6


40

Lanjutan tabel 4.2.


beban (gram)

suhu (˚C)

16 12,21 156,7 316,0041 30 17 12,09 145 387,3598 30 18 12,18 126,2 407,7472 30 19 12,34 114,2 438,3282 30 20 12,18 101,1 479,103 30 21 12,44 96,57 499,4903 30 22 12,21 87,15 509,684 30 23 12,31 81,73 550,4587 30 24 12,19 73,58 550,4587 30 25 10,03 111,2 295,6167 29,8 26 10,26 91,79 336,3914 29,8 27 10,08 75,29 356,7788 29,8 28 10,19 73,29 397,5535 29,8 29 10,2 64,65 397,5535 29,8 30 10,12 50,6 417,9409 29,8 31 10,17 46,25 438,3282 29,8 32 8,6 74,44 275,2294 29,8 33 8,54 56,16 285,423 29,8 34 8,4 43,3 316,0041 29,8 35 8,5 39,42 326,1978 29,8

Tabel 4.3. Data percobaan kincir angin dengan sudu dengan kemiringan 80 ˚


beban (gram)

suhu (˚C)

1 15,11 289,6 387,3598 29,3 2 15,08 270 438,3282 29,3 3 15 235,9 499,4903 29,3 4 15,12 208,4 560,6524 29,3 5 15,5 192,9 611,6208 29,3 6 15,07 189,7 642,2018 29,3 7 15,09 177,3 682,9766 29,3 8 15,12 158,9 764,526 29,3 9 15,3 151,8 764,526 29,3

10 15,08 144,9 774,7197 29,3 11 15,33 139,6 805,3007 29,3 12 15,17 135,9 825,6881 29,3 13 15,19 131,7 835,8818 29,3 14 15,54 124,9 866,4628 29,3


41

Lanjutan Tabel 4.3.


beban (gram)

suhu (˚C)

15 15,28 108,9 897,0438 29,3 16 12,2 156,7 336,3914 29,3 17 12,32 145 407,7472 29,3 18 12,09 126,2 438,3282 29,3 19 12,16 114,2 438,3282 29,3 20 12,44 101,1 499,4903 29,3 21 12,49 96,57 530,0714 29,3 22 12,35 87,15 530,0714 29,3 23 12,41 81,73 611,6208 29,3 24 10,27 146,7 316,0041 2,92 25 10,31 114,8 356,7788 2,92 26 10,49 108,5 407,7472 2,92 27 10,28 74,17 428,1346 2,92 28 10,3 61,85 458,7156 2,92 29 10,37 54,5 499,4903 2,92 30 8,8 82,75 295,6167 29,4 31 8,52 64,2 326,1978 29,4 32 8,64 47,84 356,7788 29,4 33 8,79 29,28 377,1662 29,4

4.2.1. Perhitungan Daya Angin

Untuk mengetahui daya yang dihasilkan angin dapat dicari dengan

persamaan 4 pada sub Bab 2.3.1. yaitu:

𝑃𝑃𝑎𝑎 = 0,5 . 𝜌𝜌 .𝐴𝐴. 𝑣𝑣3

𝑑𝑑𝑑𝑑𝑛𝑛𝑑𝑑𝑎𝑎𝑛𝑛 :

Pa : Daya angin (watt)

𝜌𝜌 : Massa jenis udara kg/𝑚𝑚3

A : daerah sapuan kincir angin, 𝑚𝑚2



42

nilai massa jenis udara 𝜌𝜌 diketahui dengan cara interpolasi dari tabel massa

jenis udara yang ada pada lampiran 1 , dari data suhu udara 29,4˚C maka 𝜌𝜌 =

1,16 kg/𝑚𝑚3 besarnya luas sapuan kincir (A) diketahui dengan persamaan :

A = d . t

dengan :

d : diameter kincir angin, m

t : tinggi kincir angin, m

maka dengan diameter kincir 0,45 m dan tinggi kincir angin(t) 0,60 m maka

daya angin (Pa) sebesar :

