UNJUK KERJA MODEL TURBIN ANGIN KOMBINASI TIPE …

UNJUK KERJA MODEL TURBIN ANGIN KOMBINASI TIPE SAVONIUS

DAN GIROMILL BERPENAMPANG LINTANG NACA 0024 DENGAN

PANJANG CHORD 18 CM UNTUK TIGA VARIASI DIAMETER

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin

Oleh:

RIZKY BAYU AJI

NIM: 155214016

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

i

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

THE PERFORMANCE OF A SAVONIUS AND GIROMILL

COMBINATION WIND TURBINE MODEL WITH NACA 0024 CROSS

SECTION BLADES 18 CM IN CHORD LENGTH

FOR THREE VARIATIONS OF DIAMETER

FINAL PROJECT

As partitial fulfilment of the requirement to obtain Sarjana Teknik degree in

Mechanical Engineering

By:

RIZKY BAYU AJI

Student Number : 155214016

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICHAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2019

ii






ABSTRAK

Krisis energi menjadi tantangan dimasa yang akan datang, menurunya

cadangan sumber daya alam tak dapat diperbaharui (antaralain: batu bara, minyak

bumi dan gas) upaya untuk menciptakan energi alternatif yang ramah lingkungan

menjadi tantangan seorang engineer. Untuk itu pembangkit listrik tenaga angin

menjadi alternatif. Tujuan dari penelitian ini adalah: (1) membuat model turbin

angin kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan panjang chord 18 cm dan tiga

variasi diameter, (2) mengetahui hubungan torsi dengan kecepatan putar model

turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill menggunakan variasi tiga

diameter, (3) mengetahui hubungan koefisien daya dengan tip speed ratio model

turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill meggunakan tiga variasi

diameter, (4) mengetahui model turbin angin yang terbaik diantara tiga variasi

model turbin angin yang di teliti.

Model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill ini adalah

perpaduan antara dua tipe turbin angin vertical axis wind turbine (VAWT) menjadi

satu. Tinggi turbin giromill 80 cm dengan variasi diameter 70 cm, 75 cm, 80 cm

dan kincir angin Savonius dengan tinggi 60 cm dan diameter 60 cm. Penelitian

dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Teknik Mesin, Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta.

Hasil Penelitian model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill

dengan panjang chord 18 cm dan tiga variasi diameter adalah (a) telah berhasil

dibuat model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill, (b) diketahui

semakin besar diameter turbin angin maka semakin besar pula nilai torsi yang

didapatkan (c) diketahui bahwa dari tiga variasi model turbin angin kombinasi tipe

Savonius dan giromill, koefisien daya (Cp) pada diameter 80 cm sebesar 4,35%

dengan nilai tip speed ratio (λ) optimal sebesar 0,757, sedangkan koefisien daya

(Cp) pada diameter 75 cm sebesar 4,09% dengan nilai tip speed ratio (λ) optimal

sebesar 0,712 dan koefisien daya (Cp) pada diameter 70 cm sebesar 3,78% dengan

nilai tip speed ratio (λ) optimal sebesar 0,668.(d) diketahui model turbin angin yang

terbaik diantara tiga variasi model turbin angin yang di teliti adalah turbin angin

berdiameter 80 cm.

Kata Kunci : Turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromil, NACA, vertical

axis wind turbine (VAWT), koefisien daya, tip speed ratio.

vii


ABSTRACT

Energy crisis becomes one challenge in the future. The decreasing of

alternative irreversible natural resources (examples : coal, crude oil, and gas) and

the effort to create alternative energy that is eco-friendly become the challenges for

engineers. Therefore, wind turbine becomes an alternative. The purposes of this

research are: (1) constructing combination model of wind turbine type Savonius

and giromill with the chord length of 18 cm and three diameter varieties, (2)

knowing the relationship between torsion and the rotating speed of wind turbine

type Savonius and giromill using three diameter varieties, (3) knowing the

relationship between power coefficient and tip speed ratio of combination model of

wind turbine type Savonius and giromill using three diameter varieties, (4) knowing

the best model of wind turbine among the three models of wind turbine examined.

The combination model of wind turbine type Savonius and giromill is the

combination of two types of vertical axis wind turbine (VAWT). The height of

giromill turbine is 80 cm with the diameter varieties of 70 cm, 75 cm, 80 cm, and

the Savonius wind turbine with the height of 60 cm and the diameter of 60 cm. This

research was done in The Energy Conversion Laboratory of Mechanical

Engineering, Sanata Dharma University Yogyakarta.

The research results on the combination model of wind turbine type

Savonius and giromill with the chord length of 18 cm and three diameter varieties

are (a) the combination model of wind turbine type Savonius and giromill has been

successfully constructed, (b) it is found that the bigger the diameter of wind turbine,

the bigger torsion value obtained, (c) it is found that among the three diameter

varieties of combination model of wind turbine type Savonius and giromill, the

power coefficient (Cp) in the diameter of 80 cm is 4,35% with the optimum value

of tip speed ratio of 0,757, while the power coefficient (Cp) in the diameter of 75

cm is 4,09% with the optimum value of tip speed ratio of 0,712, and the power

coefficient (Cp) in the diameter of 70 cm is 3,78% with the optimum value of tip

speed ratio of 0,668, (d) it is found that the best model of wind turbine among the

three varieties examined is the wind turbine with the diameter of 80 cm.

Keywords : Combination model of wind turbine type Savonius and giromill,

NACA, vertical axis wind turbine (VAWT), power coefficient, tip

speed ratio.

viii


KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas

rahmat dan berkat-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan

tepat waktu.

Laporan tugas akhir ini berjudul “UNJUK KERJA MODEL TURBIN

ANGIN KOMBINASI TIPE SAVONIUS DAN GIROMILL BERPENAMPANG

LINTANG NACA 0024 DENGAN PANJANG CHORD 18 CM UNTUK TIGA

VARIASI DIAMETER”. Laporan ini disusun sebagai salah satu syarat bagi

mahasiswa untuk dapat menyelesaikan jenjang pendidikan S1 pada Program Studi

Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

Dalam pelaksanaan penyusunan skripsi ini mendapatkan banyak bimbingan

dan bantuan dari berbagai pihak. Secara khusus ucapan terimakasih penulis

sampaikan kepada :

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

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

3. Ir. Rines, M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

4. Doddy Purwadianto, S.T., MT. selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi,

Prodi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata

Dharma, Yogyakarta, yang mengizinkan dan memfasilitasi dalam melakukan

penelitian.

5. Prof. Dr. Drs. (Vet) Asan Damanik, M.Si (Alm) dan Dr. Eng. I Made

Wicaksana Ekaputra selaku Dosen Pembimbing Akademik.

6. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah mendidik dan memberi

ilmu pengetahuan kepada penulis.

7. Seluruh staf Fakultas Sains dan Teknologi atas kerja sama dan dukungan

kepada penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir.

8. Orang tua, (Pur) Prayitno (Alm) dan Suwarti yang dengan senantiasa

memberikan doa serta dukungan moral maupun material.

ix



DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

TITTLE PAGE ......................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN. .............................................................................. iii

HALAMAN PENGESAHAN. ............................................................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN. ............................................................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI .................................. vi

ABSTRAK. ........................................................................................................... vii

ABSTRACT ........................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR. .......................................................................................... ix

DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR. .......................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xvi

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

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

1.2 Rumusan Masalah. .......................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian. ........................................................................... 3

1.4 Batasan dalam Pembuatan Alat. ...................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian. ......................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konsep Dasar Angin. ...................................................................... 5

2.2 Kincir Angin dan Turbin Angin. ..................................................... 6

2.3 Klasifikasi Turbin Angin................................................................ 13

2.3.1 Turbin Angin Sumbu Vertikal ....................................................... 14

2.3.2 Turbin Angin Sumbu Horisontal. .................................................. 12

2.4 Airfoil ............................................................................................ 14

2.5 NACA (National Advisory Committee for Aeronautics). .............. 15

2.6 Aerodinamika Sudu. ..................................................................... 14

2.7 Rumus Perhitungan. ...................................................................... 14

2.7.1 Daya Angin. .................................................................................. 14

2.7.2 Torsi Turbin Angin. ....................................................................... 15

2.7.3 Daya Turbin Angin. ....................................................................... 15

2.7.4 Koefisien Daya (Power Coefisien) ................................................. 16

2.7.5 Tip Speed Ratio ............................................................................. 16

2.8 Luas Sapuan. ................................................................................. 17

2.9 Jumlah sudu (n). ............................................................................ 18

2.10 Solidity ........................................................................................... 18

2.11 Tinjauan Pustaka ........................................................................... 19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Objek Penelitian. ........................................................................... 21

3.2 Alat dan Bahan Pembuatan Turbin Angin. ................................... 22

3.2.1 Alat ................................................................................................ 22

xi


3.2.2 Bahan.............................................................................................. 22

3.2.3 AlurPelaksanaan Penelitian. .......................................................... 23

3.3 Variasi Penelitian. ......................................................................... 26

3.4 Metodologi Penelitian. .................................................................. 26

3.5 Tata Cara Penelitian. ..................................................................... 27

3.5.1 Alur Pelaksanaan Penelitian. ......................................................... 27

3.5.2 Perancangan Turbin Angin Kombinasi Savonius dan Giromill. ... 29

3.5.2.1 Turbin Giromill ............................................................................. 29

3.5.2.2 Kincir Savonius ............................................................................. 29

3.5.3 Pembuatan Turbin Angin Model Kombinasi Savonius Dan

Giromill. ........................................................................................ 30