Pa = 0,5 . ρ . d . t . 𝑣𝑣3

Pa = 0,5. (1,16 kg/𝑚𝑚3). (0,45 m). (0,60 m). (15,21 m/s) 3

Pa = 551,0353 watt

Jadi didapatkan daya angin (Pa) sebesar 551,0353 watt

4.2.2. Perhitungan Torsi

Untuk mengetahui perhitungan torsi pada kincir angin dapat dicari dengan

persamaan 8 pada sub Bab 2.2.3. yaitu :

T = r . F

dengan :

T : torsi akibat putaran poros kincir, Nm

r : jarak lengan ke poros, m

F : gaya pengimbang, N


43

gaya pengimbang (F) dapat dicari dengan persamaan :

F = m . a

dengan :

m : massa yang ditunjukkan pada neraca pegas, kg

a : percepatan gravitasi, 𝑚𝑚/𝑠𝑠2

maka dengan jarak lengan 0,2 m, massa 0,32 kg dan percepatan gravitasi

9,81𝑚𝑚/𝑠𝑠2 besarnya gaya pengimbang (F) :

T = r . m . a

T = (0,2 m) . (0,32 kg ) . (9,81 𝑚𝑚/𝑠𝑠2)

T = 0,627 N.m

Jadi didapat torsi (T) sebesar 0,627 N.m

4.2.3. Perhitungan Daya Kincir

Untuk menghitung daya yang dihasilkan kincir angin dapat dicari dengan

Persamaan 6 pada Sub Bab 2.3.2 yaitu :


dengan :



44

T : torsi kincir angin, Nm

n : putaran poros kincir, rpm

Maka dengan nilai torsi 0,627 N.m dan putaran poros 289,6 rpm besar

daya kincir adalah :


Pk = 0,627 . 2.𝜋𝜋 .289,6

60

Pk = 19,01 watt

Sehingga didapatkan daya kincir angin (Pk) sebesar 19,01 watt

4.2.4. Perhitungan tip speed ratio

Untuk mengetahui besarnya perbandingan kecepatan ujung kincir

dengan kecepatan angin atau tip speed ratio dapat dicari dengan Persamaan 9

pada Sub Bab 2.3.4 yaitu :


dengan :

r : jari-jari kincir, m



maka dengan jari-jari kincir 0,225 m, putaran poros 289,6 rpm dan

kecepatan angin 15,21 m/s besarnya tip speed ratio adalah :


45


Tsr = 𝜋𝜋 .(0,225 𝑚𝑚).(289,6 𝑟𝑟𝑝𝑝𝑚𝑚 )

30 .(15,21𝑚𝑚𝑠𝑠 )

Tsr = 0,44

Sehingga didapatkan tsr sebesar 0,44

4.2.5. Perhitungan koefisien daya (Cp)

Untuk mengetahui perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh

kincir angin (Pk) dengan daya yang dihasilkan oleh angin (Pa), dapat dicari

dengan Persamaan 10 pada Sub Bab 2.3.5 yaitu :


dengan :


Pa : daya yang dihasilkan angin, watt

maka dengan daya kincir 19,01 watt dan daya angin 551,0353watt besarnya

koefisien daya adalah :


Cp = 19,01

551,0353

Cp = 0,034

Sehingga didapatkan nilai Cp sebesar 0,034


46

4.3. Data Hasil Perhitungan

Dengan menggunakan langkah perhitungan seperti Sub Bab 4.2, maka

untuk hasil pengolahan dan perhitungan data yang lain disajikan dalam Tabel

4.4 sampai Tabel 4.6.