3.5.4 Sistematika Pengambilan Data. ..................................................... 33

3.5.5 Prosedur Pengambilan Data. ......................................................... 34

3.6 Cara Pengolahan Data dan Menampilkan Hasil ............................. 35

BAB IV HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian. ............................................................................ 36

4.2 Perhitungan Data dan Perhitungan. .............................................. 42

4.2.1 Perhitungan Torsi. ......................................................................... 42

4.2.2 Perhitungan Daya Angin. .............................................................. 43

4.2.3 Perhitungan Daya Turbin Angin. .................................................. 43

4.2.4 Perhitungan Tip Speed ratio ........................................................... 44

4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya .......................................................... 44

4.3 Hasil Perhitungan. ......................................................................... 45

4.4 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan. .................................. 50

4.4.1 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan Pada Model Turbin

Angin Tipe Kombinasi Savonius dan Giromill Dengan Diameter

80 cm Bentuk Sudu Airfoil NACA 0024. ........................................ 50



75 cm Bentuk Sudu Airfoil NACA 0024. ........................................ 52



70 cm Bentuk Sudu Airfoil NACA 0024. ....................................... 55

4.5 Grafik Perbandingan Tiga Variasi Diameter. .................................57

4.5.1 Grafik Hubungan Torsi Dengan Kecepatan Putar Model Turbin

Angin Tipe Kombinasi Savonius dan Giromill Dengan Variasi

Diameter Pada Gambar 4.7. ........................................................... 57

.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

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

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

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

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

xii


DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil pengambilan data model turbin angin kombinasi tipe Savonius

dan giromill dengan diameter 80 cm NACA 0024 chord 18 cm

panjang lengan torsi 20 cm kecepatan angin 7,5 m/s. ..................... 36



panjang lengan torsi 20 cm kecepatan angin 7,5 m/s…................... 39



panjang lengan torsi 20 cm kecepatan angin 7,5 m/s…................... 44

Tabel 4.4 Data hasil perhitungan model turbin angin tipe kombinasi Savonius

dan giromill dengan diameter 80 cm bentuk sudu airfoil NACA 0024

pada kecepatan angin 7,5 m/s ......................................................... 45



pada kecepatan angin 7,5 m/s. ........................................................ 47



pada kecepatan angin 7,5 m/s. ........................................................ 48

xiii


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gambar 2.1 Fronts and mid-latitude Cyclones ............................... 6

Gambar 2.2 Turbin angin giromill dengan tiga sudu. ......................................... 7

Gambar 2.3 Turbin angin Darrieus ..................................................................... 8

Gambar 2.4 Kincir angin Savonius ..................................................................... 9

Gambar 2.5 Turbin angin tipe propeller............................................................. 10

Gambar 2.6 Kincir angin american multiblade ................................................. 11

Gambar 2.7 Bagian-bagian yang terdapat pada sudu airfoil ............................. 12

Gambar 2.8 Betz limit pada koefisien daya dan tip speed ratio.......................... 16

Gambar 2.9 Luas sapuan turbin angin ............................................................... 18

Gambar 3.1 Rancangan model turbin angin kombinasi Savonius dan giromill.21

Gambar 3.2 Anemometer .................................................................................. 23

Gambar 3.3 Tachometer. ................................................................................... 24

Gambar 3.4 Neraca Pegas. ................................................................................ 24

Gambar 3.5 Mekanisme pengereman tampak luar ............................................. 25

Gambar 3.6 Fan Blower .................................................................................... 26

Gambar 3.7 Ukuran airfoil NACA seri 4 digit dengan panjang chord 18 cm ... 27

Gambar 3.8 Alur pelaksanaan penelitian. ......................................................... 28

Gambar 3.9 Rancangan model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan

giromill dengan tiga variasi diameter. ........................................... 29

Gambar 3.10 Pemasangan pipa aluminium dan pipa stainless pada NACA ...... 30

Gambar 3.11 Pemasangan triplek pada konstruksi NACA .................................. 31

Gambar 3.12 Peroses pemasangan galvanum pada sudu NACA .......................... 31

Gambar 3.13 Pemasangan plat aluminium dengan sudu NACA ......................... 32

Gambar 3.14 Sudu Kincir Savonius..................................................................... 32

Gambar 3.15 Skema pengujian turbin angin kombinasi Savonius dan giromill 33

xiv


Gambar 4.1 Grafik hubungan kecepatan putar turbin dengan torsi pada model

turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan diameter

80 cm. ............................................................................................ 51

Gambar 4.2 Grafik hubungan koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (λ) pada

model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan

diameter 80 cm… .......................................................................... 51


turbin angin tipe kombinasi Savonius dan giromill dengan diameter

75 cm. ............................................................................................ 53


model turbin angin kombinasi Savonius dan giromill dengan

diameter 75 cm. ............................................................................. 54



70 cm ............................................................................................. 56



diameter 70 cm. ............................................................................. 56

Gambar 4.7 Grafik hubungan torsi dengan kecepatan putar turbin angin untuk

tiga variasi diameter yang digunakan. ........................................... 58

Gambar 4.8 Grafik hubungan koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (λ)

untuk ketiga variasi diameter yang digunakan. ............................. 58

xv


DAFTAR LAMPIRAN

Gambar L.1 Turbin angin model Savonius kombinasi giromill ........................ 63

xvi


BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia adalah salah satu negara yang memiliki sumber daya manusia

terbesar keempat di dunia dengan jumlah penduduk lebih dari 264 juta jiwa. Sudah

selayaknya jumlah penduduk yang banyak tersebut di imbangi dengan pasokan

energi yang memadai. Seiring berjalannya waktu, konsumsi energi semakin

meningkat. Hal ini terlihat dari meningkatnya jumlah kebutuhan energi dari tahun

ketahun. Disisi lain penulis telah melakukan pencarian data berdasarkan

RENSTRA KESDM 2015. Di Negara yang tergolong kaya enegi terbarukan ini,

dari seluruh konsumsi bauran Energi Primer. Penulis mendapatkan data yang

membuat miris. 5% konsumsi energi yang ada dipasok menggunakan energi baru

dan terbarukan kemudian 95% konsumsi energi yang lain dapat dikatakan

menggunakan energi tidak terbarukan atau berbahan dasar fosil. Artinya mayoritas

pasokan energi yang ada sekarang ini tidak menggunakan energi terbarukan. Energi

tak terbarukan berarti masih menggunakan bahan bakar minyak bumi, gas bumi,

batu bara yang tidak ramah lingkungan. Penggunaan energi tak terbarukan ini bisa

jadi karena minimnya jumlah penelitian tentang energi terbarukan ataupun tidak

bakunya prosedur pengunaan energi terbarukan.

Energi baru dan terbarukan adalah energi yang tidak habis jika digunakan

terus menerus, sebagai contoh energi angin, energi air, energi surya, panas bumi

dan lain lain. Namun, Energi terbarukan ini memiliki kekurangan, yaitu dalam

penggunaan sebagai pembangkit listrik energi yang dihasilkan tidak bisa konstan

seperti pembangkit listrik berbahan bakar fosil. Hal ini dikarenakan energi

terbarukan bergantung dengan kondisi alam, sehingga untuk menentukan

pembangkit listrik yang akan digunakan harus sesuai lingkungan yang ada disekitar.

Sumber energi angin (bayu) berasal dari pergerakan pergerakan udara akibat

perubahan temperatur udara karena pemanasan dari radiasi matahari. Pembangkit

Listrik Tenaga Bayu (PLTB ) adalah pembangkit listrik energi terbarukan yang

tumbuh pesat di berbagai negara maju. Adapun di Indonesia teknologi turbin angin

1


2

yang modern belum sepenuhnya dikuasai, sehingga masih dibutuhkan riset yang

intensif untuk mengembangkan turbin angin yang cocok dengan kondisi potensi

energi angin di Indonesia.

Turbin angin berdasarkan sumbu putarnya, yaitu turbin angin sumbu vertikal

dan turbin angin sumbu horisontal. Turbin angin Savonius dan giromill merupakan

turbin angin sumbu vertikal. Turbin Savonius memiliki dua sudu yang dipasang

mengintari poros yang berotasi. Sedangkan turbin angin giromill memiliki sudu

yang menyerupai kontruksi sayap pesawat terbang, yang biasa di sebut dengan

airfoil.

Dari sekian banyak model turbin angin yang ada, perlu penelitian lebih lanjut

agar didapatkan turbin yang memiliki efisiensi daya yang cukup tinggi. Model

turbin angin yang diteliti penulis adalah model turbin angin kombinasi tipe

Savonius dan giromill. Kincir Savonius memiliki diameter 60 cm, tinggi 60 cm dan

memiliki sudu berjumlah 2. Sedangkan pada turbin giromil sudu berjumlah 3

dengan NACA 0024 serta chord 18 cm dilengkapi variasi diameter 70 cm, 75 cm,

80 cm dan memiliki tinggi 80 cm. Dari peneltian ini didapatkan grafik kerja

hubungan koefisien daya vs tip speed ratio dengan cepat menuju efisiensi daya

yang cukup tinggi. Dalam penelitian ini turbin Savonius berfungsi membantu

perputaran awal turbin angin pada kecepatan yang rendah.

1.2 Rumusan Masalah

Sekarang ini diperlukan turbin angin yang dapat menghasilkan listrik yang

efisien, praktis, memiliki perawatan yang mudah, serta dapat dibuat oleh

masyarakat umum sehingga dapat menjadi referensi untuk mengembangkan turbin

angin yang cocok dengan kondisi potensi energi angin di Indonesia. Bagaimanakah

merancang dan merakit model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill

pada NACA 0024 panjang chord 18 cm tersebut? Bagaimana hubungan torsi dengan

kecepatan putar pada turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill pada NACA

0024 panjang chord 18 cm? Bagaimana unjuk kerja hubungan koefisien daya vs tip

speed ratio pada turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill pada NACA


3

0024 panjang chord 18 cm? Turbin angin manakah yang terbaik diantara tiga variasi

model turbin angin yang diteliti?

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui unjuk kerja dari model turbin angin

kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan variasi diameter turbin giromill 70

cm, 75 cm, 80 cm panjang chord 18 cm pada NACA 0024.

a. Membuat model turbin angin kombinasi Savonius dan giromill menggunakan

3 sudu dengan berpenampang lintang NACA 0024 panjang chord 18 cm untuk

variasi diameter turbin giromill 70 cm, 75 cm, 80 cm.

b. Mengetahui hubungan torsi dengan kecepatan putar model turbin angin tipe

kombinasi Savonius dan giromill menggunakan variasi diameter turbin

giromill 70 cm, 75 cm, 80 cm.

c. Mengetahui hubungan koefisien daya dengan tip speed ratio model turbin

angin kombinasi tipe Savonius dan giromill menggunakan variasi diameter

turbin giromill 70 cm, 75 cm, 80 cm.

d. Mengetahui model turbin angin yang terbaik diantara tiga variasi model

turbin angin yang diteliti.

1.4 Batasan Masalah

Pembuatan model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan

memperhatikan batasan-batasan sebagai berikut:

a. Model turbin angin yang dibuat menggunakan sumbu vertikal dengan

kombinasi tipe Savonius dan giromill, turbin Savonius memiliki tinggi 60 cm

dan diameter 60 cm kemudian untuk turbin giromill memiliki ketinggian 80

cm dengan variasi diameter 70 cm, 75 cm, 80 cm.

b. Model turbin angin yang dibuat adalah pengabungan 2 turbin angin yaitu

turbin angin Savonius dengan turbin angin giromill.

c. Sudu turbin angin giromill yang digunakan memiliki bentuk airfoil panjang

chord 18 cm dengan bentuk NACA 0024.


4

d. Pengujian dilakukan dalam skala Laboratorium Konversi Energi, Teknik

Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

e. Pengujian model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill

mengunakan sumber angin yang berasal dari fan blower dengan kecepatan

angin diatur pada jangkauan 7,5 m/s.

f. Pengukuran dilakukan untuk mengetahui koefisien daya dan tip speed ratio.

1.5 Manfaat

Manfaat yang dapat diterima dalam penelitian model turbin angin kombinasi

tipe Savonius dan giromill berpenampang lintang NACA 0024 panjang chord 18 cm

dengan variasi diameter turbin giromill 70 cm, 75 cm, 80 cm.

a. Hasil penelitian ini dapat menambah informasi mengenai unjuk kerja model

turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill berpenampang lintang

NACA 0024 panjang chord 18 cm untuk variasi diameter 70 cm, 75 cm, 80

cm.

b. Hasil penelitian ini dapat menambah referensi riset mengembangkan turbin

angin yang cocok dengan kondisi potensi energi angin di indonesia.

c. Terciptanya sumber energi listrik alternatif, berupa model turbin angin

kombinasi tipe Savonius dan giromill. Sumber energi alternatif ini tidak

berasal dari bahan fosil sehingga lebih ramah lingkungan.

`


BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konsep Dasar Angin

Energi angin merupakan sumber energi terbarukan, yang bersih dan

berlimpah. Hal ini berarti energi angin tidak akan habis seperti bahan bakar fosil.

Energi angin yang tersedia di atmosfer jumlahnya besar dan berlimpah. Energi ini

banyak digunakan untuk menghasilkan listrik dalam upaya memenuhi kebutuhan

manusia, selain itu merupakan salah satu sektor energi terbarukan dengan potensi

yang baik dimasa mendatang.

Angin terjadi karena adanya pengaruh rotasi bumi dan juga karena terdapat

perbedaan tekanan udara disekitarnya. Perbedaan tekanan tersebut terjadi karena

adanya perbedaan pemanasan oleh sinar matahari pada permukaan bumi. Angin

akan bergerak dari daerah yang memiliki tekanan udara tinggi menuju daerah yang

memiliki tekanan udara rendah. Pada saat udara panas maka udara akan memuai.

Udara yang memuai akan menjadi lebih ringan sehingga bergerak naik dan tekanan

udara akan turun karena berkurangnya udara. Udara dingin disekitarnya akan

bergerak menuju udara bertekanan rendah. Udara akan menyusut menjadi lebih

berat dan turun kembali. Di atas tanah udara akan menjadi panas dan akan naik

kembali. Pergerakan siklus aliran udara tersebut yang menyebabkan terjadinya

angin. Siklus aliran udara yang menyebabkan terjadinya angin dapat dilihat pada

Gambar 2.1.

5


6

Gambar 2.1 Fronts and Mid-latitude Cyclones

(Sumber :https://www.slideshare.net/aikyatha/fronts-and-

midlatitude-cyclones)

2.2 Kincir Angin dan Turbin Angin

Kincir angin (windmill) adalah mesin yang digunakan untuk mengkonversi

energi angin ke dalam bentuk energi lain, yang kebanyakan dalam bentuk mekanis.

Pada awalnya kincir angin dirancang untuk menggiling biji-bijian dan untuk

memompa air.

Lambat laut kincir angin didesain untuk membangkitkan listrik. Kincir angin

pembangkit listrik umumnya disebut sebagai Turbin angin (wind turbine) atau

generator angin (wind generator). Mesin angin untuk memompa air pada umumnya

disebut sebagai kincir angin (windmill).

2.3 Klasifikasi Turbin Angin

Berdasarkan sumbu putar rotor, turbin angin dapat digolongkan menjadi dua

klasifikasi utama yaitu vertical axis wind turbine (VAWT) dan horizontal axis wind

turbine (HAWT). Sedangkan apabila dilihat dari fungsi aerodinamisnya, maka rotor


https://www.slideshare.net/aikyatha/fronts-and-midlatitude-cyclones

https://www.slideshare.net/aikyatha/fronts-and-midlatitude-cyclones

7

turbin dibagi menjadi dua tipe. Pertama adalah tipe drag dimana memanfaatkan

gaya hambatan sebagai pengerak rotor. Kedua adalah tipe lift yang memanfaatkan

gaya angkat sebagai gaya pengerak rotor. Gaya ini terjadi akibat angin yang

melewati profil rotor.

2.3.1 Turbin Angin Sumbu Vertikal

Vertical Axis Wind Turbin (VAWT) adalah turbin angin yang pemasangan

poros utamanya tegak lurus. Pada tipe ini sangat baik digunakan pada lingkungan

yang arah anginnya tidak menentu, karena sudu yang tegak lurus terhadap arah

angin memungkinkan turbin berputar terdadap sumbu yang vertikal. Berikut ini

adalah turbin angin sumbu vertikal:

a) Turbin Angin Giromill

Turbin angin tipe giromill adalah turbin angin dengan sumbu vertikal.

konstruksi turbin angin giromill hampir sama dengan turbin angin tipe Darrieus,

yang membedakan hanyalah peletakan sudu-sudunya. Turbin angin giromill

memiliki sudu-sudu yang dipasang sejajar dengan poros utamanya dan di topang

sebuah lengan, sedangkan turbin angin Darrieus pemasangan sudu-sudu dibuat

melengkung. Turbin angin giromill memiliki kelemahan pada putaran awal yang

memerlukan kecepatan angin yang lebih tinggi, sehingga sangat tidak dianjurkan

digunakan pada daerah perkotaan yang padat penduduk dikarenakan hambatan

angin yang besar. Gambar 2.2 menunjukan bentuk turbin angin giromill.

Gambar 2.2 Turbin angin giromill dengan tiga sudu

(sumbu:https://www.youtube.com/watch?v=NfKkHJ1

qPCE)


https://www.youtube.com/watch?v=NfKkHJ1qPCE

https://www.youtube.com/watch?v=NfKkHJ1qPCE

8

b) Turbin Angin Darrieus

Turbin angin Darrieus adalah turbin angin sumbu vertikal berbasis lift yang

dipatenkan oleh George Darrieus pada tahun 1931, dengan menggunakan dua atau

tiga bilah melengkung atau lurus bergabung bersama di bagian atas dan bawah dan

membungkuk ke luar di tengah troposkein. Tipe Darrieus ini umumnya

memerlukan kecepatan angin yang lebih tinggi dari tipe lain untuk start up atau

awalan. Hal tersebut membuat turbin angin Darrieus memerlukan suatu penggerak

mula untuk keperluan start up tersebut. Gambar 2.3 menunjukan turbin angin

Darrieus.