Tabel 4.4. Data hasil perhitungan kincir angin dengan kemiringan sudu 60˚

No Torsi Daya Angin Daya Kincir Koefisien Daya

tsr Pa Pk Cp

N.m watt watt %

1 0,56 602,656 7,362 0,012 1,222 0,189

2 0,6 657,447 6,669 0,010 1,014 0,155

3 0,62 615,470 4,167 0,007 0,677 0,096

4 0,66 556,464 3,851 0,007 0,692 0,086

5 0,68 594,596 2,886 0,005 0,485 0,061

6 0,68 573,079 2,472 0,004 0,431 0,053

7 0,68 561,966 2,188 0,004 0,389 0,047

8 0,7 540,173 1,688 0,003 0,313 0,036

9 0,48 316,157 2,573 0,008 0,814 0,096

10 0,5 304,275 2,151 0,007 0,707 0,078

11 0,54 319,176 1,661 0,005 0,520 0,055

12 0,56 315,406 1,472 0,005 0,467 0,047

13 0,56 297,002 1,194 0,004 0,402 0,039

14 0,56 297,002 0,874 0,003 0,294 0,028

15 0,46 187,917 1,520 0,008 0,809 0,070

16 0,46 196,008 0,972 0,005 0,496 0,044

17 0,52 197,653 0 0 0 0


47

Tabel 4.5. Data hasil perhitungan kincir angin dengan sudu kemiringan 70˚

No Torsi Daya Angin

Daya Kincir Koefisien Daya

tsr Pa Pk Cp N.m watt watt %

1 0,72 557,91 17,40 0,03 3,12 0,36 2 0,82 549,17 17,97 0,03 3,27 0,33 3 0,96 534,10 18,59 0,03 3,48 0,29 4 1 554,63 17,50 0,03 3,16 0,26 5 1,08 534,10 17,31 0,03 3,24 0,24 6 1,14 565,64 17,59 0,03 3,11 0,23 7 1,2 555,72 17,80 0,03 3,20 0,22 8 1,3 538,38 16,46 0,03 3,06 0,19 9 1,34 553,53 16,37 0,03 2,96 0,18 10 1,4 563,42 16,91 0,03 3,00 0,18 11 1,44 543,76 16,81 0,03 3,09 0,17 12 1,48 564,53 16,19 0,03 2,87 0,16 13 1,5 544,84 15,52 0,03 2,85 0,15 14 1,5 554,63 15,06 0,03 2,71 0,15 15 1,54 554,63 14,99 0,03 2,70 0,14 16 0,62 286,54 10,17 0,04 3,55 0,30 17 0,76 278,17 11,53 0,04 4,15 0,28 18 0,8 284,43 10,57 0,04 3,72 0,24 19 0,86 295,79 10,28 0,03 3,48 0,22 20 0,94 284,43 9,95 0,03 3,50 0,20 21 0,98 303,04 9,91 0,03 3,27 0,18 22 1 286,54 9,12 0,03 3,18 0,17 23 1,08 293,63 9,24 0,03 3,15 0,16 24 1,08 285,13 8,32 0,03 2,92 0,14 25 0,58 158,94 6,75 0,04 4,25 0,26 26 0,66 170,12 6,34 0,04 3,73 0,21 27 0,7 161,33 5,52 0,03 3,42 0,18 28 0,78 166,67 5,98 0,04 3,59 0,17 29 0,78 167,16 5,28 0,03 3,16 0,15 30 0,82 163,25 4,34 0,03 2,66 0,12 31 0,86 165,69 4,16 0,03 2,51 0,11 32 0,54 100,19 4,21 0,04 4,20 0,20 33 0,56 98,11 3,29 0,03 3,36 0,15 34 0,62 93,36 2,81 0,03 3,01 0,12 35 0,64 96,73 2,64 0,03 2,73 0,11


48

Tabel 4.6. Data perhitungan kincir angin dengan kemiringan sudu 80˚

No Torsi

Daya Angin

Daya Kincir Koefisien Daya

tsr Pa Pk Cp N.m watt watt %

1 0,760 544,304 23,037 0,042 4,232 0,451 2 0,860 541,068 24,304 0,045 4,492 0,422 3 0,980 532,503 24,197 0,045 4,544 0,370 4 1,100 545,385 23,994 0,044 4,399 0,325 5 1,200 587,548 24,228 0,041 4,124 0,293 6 1,260 539,992 25,018 0,046 4,633 0,296 7 1,340 542,145 24,867 0,046 4,587 0,277 8 1,500 545,385 24,947 0,046 4,574 0,247 9 1,500 565,096 23,833 0,042 4,217 0,234 10 1,520 541,068 23,053 0,043 4,261 0,226 11 1,580 568,427 23,086 0,041 4,061 0,214 12 1,620 550,814 23,043 0,042 4,183 0,211 13 1,640 552,995 22,607 0,041 4,088 0,204 14 1,700 592,108 22,224 0,038 3,753 0,189 15 1,760 562,883 20,061 0,036 3,564 0,168 16 0,660 286,502 14,417 0,050 5,032 0,403 17 0,800 295,039 15,131 0,051 5,128 0,345 18 0,860 278,822 14,249 0,051 5,110 0,308 19 0,860 283,693 12,872 0,045 4,537 0,277 20 0,980 303,745 13,776 0,045 4,535 0,254 21 1,040 307,422 13,182 0,043 4,288 0,228 22 1,040 297,200 11,495 0,039 3,868 0,201 23 1,200 301,553 12,598 0,042 4,178 0,190 24 0,620 170,964 9,520 0,056 5,568 0,336 25 0,700 172,969 8,411 0,049 4,863 0,262 26 0,800 182,188 9,085 0,050 4,987 0,244 27 0,840 171,464 6,521 0,038 3,803 0,170 28 0,900 172,466 5,826 0,034 3,378 0,141 29 0,980 176,007 5,590 0,032 3,176 0,124 30 0,580 107,486 5,023 0,047 4,674 0,221 31 0,640 97,549 4,301 0,044 4,409 0,177 32 0,700 101,729 3,505 0,034 3,446 0,130 33 0,740 107,120 2,268 0,021 2,117 0,078


49

4.4. Grafik Hasil Perhitungan

Dari data hasil penelitian dan perhitungan, maka dapat dibuat beberapa

grafik hubungan antara torsi dan daya kincir, torsi dan putaran poros, serta Cp

dan tsr untuk setiap variasi.

4.4.1. Grafik Untuk Variasi Kincir Dengan Kemiringan Sudu 60˚

a. Grafik hubungan putaran poros dan torsi

Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka

dapat dibuat grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi yang dihasilkan kincir

angin untuk variasi kemiringan sudu 60˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar

4.1. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa besarnya putaran poros berbanding

terbalik dengan torsi yang dihasilkan dan garis yang dibentuk berupa garis lurus

karena merupakan persamaan linier.

Gambar 4.1. Grafik hubungan putaran poros dan torsi Untuk variasi kemiringan sudu 60˚

V=15 M/S

V=12 M/S

V=10 M/S0

20

40

60

80

100

120

140

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Puta

ran

Rpm

Torsi


50

b. Grafik Hubungan Daya Kincir Dengan Torsi


dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan kincir

angin untuk variasi kincir angin tanpa pengarah, seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 4.2. Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa hubungan

torsi dengan daya kincir membentuk suatu kurva poliminial karena

persamaanya merupakan persamaan kuadrat.

Gambar 4.2 Grafik hubungan daya kincir dan torsi Untuk variasi kemiringan sudu 60˚

c. Grafik Hubungan Cp dan tsr


dapat dibuat grafik hubungan Cp (power coefficient) dan tsr (tip speed ratio)

yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin kemiringan sudu 60˚,

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3. Dari grafik tersebut dapat

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Daya

kin

cir (

wat

t)

Torsi N.m


51

diketahui bahwa hubungan koefisien daya dengan tsr membentuk suatu kurva

polinomial yang mencapai puncak pada tsr 0,18 dan koefisien daya 0,012.