Gambar 2.3 Turbin angin Darrieus

(sumber : http://www.boggawind.com/about.html)

c) Kincir Angin Savonius

Kincir angin Savonius seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.4 adalah kincir

angin sumbu vertikal berbasis drag driven devices. Diciptakan oleh insinyur

finlandia SJ Savonius pada tahun 1922 menggunakan dua pisau berbentuk “S”

untuk rotor. Kincir angin ini mampu mengawali putaran dengan sendirinya (self-

start) pada kecepatan angin rendah (<2 m/s). Torsi (juga putarannya) diakibatkan

oleh perbedaan drag diantara sudu-sudu kiri dan kanan. Kecepatan ujung terluar

sudunya tidak melebihi 2 kali kecepatan angin yang datang. Efisiensi turbin ini

relatif rendah tetapi torsinya cukup tinggi.


http://www.boggawind.com/about.html)

9

Gambar 2.4 Kincir angin

Savonius

Kelebihan turbin angin dengan sumbu vertikal adalah:

1. Turbin angin dapat menerima angin dari segala arah.

2. Komponen-komponen turbin angin VAWT dapat dipasang dekat tanah.

3. Sebuah turbin angin berporos vertikal bisa diletakkan lebih dekat ke tanah,

sehingga mudah dalam perawatan dan perbaikan.

4. Tidak membutuhkan struktur menara yang cukup besar.

5. Secara teoritis menggunakan sedikit material.

6. Tidak memerlukan mekanisme pengarah angin.

Kekurangan turbin angin dengan sumbu vertikal adalah:

1. Karena umumnya dipasang dekat dengan permukaan tanah, kualitas angin

yang diterima kurang bagus.

2. Gaya sentrifugal membuat sudu-sudu mengalami tegangan.

3. Kurang mampu mengawali putaran sendiri (tipe Darrieus).

4. Perlu penahan di bagian atas rotor turbin.

5. Performa dan keandalannya kurang bagus.


10

2.3.2 Turbin Angin Sumbu Horisontal

Horizontal Axis Wind Turbin (HAWT) atau turbin angin tipe horisontal

adalah turbin angin yang memiliki poros sejajar dengan arah angin. Turbin angin

ini sangat banyak digunakan karena memiliki efisiensi yang tinggi. Turbin angin

tipe ini membutuhkan penggerak untuk merubah posisi turbin angin agar sesuai

dengan arah datangnya angin. Berikut adalah contoh-contoh turbin angin sumbu

horisontal.

a) Turbin Angin Propeller

Turbin angin tipe propeller Gambar 2.5 memiliki bentuk sudu yang

menyerupai sayap pesawat. Turbin angin inilah yang hingga sekarang masih

digunakan dan layak digunakan untuk keperluan komersil, karena turbin angin tipe

ini memiliki nilai efisiensi yang sangat baik.

Gambar 2.5 Turbin angin tipe propeller

(sumberhttps://www.americangeosciences.org/critical-

issues/faq/what-are- advantages-and-disadvantages-off

shore-wind-farms)

b) Kincir Angin American Multiblade

American Multiblade Gambat 2.6 dirancang oleh Daniel Halladay pada tahun

1854, desain kincir ini memiliki jumlah sudu yang banyak dan sebuah layar untuk

merubah posisi kincir sesuai datangnya arah angin. Kincir angin ini digunakan


https://www.americangeosciences.org/critical-issues/faq/what-are-%20advantages-and-disadvantages-off%20shore-wind-farms



11

untuk memompa air tanah menuju permukaan dan kincir angin yang lebih besar

digunakan sebagai penggiling gandum dan pemotong jerami.

Gambar 2.6 Kincir angin american multiblade

(Sumber:https://www.shutterstock.com/video/clip-3328

952-multi-blade-wind-turbine---thailand-flag)

Kelebihan turbin angin dengan sumbu horisontal adalah:

1. Pemasangan turbin pada dataran tinggi atau lapang memungkinkan

berkurangnya hambatan atau turbulensi pada laju angin.

2. Memiliki kinerja lebih baik dari pada turbin angin tipe vertikal.

3. Mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi.

4. Memiliki faktor keamanan yang baik dikarenakan posisi sudu yang berada

diatas menara.

Kekurangan turbin angin dengan sumbu horisontal adalah:

1. Membutuhkan tempat yang luas dan jauh dari pemukiman penduduk.

2. Membutuhkan mekanisme tambahan untuk membelokan turbin sesuai arah

angin.

3. Menghasilkan suara yang keras pada saat berputar.

4. Biaya pemasangan lebih mahal bila dibandingkan dengan turbin angin sumbu

vertikal.

2.4 Airfoil

Airfoil adalah bentuk dari suatu sayap pesawat yang dapat menghasilkan gaya

angkat (lift) atau efek aerodinamis ketika melewati suatu aliran udara. Airfoil

merupakan bentuk dari potongan melintang sayap yang dihasilkan oleh


https://www.shutterstock.com/video/clip-3328%20952-multi-blade-wind-turbine---thailand-flag

https://www.shutterstock.com/video/clip-3328%20952-multi-blade-wind-turbine---thailand-flag

12

perpotongan tegak lurus sayap terhadap pesawat, dengan kata lain airfoil

merupakan bentuk sayap dua dimensi seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Bagian-bagian yang terdapat pada sudu airfoil

(Sumber : www.researchgate.net/figure/Fig1-Airfoil/)

a. Leading edge adalah ujung depan dari airfoil atau sayap yang secara umum

berbentuk cembung.

b. Camber adalah besarnya jarak antara garis garis rata-rata airfoil atas dan bawah

terhadap garis tengah (chord line).

c. Thickness adalah ketebalan maksimum dari bentuk airfoil dan menunjukkan

presentasi dari chord.

d. Mean camber line merupakan garis pertengahan yang membagi antara

permukaan atas airfoil dan permukaan bawah pada airfoil.

e. Chord adalah perpanjangan dari chord line mulai dari leading edge hingga

trailing edge. Dengan kata lain, chord adalah karakteristik dimensi

longitudinal dari suatu airfoil.

f. Chord line adalah garis lurus yang menghubungkan leading edge dan trailing

edge.

g. Tralling edge adalah bentuk dari bagian paling ujung airfoil atau sayap yang

secara umum berbentuk runcing.


http://www.researchgate.net/figure/Fig1-Airfoil/

13

2.5 NACA (National Advisory Committee for Aeronautics)

NACA airfoil adalah salah satu bentuk bodi aerodinamika sederhana yang

berguna untuk dapat memberikan gaya angkat tertentu terhadap suatu bodi lainnya

dan dengan bantuan penyelesaian matematis sangat memungkinkan untuk

memprediksi berapa besarnya gaya angkat yang dihasilkan oleh suatu bodi airfoil.

Hingga saat ini banyak kemajuan airfoil dilakukan diberbagai negara, namun hasil

riset NACA yang paling terkemuka. Pengujian yang dilakukan NACA lebih

sistematik dengan membagi pengaruh efek kelengkungan dan distribusi ketebalan

atau thickness serta pengujiannya dilakukan pada bilangan reynold yang lebih

tinggi dibanding yang lain. NACA memiliki beberapa bentuk airfoil sesuai dengan

NACA seri, sebagai contoh dapat dilihat sebagai berikut:

a. NACA Seri 4 Digit

Sekitar tahun 1932 NACA melakukan pengujuan beberapa bentuk airfoil yang

dikenal dengan NACA seri 4 digit. Distribusi kelengkungan dan ketebalan NACA

seri empat itu diberikan berdasarkan satu persamaan. Distribusi tidak dipilih

berdasarkan teori, tetapi diformulasikan berdasarkan pendekatan bentuk sayap yang

efektif biasa digunakan saat itu, seperti yang dikenal airfoil Clark Y.

b. NACA Seri 5 Digit

Pengembangan airfoil NACA 5 digit dilakukan sekitar tahun 1935 dengan

mengunakan distribusi ketebalan yang sama dengan seri empat digit. Garis

kelengkungan rata-rata (mean camber line) seri ini berbeda dibandingkan seri

empat digit. Perubahan dilakukan dalam rangka menggeser maksimum camber

kedepan sehingga dapat dapat meningkatkann CL maksimum. Jika dibandingkan

ketebalan (thickness) dan camber, seri ini memiliki nilai CL maksimum 0,1 hingga

0,2 lebih tinggi dibandingkan seri empat digit. Sistem penomoran seri lima digit ini

berbeda dengan seri empat digit. Pada seri ini, digit pertama dikalikan 3/2 kemudian

dibagi sepuluh memberikan nilai desain koefisien lift.

c. NACA Seri 6 Digit

Airfoil NACA seri 6 didesain untuk mendapatkan kombinasi drag.