Gambar 4.3. Grafik hubungan Cp dan tsr untuk variasi 6 sudu dan kemiringan sudu 60˚

4.4.2. Grafik untuk variasi kincir dengan 6 buah sudu dan kemiringan

sudu 70˚

a. Grafik Hubungan Putaran Poros dan Torsi


dapat dibuat grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi yang dihasilkan

kincir angin untuk variasi kincir angin dengan 6 buah sudu dan kemiringan

sudu 70˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4. Dari gambar tersebut

dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 15,24 m/s kincir angin

0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0.014

0.000 0.050 0.100 0.150 0.200

Cp

tsr


52

menghasilkan putaran poros kurang lebih 230,9 rpm dan menghasilkan torsi

sebesar 0,72 Nm. Dari grafik tersebut juga dapat diketahui bahwa rpm

berbanding terbalik dengan torsi yang dihasilkan.

Gambar 4.4. Grafik hubungan putaran poros dengan variasi 6 buah sudu dan kemiringan sudu 70˚

b. Grafik Hubungan Daya Kincir dan Torsi

Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.5

maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan

kincir angin untuk variasi kincir angin dengan 6 buah sudu dan

kemiringan sudu 70˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.5. Dari

gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 15,24 m/s

kincir angin menghasilkan torsi sebesar 0,72 Nm dan menghasilkan daya

kincir sebesar 17,4 watt.

V= 15,24 m/s

V= 12,21 m/s

V= 10,03 m/s V= 8,6 m/s

0

50

100

150

200

250

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Puta

ran

(rpm

)

torsi n.m


53

Gambar 4.5. Grafik hubungan daya kincir dan torsi dengan variasi Jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu 70˚




yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin dengan 6 buah sudu

dan kemiringan sudu 70˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6. Dari

gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada koefisien daya 0,042 dihasilkan

perbandingan kecepatan di ujung sudu kincir angin dengan kecepatan angin

kurang lebih 0,21.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

Daya

Kin

cir (

wat

t)

Torsi N.m


54

Gambar 4.6. Grafik hubungan Cp dan tsr dengan variasi 6 buah sudu dan kemiringan sudu 70˚

4.4.3. Grafik untuk variasi kincir dengan jumlah sudu 6 buah dan

kemiringan sudu 80˚

a. Grafik Hubungan Putaran Poros dan Torsi


dapat dibuat grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi yang dihasilkan

kincir angin untuk variasi kincir angin dengan jumlah sudu sebanyak 6 buah

dan kemiringan sudu 80˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.7. Dari

gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 15,11 m/s kincir

angin menghasilkan putaran poros kurang lebih 289,6 rpm dan menghasilkan

torsi sebesar 0.76 Nm, dari grafik tersebut juga dapat diketahui bahwa rpm

berbanding terbalik dengan torsi yang dihasilkan.

0.0000

0.0050

0.0100

0.0150

0.0200

0.0250

0.0300

0.0350

0.0400

0.0450

0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400

Cp

tsr


55

Gambar 4.7. Grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk variasi kincir dengan jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu 80˚

b. Grafik Hubungan Daya Kincir dan Torsi


dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan kincir

angin untuk variasi kincir angin dengan 6 buah sudu dengan kemiringan sudu

80˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8. Dari gambar tersebut dapat

diketahui bahwa pada kecepatan angin 15,11 m/s kincir angin menghasilkan

torsi sebesar 0,76 Nm dan menghasilkan daya kincir sebesar 23,03 watt.

V= 15,11 m/s

V= 12,2 m/s

V= 10,27 m/s

V= 8,8 m/s

0

50

100

150

200

250

300

350

0 0.5 1 1.5 2

Puta

ran

(rpm

)

Torsi


56

Gambar 4.8. Grafik hubungan daya kincir dan torsi untuk variasi kincir jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu 80˚




yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin dengan jumlah sudu 6

buah dan kemiringan sudu 80˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.9.

Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada koefisien daya 0,055

dihasilkan perbandingan kecepatan di ujung sudu kincir angin dengan

kecepatan angin kurang lebih 0,34.

0

5

10

15

20

25

30

0 0.5 1 1.5 2

Daya

Kin

cir (

wat

t)

Torsi N.m


57

Gambar 4.9. Grafik hubungan Cp dan tsr untuk variasi kincir dengan jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu80˚

Dari data ketiga variasi kincir angin jenis WePower didapat grafik perbandingan

putaran kincir dan torsi ketiga variasi seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.10.

Gambar 4.10. Grafik perbandingan putaran poros dengan torsi dari ketiga variasi kemiringan sudu kincir

0.0000

0.0100

0.0200

0.0300

0.0400

0.0500

0.0600

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500

Cp

tsr


kemiringan sudu 60

kermiringan 80˚

kemiringan sudu 80

kemiringan sudu 80


kemiringan sudu 70

kemiringan sudu 70

0

50

100

150

200

250

300

350

0 0.5 1 1.5 2

Puta

ran

(rpm

)

Torsi (N.m)


58

Dari data ketiga variasi kincir angin tersebut didapatkan grafik perbandingan

unjuk kerja unjuk ketiga variasi seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.11.

Gambar 4.11. Perbandingan unjuk kerja ketiga variasi kincir angin

4.5. Pembahasan

Dalam penelitian ini telah berhasil membuat model kincir angin jenis

“Wepower” enam sudu dengan memvariasikan kemiringan sudu.

Memvariasikan kemiringan sudu ini diharapkan mampu meningkatkan unjuk

kerja kincir. Seperti telah diketahui sebelumnya bahwa kincir angin berfungsi

mengkonversi energi kinetik dari angin. Sudu-sudu kincir mengubah energi

tersebut menjadi energi mekanik yang dapat digunakan untuk berbagai

keperluan, seperti dihubungkan dengan pompa garam untuk mengisi tambak

petani garam, dihubungkan dengan generator untuk menghasilkan energi

listrik dan kebutuhan-kebutuhan lainnya. Untuk memperoleh data torsi kincir

angin diberikan variasi pembebanan. Pembebanan ini bertujuan untuk



kemiringan sudu 80 ˚

0.0000

0.0100

0.0200

0.0300

0.0400

0.0500

0.0600

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500

Cp

tsr


59

memberiakan efek pengereman pada poros kincir, beban yang diberiakan

mempunyai arah yang berlawanan dengan arah putaran poros sehingga gaya

yang berlawanan arah inilah yang menjadi data torsi pada kincir angin. Dari

hasil penelitian dengan memvariasikan ketiga jenis kincir angin yaitu kincir

angin dengan jumlah sudu 6 buah dengan memvariasikan kemiringan sudu

60˚,70˚ dan 80˚. Dapat dilihat pengaruh kemiringan sudu terhadap unjuk

kerjanya, yaitu kincir angin dengan kemiringan sudu 60˚ koefisien daya

sebesar 1,22 % pada kecepatan angin 15,63 m/s, kincir angin dengan

kemiringan sudu 70˚ mempunyai koefisien daya sebesar 4,2 % pada

kecepatan angin 15,24 m/s, dan kincir angin dengan kemiringan sudu 80˚

mempunyai koefisien daya sebesar 5,5 % pada kecepatan angin 15,11 m/s.

Dari grafik Betz Limit diketahui bahwa koefisien daya kincir angin

jenis “WePower” tertinggi adalah sebesar 31 %, namun pada penelitian ini

data yang diperoleh koefisien daya maksimal dari variasi drajat kemiringan

sudu 60˚,70˚ dan 80˚ yaitu 5,5%. Koefisien daya yang dihasilkan belum

cukup maksimal karena lebih banyak angin yang masuk ke sudu down wind

dari pada angin yang masuk pada sisi up wind dan berat dari kincir yang kami

buat tidak sebanding dengan luasan sapuan angin, sehingga daya yang di

miliki oleh ketiga kincir yang kami buat belum memuaskan.