Kompresibelitas, dan performa CL maksimum yang sesuai keinginan. Berapa

persyaratan ini saling kontradiktif satu dan lainnya, sehingga tujuan utama desain


14

airfoil ini adalah mendapatkan drag sekecil mungkin. Geometri seri 6 ini

diturunkan dengan menggunakan metode teoritis yang telah dikembangkan dengan

menggunakan matematika lanjut guna mendapatkan bentuak geometri yang dapat

menghasilkan distribusi tekanan sesuai keinginan.

2.6 Rumus Perhitungan

2.6.1 Daya Angin

Energi yang terdapat pada angin merupakan energi kinetik, sehingga dapat

dirumuskan sebagai berikut:

Ek= 1 𝑚𝑣2

2 (2.1)

dengan:

Ek adalah Energi kinetik (Joule)

m adalah massa udara (Kg)

v adalah kecepatan angin (m/s)

Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat dituliskan sebagai

berikut:

Pin= 1 ṁ𝑣2

2 (2.2)

dengan:

Pin adalah daya angin (watt)

ṁ adalah massa udara persatuan waktu (kg/s)

ṁ=ρAv (2.3)

dengan:

ρ adalah massa jenis udara (Kg/m³)

A adalah luas penampang yang membentuk sebuah lingkungan (m²)

Dengan menggunakan Persamaan (3), sehingga daya angin (Pin) dapat

dihitung menggunkan rumusan sebagai berikut:

Pin = 1

(𝜌𝐴𝑣)𝑣2 2

(2.4)

Sehingga dapat disederhanakan sebagai berikut:

Pin = 1 𝜌𝐴𝑣³

2

(2.5)


15

2.6.2 Torsi Turbin Angin

Torsi adalah momen puntir yang terdapat pada poros yang dihasilkan oleh

gaya dorong yang terdapat pada poros, dimana gaya dorong ini memiliki jarak

terhadap sumbu putar, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut.

T = F.l (2.6)

dengan :

T adalah torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros (N.m)

F adalah gaya pada poros akibat puntiran (N)

l adalah jarak lengan torsi dari poros (m)

2.6.3 Daya Turbin Angin

Daya turbin angin adalah daya yang dihasilkan oleh poros turbin angin akibat

daya angin yang menghantam sudu-sudu pada turbin angin sehingga sudu turbin

angin bergerak melingkar. Daya yang dihasilkan oleh sudu turbin angin yang

berputar adalah:

Pout = T (2.π.n/60) (2.7)

dengan:

Pout adalah daya yang dihasilkan turbin angin (watt)

T adalah torsi (N.m)

n adalah putaran poros turbin (rpm)

Berdasarkan penelitian daya angin yang melintasi sudu-sudu pada turbin

angin. Berdasarkan penelitaian yang dilakukan pada tahun 1919 oleh seorang

fisikawan asal Jerman, Albert Betz, menyimpulkan dari semua jenis turbin angin

efisiensi maksimum yang dihasilkan adalah 59,3% dan penemuan ini dinamakan

dengan Betz Limit. Seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.8.


16

Gambar 2.8 Betz limit pada koefisien daya dan tip speed ratio

(Sumber:http://mragheb.com/NPRE%20475%20Wind%20P

ower%20Systems/Optimal%20Rotor%20Tip%20Speed%20

Ratio.pdf)

2.6.4 Koefisien Daya (Power Coefficient)

Koefisien daya adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh turbin

angin dengan daya yang tersedia oleh angin sehingga bisa dirumuskan sebagai

berikut:

Cp = 𝑃𝑜𝑢𝑡

𝑃𝑖𝑛 (2.8)

dengan

Cp adalah koefisien daya

Pout adalah daya yang dihasilkan oleh turbin angin (watt)

Pin adalah daya yang tersedia oleh angin (watt).

2.6.5 Tip Speed Ratio

Tip Speed Ratio adalah perbandingan antara kecepatan di ujung sudu turbin

angin dengan kecepatan anginya sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut:

vt= ω.r

dengan :

Vt adalah kecepatan ujung sudu

ω adalah kecepatan sudut (rad/detik)


http://mragheb.com/NPRE%20475%20Wind%20P

17

r adalah jari-jari turbin angin (m)

Dengan demikian tip speed ratio dapat dirumuskan sebagai berikut: 2.𝜋𝑟𝑛

λ =

dapat disederhanakan sebagai berikut:

60.𝑣

𝜋𝑟𝑛 λ =

30.𝑣 (2.9)

dengan:

λ adalah tip speed ratio

r adalah jari-jari turbin (m)

n adalah kecepatan putar poros turbin angin (rpm)

v adalah kecepatan angin (m/s)

2.7 Luas Sapuan

Area sapuan atau swept area adalah area di mana bilah rotor dari turbin

angin berputar, seperti yang terlihat ketika berhadapan langsung dengan pusat bilah

rotor. Output daya dari turbin angin secara langsung berkaitan dengan area sapuan

bilahnya. Semakin besar diameter bilahnya, semakin banyak kekuatan yang mampu

diambil dari angin. Semakin besar baling-balingnya, semakin kuat mereka harus

menahan tingkat sentrifugal dan siklus beban gravitasi yang berbeda-beda.

Luas sapuan atau swept area dapat dicari dengan mengukur luas muka dari

turbin angin yang dibuat oleh rotor turbin angin saat berputar. Gambar 2.9

menunjukan luas sapuan turbin angin. Di bawah ini adalah rumus perhitungan

swept area.


18

Gambar 2.9 Luas sapuan turbin angin

(sumber : http://www.heiner-doerner-windenergie.de/ comp1.jpg) A=h.d (2.10)

2.8 Jumlah sudu (n)

Untuk turbin angin giromill, torque ripple dapat dikurangi jika jumlah

sudunya yang digunakan tiga atau lebih. Dilain sisi, variasi pembebanan yang

merata pada turbin angin diperoleh apabila menggunakan sudu yang berjumlah tiga

atau lebih. Untuk jenis micro vertical axis wind turbine jumlah sudu optimal yang

bias digunakan pada umumnya yaitu tiga sudu .

2.9 Solidity

Solidity adalah perbandingan antara luas sudu dengan luas sapuan rotor.

Solidity dapat dihitung menggunakan persamaan,

Solidity=𝐵𝑙𝑎𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑎

= 𝑛𝑥𝑐

𝑅𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝐷 (2.11)

dengan D adalah diameter turbin angin, n adalah jumlah sudu dan c adalah panjang

chord sudu turbin angin (Kokas dkk, 2004).

Nilai solidity berpengaruh pada material yang digunakan untuk membuat

turbin angin dikarenakan berubahnya luasan turbin angin, kecepatan putar turbin

angin semakin meningkat begitu juga sebaliknya, kemudian torsi yang dihasilkan

oleh turbin angin akan semakin tinggi apabila niali solidity juga meningkat (Kirke,

1998).


http://www.heiner-doerner-windenergie.de/

19

2.10 Tinjauan Pustaka

Giromill sangat terkenal untuk bentuk dan desain sudu yang sederhana

(Mathew, 2006), perbedaan turbin angin giromill dengan Darrieus terletak pada

sudu yang melengkung dari sumbu atas dan bawah, untuk perbedaan dengan H-

Rotor adalah batang penyangga sudu yang diletakan diporos utama. Beberapa

penelitian yang dilakukan dengan turbin angin giromill menggunakan bentuk sudu

airfoil yang simetris seperti NACA 0015 dan NACA 0018, mendapatkan daya output

yang besar di tip speed ratio (λ) yang rendah (Prathamesh Despande et al , 2013).

Cara kerja turbin angin giromil berbeda dengan turbin angin Darrieus, angin yang

datang akan langsung mendorong sudu, sudu yang aerodinamis akan lebih

berpengaruh terhadap gaya dorong sudu (Richard Smith, 2007).

Pada tahun 2010 telah dilakukan penelitian mengenai unjuk kerja kincir angin

giromill dengan sudu NACA 0024, NACA 4420 dan NACA 4520. Penelitian ini

dilakukan oleh El-Samanaudy, Ghorab dan Youssef meneliti tentang pengaruh

variasi sudu pemasangan, jumlah sudu dan panjang chord. Dalam penelitian ini

didapatkan koefisien daya maksimal sebesar 25% pada tip speed ratio 1,4 dengan

menggunakan sudu tipe airfoil simetris NACA 0024 dengan variasi sudu

pemasangan 10˚, panjang chord 15 cm dan menggunakan empat sudu. Pada

penggunaan sudu non simetris NACA 4420 menghasilkan koefisien daya maksimal

16% pada tip speed ratio 1,2 dan pada pengujian sudu airfoil NACA 4520 diperoleh

koefisien daya maksimal 13% pada tip speed ratio 1,1.

Untuk membandingkan efek sudu airfoil NACA 4420 dibandingkan NACA

0024 pada parameter yang sama dengan radius turbin 40 cm, panjang chord 15 cm,

sudut pitch 10˚ dan empat bilah. Koefisien daya maksimal yang diperoleh adalah

15% sehingga pengaruh dari jumlah sudu telah diteliti dengan menggunakan dua,

tiga dam empat bilah pada sudut Pitch 0˚ dan parameter yang sama dengan ratio

turbin 40 cm, panjang chord 15 cm dan tip airfoil NACA 0024. Daya maksimal yang

diperoleh menurun secara signifikan saaat menurunkan jumlah pisau dari empat

menjadi dua bilah. Dalam penelitian yang dilakukan oleh El-Samanaudy, Ghorab

dan Yosef dapat disimpulkan bahwa, penggunaan sudu airfoil simetris


20

menghasilkan koefisien yang lebih tinggi dibandingkan dengan sudu airfoil non

simetris.

Pada tahun 2016, B. Maswasano Gautama meneliti tentang turbin angin

giromill dengan variasi jumlah sudu dan diameter model airfoil (NACA 0015)

dengan panjang chord 15 cm. Dalam penelitian ini diperlukan kecepatan angin yang

cukup besar yaitu 8,5 m/s untuk memutar turbin angin untuk mencapai daya

maksimal 13%.

Pada penelitian yang dilakukan oleh Indra Siregar pada tahun 2012

menggunakan tipe turbin angin H-Rotor dengan metode penampang airfoil NACA

0018 variasi penelitian dalam kecepatan angin 3 m/s dan 2,67% dan sudu pitch

angel 15°, 20°, 25° dengan pembebanan 300, 200, dan 50 gram. Pada penelitian ini

diperoleh koefisien daya maksimum 7,8 % pada tip speed ratio(λ) 1,25 dengan

variasi kecepatan angin 3 m/s menggunakan tiga sudu dan pada pitch angel 15°.


BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Objek Penelitian

Objek penelitian yang digunakan merupakan model turbin angin kombinasi

tipe Savonius dan giromill. Perancangan sudu yang dilakukan menggunakan model

NACA 0024 dengan panjang chord 18 cm. Pemilihan model sudu airfoil NACA

tersebut dikarenakan bentuk yang simetris. Menurut penelitian yang dilakukan

Samanaudy, Ghorab dan Youssef model turbin angin tipe giromill menggunakan

sudu airfoil simetris memiliki efisiensi yang lebih tinggi dibanding yang non

simetris. Turbin angin Savonius dirancang berfungsi untuk membantu perputaran

awal turbin angin pada kecepatan yang rendah. Turbin Savonius dirancang

memiliki diametar 60 cm dengan tinggi 60 cm. Dibawah ini merupakan

perancangan model turbin angin tipe kombinasi Savonius dan giromill yang

ditunjukan Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Rancangan model turbin angin

kombinasi Savonius dan giromill

21


22

3.2 Alat dan Bahan Pembuatan Turbin Angin

Dalam proses pembuatan turbin angin model kombinasi Savonius dan

giromill adalah :

3.2.1 Alat

Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan turbin angin model

kombinasi Savonius dan giromill adalah:

a. Mistar Besi dan Meteran

b. Gunting Galvanum

c. Mesin Bor

d. Obeng

e. Palu

f. Pisau Cutter

g. Kunci Pas

h. Kapi

i. Lakban dan Paper Tape

j. Sekrup

k. Mur

l. Baut

m. Ring

n. Plat Aluminium

o. Karet

3.2.2 Bahan

a. ply wood atau papan triplek

b. Kayu Pinus

c. Pipa Aluminium dan Pipa Stainless

d. Pipa Besi

e. Galvanum

f. Kawat

g. Lem

h. Amplas


23

3.2.3 Alat Bantu Penelitian

Dalam proses pengambilan data, diperlukan alat bantu, antara lain sebagai

berikut:

a. Anemometer

Anemometer digunakan sebagai alat pengukur kecepatan angin, satuan dapat

di sesuaikan dengan kebutuhan. Dalam penelitian ini menggunakan satuan m/s.

Gambar 3.2 menujukan anemometer.

Gambar 3.2 Anemometer

b. Tachometer

Tachometer digunakan sebagai pengukur kecepatan putar poros turbin angin

dengan satuan yang dapat diatur sesuai kebutuhan, untuk penelitian ini

menguunakan satuan rpm. Seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.3


24

Gambar 3.3 Takometer

c. Neraca Pegas

Neraca pegas digunakan untuk mengukur gaya pengimbang saat dilakukan

pembebanan dengan mekanisme pengereman, dalam penelitian digunakan satuan

Newton (N). Gambar menampilkan neraca pembebanan yang digunakan dalam

penelitian.

Gambar 3.4 Neraca Pegas


25

d. Mekanisme Pembebanan

Poros Turbin yang berputar diberi pembebanan, pembebanan berupa

mekanisme pengereman, dimana karet beban diberikan pada bagian tuas.

Mekanisme pembebanan dilakunan berangsur hingga turbin angina berhenti

berputar. Seperti ditunjukan pada Gambar 3.5

Gambar 3.5 Mekanisme pengereman tampak luar

e. Fan Blower

Fan Blower berfungsi sebagai penyedia daya angin (menggantikan angin

yang ada di alam) memberikan hembusan udara. Dengan menggunakan fan blower

kecepatan putar dapat diatur menggunakan invertor untuk mengatur kecepatan

angin. Kecepatan angin dapat ditingkatkan kecepatan putarnya ataupun di turunkan

tingkat kecepatan putarnya. Gambar 3.6 menunjukan Fan Blower.


26

Gambar 3.6 Fan Blower

3.3 Variasi Penelitian

Variasi penelitian yang digunakan adalah:

a. Variasi diameter sudu 70 cm, 75 cm, dan 80 cm menggunakan bentuk airfoil

simetris NACA 0024.

b. Variasi pembebanan dari tanpa beban hingga beban maksimal yang dapat

diterima turbin angin.

Variasi yang dicatat adalah :

a. Diameter turbin angin (m).

b. Kecepatan putar turbin angin (rpm).

c. Beban pengimbang (N).

3.4 Metodologi Penelitian

Penelitian dilakukan dengan cara eksperimen, yang dilakukan di

Laboratorium Konversi Energi Teknik Mesin, Faskultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. NACA yang digunakan dalam penelitian

memiliki penampang airfoil 0024 dengan panjang chord 18 cm, Seperti ditunjukan

dalam Gambar 3.7


27

Seris A (thickness) B (Chord)

NACA 0024 4,32cm 18 cm

Gambar 3.7 Ukuran airfoil NACA 0024 seri 4 digit dengan

panjang chord 18 cm.

3.5 Tata Cara Penelitan

3.5.1 Alur Pelaksanaan Penelitian

Alur penelitian mengikuti alur penelitian seperti diagram alir yang tertera

pada diagram alir Gambar 3.8


28

Uji coba turbin angin

Benar

Pengujian dan pengambilan data (kecepatan angin,

kecepatan putar turbin angin dan beban pengimbang)

Perakitan model turbin angin kombinasi tipe

Savonius dan giromill

Persiapan komponen turbin angin, bahan,

dan alat ukur Ulang

Pengolahan data untuk mengetahui hubungan antara tip

speed ratio dengan koefisien daya.

Pembuatan skripsi

Selesai

Gambar 3.8 Alur pelaksanaan penelitian

Mulai

Perancangan model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan

giromill dengan bentuk sudu NACA 0024 panjang chord 18

cm variasi diameter 70 cm, 75 cm, 80 cm


29

3.5.2 Perancangan Turbin Angin Kombinasi Savonius dan Giromill

Model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill yang dibuat

memiliki ketentuan sebagai berikut sepeti ditunjukan pada Gambar 3.9

3.5.2.1 Turbin Giromill

a. Diameter turbin angin giromill : 70 cm, 75 cm, 80 cm.

b. Tinggi turbin angin : 80 cm.

c. Bentuk sudu : NACA 0024.

d. Panjang sudu chord : 18 cm.

3.5.2.2 Kincir Savonius

a. Diameter turbin angin Savonius : 60 cm.

b. Tinggi turbin angin : 60 cm.

Gambar 3.9 Rancangan model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill

dengan tiga variasi diameter.


30

3.5.3 Pembuatan Turbin Angin Model Kombinasi Savonius dan Giromill

Langkah-Langkah yang dilakukan dalam proses pembuatan model turbin

angin model kombinasi Savonius dan giromill:

a. Pembelian material dan bahan bahan yang akan digunakan sebagai model

turbin angin kombinasi Savonius dan giromill.

b. Pembuatan pola dan pemotongan pada papan kayu, papan triplek yang akan

digunakan sebagai turbin angin.

c. Pengeliman papan triplek yang akan digunakan sebagai dudukan pada model

turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill.

d. Pengamplasan papan kayu yang telah di lem agar didapatkan papan yang halus

yang dapat mempermudah dalam proses pengecetan.

e. Pengeboran sudu, papan, plat aluminium yang sudah di cutting.

f. Pemasangan pipa aluminium dan pipa Stainless pada NACA 0024 chord 18 cm.

Seperti yang ditunjukan dalam Gambar 3.10 Pemasangan pipa aluminium dan

pipa Stainless pada NACA

Gambar 3.10 Pemasangan pipa aluminium dan pipa Stainless pada NACA

g. Pemasangan triplek pada konstruksi sudu NACA 0024 chord 18 cm. Seperti

yang ditunjukan dalam Gambar 3.11 pemasangan triplek pada konstruksi

NACA.


31

Gambar 3.11 Pemasangan triplek pada konstruksi NACA

h. Pemasangan galvanum pada sudu berpenampang lintang NACA 0024 panjang

chord 18 cm. Gambar 3.12 menampilkan proses pemasangan seng pada sudu.

Gambar 3.12 Peroses pemasangan galvanum pada sudu NACA

i. Pemasangan plat aluminium dengan sudu berpenampang NACA 0024 panjang

chord 18 cm. seperti ditunjukan pada Gambar 3.13.


32

Gambar 3.13 Pemasangan plat aluminium dengan sudu NACA

j. Pembuatan plat besi penyangga pada turbin angin giromill dan pengeboran plat

besi penyangga.

k. Pemotongan tromol sepeda yang akan digunakan pada dudukan freewheel pada

turbin angin Savonius.

l. Pembuatan turbin Savonius dengan memasang seng pada papan triplek

setengah lingkaran. Seperti ditunjukan pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Sudu kincir Savonius


33

m. Pemasangan freewhell pada bantalan kayu Savonius, dan perakitan Savonius

n. Pengelasan freewhell dengan batang besi

o. Pengecetan model turbin angin kombinasi tipe tipe Savonius dan giromill.

p. Perangkaian turbin angin Savonius dan turbin angin giromill.

3.5.4 Sistematis Pengambilan Data

Untuk mempermudah memahami proses pengambilan data pada model turbin

angin kombinasi tipe Savonius dan giromill, disajikan skematis peletakan alat ukur

saat pengambilan data seperti pada Gambar 3.15

Gambar 3.15 Skema pengujian turbin angin kombinasi Savonius dan giromill

Keterangan pada Gambar 3.15

a. Fan Blower

Angin yang berada dibelakang fan blower dihembuskan ke depan dengan

Fan Blower. Sehingga angin berhembus dari fan blower menuju turbin angin.

Kecepatan putar fan blower dapat diatur dengan invertor.

b. Tiang anemometer

Angin yang berhembus dapat dideteksi kecepatannya dengan indikator

Anemometer. Diusahakan kecepatan angin yang berhembus sesuai dengan

kecepatan angin yang diinginkan dalam pengambilan data.

c. Sistim pengereman


34

Poros turbin angin yang berputar diberi mekanisme pengereman, adanya

pengereman menyebabkan torsi, besarnya torsi dapat dihitung dengan cara gaya

tangensial dikali panjang lengan torsi. Besarnya gaya tangensial dapat dilihat pada

neraca pegas. Mekanisme pembebanan yang dilakukan berangsur-angsur hingga

turbin angin berhenti.

3.5.5 Prosedur Pengambilan Data

Prosedur yang dilakukan untuk mendapatkan data dalam penelitian adalah

sebagai berikut :

a. Pengambilan data dilakukan di Laboratorium Konversi Energi, Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Pengambilan data dilakukan secara bergantian sesuai variasi yang digunakan

yaitu model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill menggunakan

sudu airfoil berpenampang lintang NACA 0024 panjang chord 18 cm diameter

70 cm, 75 cm, 80 cm. Kecepatan angin yang digunakan 7,5 m/s.

b. Meletakan alat bantu penelitian pada tempat yang sudah ditentukan, seperti

memasang anemometer dan diletakan didepan turbin angin.

c. Menyalakan fan blower lalu untuk mendapatkan kecepatan angin 7,5 m/s

dengan cara mengatur inverter untuk menambah atau mengurangi kecepatan

putar fan blower.

d. Jika kecepatan angin sudah sesuai langkah selanjutnya mengatur sistim

pembebanan.

e. Untuk menambah pembebanan dilakukan dengan cara penamenambah karet

beban.

f. Jika semua dianggap sudah sesuai dengan keinginan lakukan pengambilan

data.

g. Lakukan pengambilan data kecepatan putar poros turbin angin (n) setiap

dilakukan penambahan beban, pengukuran dilakukan pada bagian poros yang

sudah diberi lakban aluminium foil dengan menggunakan tachometer.

h. Lakukan pengambilan data pengukuran beban (N) dari tanpa beban (beban nol)

hingga beban maksimal atau hingga turbin angin berhenti.

i. Lakukan pengulangan pengujian hingga 3 kali.


35

j. Selanjutnya lakukan pengulangan dari langkah (d) hingga (j) dengan variasi

diameter turbin yang berbeda.

3.6 Cara Pengolahan Data dan Menampilkan Hasil

Cara yang digunakan untuk mengolah data dan menampilkan hasil adalah

sebagai berikut:

a. Data yang diperoleh dari hasil penelitian dimasukan ke dalam Tabel 3.1

b. Jika gaya pengimbang sudah diketahui dan jarak lengan torsi sudah di ketahui

maka torsi (N.m) dapat dicari dengan Persaman (2.6).

c. Setelah kecepatan angin (v) sudah didapatkan dari pengukuran menggunakan

anemometer dan luas penampang turbin angin (A) sudah didapat maka daya

angin (Pin) maka dapat dihitung dengan persaman (2.5).

d. Untuk mengetahui daya turbin angin (Pout) terlebih dahulu harus menghitung

kecepatan sudu (ω), selanjutnya dapat dikali dengan beban torsi (N.m).

e. Dengan membandingkan kecepatan yang terjadi pada ujung sudu (vt) dengan

kecepatan angin (v) dapat digunakan untuk menghitung tip speed ratio (λ)

sesuai dengan Persaman (2.9).

f. Untuk menghitung koefisien daya dapat dilakukan dengan cara

membandingkan daya turbin angin (Pout) dengan daya angin (Pin).

g. Jika perhitungan sudah selesai dilakukan maka dapat dilakukan pembuatan

grafik untuk mengetahui karakteristik turbin angin.


BAB IV

HASIL PENELITIAN, PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian

Dalam penelitian model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill

berpenampang lintang NACA 0024 panjang chord 18 cm untuk variasi diameter

turbin angin giromil 70 cm, 75 cm, 80 cm mendapati hasil data meliputi putaran

poros (rpm) dan gaya pengimbang (N).

Penelitian ini dilakukan dengan tiga kali pengambilan data pada setiap

variasi, setelah itu dilakukan perhitungan rata-rata pada setiap variasi. Untuk hasil

rata-rata model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan diameter

80 cm NACA 0024 chord 18 cm disajikan pada Tabel 4.1, hasil rata-rata model

turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan diameter 75 cm NACA

0024 chord 18 cm disajikan pada Tabel 4.2. hasil rata-rata model turbin angin

kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan diameter 70 cm NACA 0024 chord 18

cm disajikan pada Tabel 4.3.

Dalam pengambilan data untuk mengetahui gaya pengimbang dilakukan

mengunakan neraca pegas dengan satuan newton (N) dengan toleransi pengukuran

0,01 newton (N).

Tabel 4.1 Hasil pengambilan data model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan

giromill dengan diameter 80 cm NACA 0024 chord 18 cm panjang lengan

torsi 20 cm kecepatan angin 7,5 m/s

No.

Gaya Pengimbang [N]

Putaran Poros [rpm]

1

0,00 235

0,00 231

0,00 232

2

0,60 214

0,60 216

0,60 218

36


37


giromill dengan diameter 80 cm NACA 0024 chord 18 cm panjang

lengan torsi 20 cm kecepatan angin 7,5 m/s (lanjutan)

No.

Gaya Pengimbang [N]

Putaran Poros [rpm]

3

0,75 213

0,75 212

0,75 211

4

0,85 210

0,85 211

0,85 205

5

0,95 208

0,95 207

0,95 201

6

1,15 204

1,15 202

1,15 194

7

1,25 192

1,25 194

1,25 191

8

1,30 192

1,30 192

1,30 187

9

1,45 181

1,45 178

1,45 179

10

1,65 178

1,65 178

1,65 173

11

1,70 174

1,70 173

1,70 170

12

1,80 154

1,80 163

1,80 160

13

1,85 149

1,85 160

1,85 156


38


giromill dengan diameter 80 cm NACA 0024 chord 18 cm panjang


No.

Gaya Pengimbang [N]

Putaran Poros [rpm]

14

2,05 148

2,05 153

2,05 153

15

2,15 142

2,15 145

2,15 144

16

2,50 136

2,50 144

2,50 145

17

2,65 120

2,65 133

2,65 130

18

2,70 111

2,70 128

2,70 128

19

2,80 82

2,80 114

2,80 117

20

2,85 59

2,85 106

2,85 114


39


dan giromill dengan diameter 75 cm NACA 0024 chord 18 cm panjang

lengan torsi 20 cm kecepatan angin 7,5 m/s

No.

Gaya Pengimbang [N]

Putaran Poros [rpm]

1

0,00 236

0,00 238

0,00 239

2

0,70 218

0,70 219

0,70 213

3

1,10 203

1,10 195

1,10 194

4

1,30 197

1,30 189

1,30 183

5

1,35 194

1,35 181

1,35 178

6

1,50 179

1,50 170

1,50 169

7

1,60 169

1,60 160

1,60 163

8

1,65 157

1,65 161

1,65 157

9

2,15 129

2,15 137

2,15 140

10

2,20 126

2,20 134

2,20 137


40




No

Gaya Pengimbang [N]

Putaran Poros [rpm]

11

2,25 109

2,25 133

2,25 136

12

2,30 97

2,30 125

2,30 133

13

2,35 83

2,35 119

2,35 124

14

2,40 33

2,40 109

2,40 121



lengan torsi 20 cm kecepatan angin 7,5 m/s

No

Gaya Pengimbang [N]

Putaran Poros [rpm]

1

0,00 241

0,00 241

0,00 240

2

0,70 210

0,70 204

0,70 217

3

0,85 209

0,85 200

0,85 210


41




No

Gaya Pengimbang [N]

Putaran Poros [rpm]

4

0,95 204

0,95 199

0,95 201

5

1,05 196

1,05 196

1,05 191

6

1,10 187

1,10 191

1,10 190

7

1,20 174

1,20 165

1,20 188

8

1,30 161

1,30 157

1,30 179

9

1,95 136

1,95 134

1,95 135

10

2,00 123

2,00 132

2,00 128

11

2,05 117

2,05 112

2,05 112

12

2,10 106

2,10 99

2,10 98


42




No

Gaya Pengimbang [N]

Putaran Poros [rpm]

13

2,15 103

2,15 88

2,15 91

14

2,20 78

2,20 67

2,20 48

15

2,25 49

2,25 53

2,25 32

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan

Dalam perhitungan data diambil dari Tabel 4.1 pada langkah percobaan

pertama dan pembebanan tujuh. Sedangkan untuk pengolahan data menggunakan

beberapa asumsi untuk mempermudah dalam proses perhitungan, sebagai berikut:

a. Panjang lengan torsi :20 cm

b. Masa jenis udara :1,18 kg/m³

c. Luas tangkap angin :0,640 m²

d. Kecepatan angin :7,5 m/s

4.2.1 Perhitungan Torsi

Dalam perhitungan torsi sebagai contoh diambilkan data pada Tabel 4.1

pembebanan ke tujuh dan langkah percobaan pertama dalam percobaan turbin angin

dengan variasi diameter 80 cm NACA 0024 chord 18 cm. Data yang diperoleh gaya

pengimbang (F) sebesar 1,25 N dan panjang lengan torsi (l) 0,2 m.


43

Torsi dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.6) sebagai berikut:

T =F.l

=(1,25N).(0,2m)

=0,25 N.m

Jadi torsi yang dihasilkan pada percobaan tersebut adalah 0,25 N.m

4.2.2 Perhitungan Daya Angin

Dalam perhitungan daya angin, sebagai contoh diambil dari data Tabel 4.1

langkah percobaan pertama dan pembebanan ketujuh dalam percobaan turbin angin

dengan variasi diameter 80 cm NACA 0024 chord 18 cm. Pada percobaan ini

diketahui luas tangkap angin (A) sebesar 0,640 m², kecepatan angin (v) 7,5 m/s dan

massa jenis udara (ρ) 1,18 kg/m³. Jika sudah diketahui variasi tersebut maka daya

angin dapat dihitung sesuai Persamaan (2.5) sebagai berikut:

Pin=1ρAv³

2

=(1).(1,18

kg).(0,640 m²).(7,5

m)

3

2 m³ s

=159,3 watt

Jadi daya yang dihasilkan sebesar 159,3 watt

4.2.3 Perhitungan Daya Turbin Angin

Untuk menghitung daya turbin angin data yang digunakan diambil pada Tabel

4.1 langkah percobaan pertama dan pembebanan tujuh dalam percobaan turbin

angin dengan variasi diameter 80 cm NACA 0024 chord 18 cm. Diperoleh

kecepatan putar poros (n) sebesar 192 rpm. Untuk mengetahui besarnya daya turbin

angin terlebih dahulu mengetahui kecepatan sudu turbin angin (ω) dan Torsi (T)

sebesar 0,25 N.m, jika sudah diketahui semua variabel dapat dihitung sesuai

Persamaan (2.7) sebagai berikut :

Pout =T (2.π.n

) 60

=0,25. π.n

( ) 30

=0,25.(π.192

) 30

=5,02 watt


44

Jadi daya turbin angin yang dihasilkan sebesar 5,02 watt

4.2.4 Perhitungan Tip Speed Ratio

Untuk menghitung tip speed ratio data diambil dari Tabel 4.1 langkah

percobaan pertama dan pembebanan ketujuh dalam percobaan turbin angin dengan

variasi diameter 80 cm NACA 0024 chord 18 cm. Diperoleh jari-jari turbin angin

(r) sebesar 0,40 cm, kecepatang putar poros turbin angin (n) sebesar 192 rpm dan

kecepatan angin (v) sebesar 7,5 m/s. Untuk mengetahui nilai tip speed ratio (λ)

dapat dihitung sebagai berikut dengan persamaan (2.9) sebagai berikut: 𝜋𝑟𝑛

λ = 30.𝑣

=𝜋.0,40.192

30.7,5

=1,07

Jadi tip speed ratio yang dihasilkan sebesar 1,07

4.2.5 Perhitungan Koefisien Daya

Dalam perhitungan koefisien daya (Cp) data diambil dari Tabel 4.1 langkah

percobaan pertama dan pembebanan ketujuh dalam dalam percobaan turbin angin

dengan variasi diameter 80 cm NACA 0024 chord 18 cm. Diperoleh nilai daya angin

(Pin) sebesar 159,3 watt dan daya turbin angin (Pout) sebesar 5,02 watt. Untuk

menghitung nilai koefisien daya (Cp) dapat dilakukan sesuai persamaan (2.8)

sebagai berikut:

Cp =𝑃𝑜𝑢𝑡

100% 𝑃𝑖𝑛

=5,02

100% 159,3

=3,15%

Jadi koefisien daya yang dihasilkan sebesar 3.15%


45

4.3 Hasil Perhitungan

Tabel 4.4 Data hasil perhitungan model turbin angin kombinasi tipe Savonius


pada kecepatan angin 7,5 m/s.

No

Gaya

Pengimbang

(F)

Putaran

Poros (n)

Kecepatan

sudut (ω)

Beban

torsi

(T)

Daya

output

Pout

Tip

speed

ratio (λ)

Koefisien

daya Cp

(N) (rpm) (rad/s) N.m watt (%)

1

0,00 235 24,6 0 0,00 1,31 0,000

0,00 231 24,2 0 0,00 1,29 0,000

0,00 232 24,3 0 0,00 1,30 0,000

2

0,60 214 22,4 0,12 2,69 1,19 1,687

0,60 216 22,6 0,12 2,71 1,21 1,703

0,60 218 22,8 0,12 2,74 1,22 1,719

3

0,75 213 22,3 0,15 3,34 1,19 2,099

0,75 212 22,2 0,15 3,33 1,18 2,089

0,75 211 22,1 0,15 3,31 1,18 2,080

4

0,85 210 22,0 0,17 3,74 1,17 2,346

0,85 211 22,1 0,17 3,75 1,18 2,357

0,85 205 21,5 0,17 3,65 1,14 2,290

5

0,95 208 21,8 0,19 4,14 1,16 2,597

0,95 207 21,7 0,19 4,12 1,16 2,584

0,95 201 21,0 0,19 4,00 1,12 2,509

6

1,15 204 21,4 0,23 4,91 1,14 3,083

1,15 202 21,1 0,23 4,86 1,13 3,053

1,15 194 20,3 0,23 4,67 1,08 2,932

7

1,25 192 20,1 0,25 5,02 1,07 3,154

1,25 194 20,3 0,25 5,08 1,08 3,187

1,25 191 20,0 0,25 5,00 1,07 3,137

8

1,30 192 20,1 0,26 5,22 1,07 3,280

1,30 192 20,1 0,26 5,22 1,07 3,280

1,30 187 19,6 0,26 5,09 1,04 3,195

9

1,45 181 18,9 0,29 5,49 1,01 3,449

1,45 178 18,6 0,29 5,40 0,99 3,392

1,45 179 18,7 0,29 5,43 1,00 3,411

10

1,65 178 18,6 0,33 6,15 0,99 3,859

1,65 178 18,6 0,33 6,15 0,99 3,859

1,65 173 18,1 0,33 5,98 0,97 3,751


46

Tabel 4.4 Data hasil perhitungan model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan

giromill dengan diameter 80 cm bentuk sudu airfoil NACA 0024 pada

kecepatan angin 7,5 m/s.

No

Gaya

Pengimbang

(F)

Putaran

Poros (n)

Kecepatan

sudut (ω)

Beban

torsi (T)

Daya

output

Pout

Tip

speed

ratio (λ)

Koefisien

daya Cp

(N) (rpm) (rad/s) N.m Watt (%)

11

1,70 174 18,2 0,34 6,19 0,97 3,887

1,70 173 18,1 0,34 6,16 0,97 3,865

1,70 170 17,8 0,34 6,05 0,95 3,798

12

1,80 154 16,1 0,36 5,80 0,86 3,643

1,80 163 17,1 0,36 6,14 0,91 3,856

1,80 160 16,7 0,36 6,03 0,89 3,785

13

1,85 149 15,6 0,37 5,77 0,83 3,622

1,85 160 16,7 0,37 6,20 0,89 3,890

1,85 156 16,3 0,37 6,04 0,87 3,792

14

2,05 148 15,5 0,41 6,35 