60

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari pengujian model kincir angin jenis “WePower” yang telah

dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Telah dibuat kincir angin jenis “WePower” dengan sudu tebuat dari

potongan pipa PVC 8 inci dan memotong pipa PVC dengan ukuran 120˚

kemudian memvariasikan drajat kemiringan sudu.

2. Koefisien daya maksimal yang dihasilkan kincir angin dengan jumlah

sudu 6 buah dan kemiringan sudu 60˚ adalah sebesar 1,22 % dengan nilai

tsr 0,18. Koefisien daya maksilal yang dimiliki kincir angin jenis

WePower dengan variasi jumlah sudu dengan kemiringan sudu 70˚ adalah

4,2 % dengan nilai tsr 0,21. Koefisien daya maksimal yang dihasilkan

kincir angin WePower dengan variasi jumlah sudu dengan kemiringan

sudu 80˚ adalah 5,5% dengan nilai tsr 0,34.

3. Dengan melihat gambar grafik 4.10 maka dapat disimpulkan kincir angin

dengan variasi kemiringan sudu 80˚ memiliki torsi yang terbaik namun

putarannya rendah karena besarnya torsi berbanding terbalik dengan torsi

yangdidapat. Dengan melihat dari gambar grafik 4.11 maka dapat

disimpulkan kincir angin WePower dengan jumlah sudu 6 buah dan

kemiringan sudu 80˚ memiliki Cp dan tsr yang terbaik.


61

5.2. Saran

Setelah dilakukan penelitian ini ada beberapa hal dapat menjadi saran

untuk penelitian selanjutnya antara lain :

1. Bisa dilakukan penelitian lebih lanjut menggungakan bahan yang lebih

ringan dari pada pipa PVC.

2. Untuk penelitian lebih lanjut bisa ditambahkan pengarah datangnya

angin.

3. Kepresisian dalam pemasangan kincir angin perlu diperhatikan untuk

mendapatkan hasil yang akurat.

4. Untuk penelitian selanjutnya khusus untuk kincir angin poros vertikal

lebih memperhatikan bearing yang ada pada dudukan poros kincir

karena adanya keausan pada bearing tersebut.


62

DAFTAR PUSTAKA

Dewi Aryani. 2012. Skenario Kebijakan Energi Indonesia Hingga Tahun 2035. pada : http://20314950-D 1341- Skenario Kebijakan- full text_2pdf(diakses 25 Agustus 2013) Daryanto. Y. 2007. Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik

Tenaga Bayu. BALAI PPTAGG-UPT-LAGG. Diakses : Tanggal

5 Agustus 2013.

Endro Pramulat Sito 2011. Unjuk Kerja Model Kincir Angin Savonius Dua Tingkat Dengan Sirip-Sirip Pengarah Pada Lingkar Terluar Kincir Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Skripsi, tidak diterbitkan. Yogyakarta: FST USD. Johnson, G.L. 2006. Wind Energy System. Manhattan. Diakses :

Tanggal 5 September 2013.

Johnson, G.L. 1997. The Search for A New Energy Source. Manhattan.

Diakses : Tanggal 5 September 2013.

Robert Harrison dkk 2000. Large Wind Turbin Design And

Economic.New York : jhon wiley & sons,ltd.

http://www.unikgaul.com/2013/01/7- kincir-angin- tercanggih-

didunia.html, diakses,15 Mei 2013 )

www.kincirangin.info/plta-gbr.php. Agustus 2013


http://20314950-d/

http://www.unikgaul.com/2013/01/7-%20%20%20%20%20kincir-angin-%20%20%20%20%20%20%20tercanggih-didunia.html,%20diakses

http://www.unikgaul.com/2013/01/7-%20%20%20%20%20kincir-angin-%20%20%20%20%20%20%20tercanggih-didunia.html,%20diakses

http://www.kincirangin.info/plta-gbr.php.%20Agustus%202013

63

LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel Sifat Udara (Sito,E.P.,2011)


Documents

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIrepository.usd.ac.id/5070/2/095214030_full.pdf · PERI\IYATAAN KEASLIAN TUGAS AKIIIR Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam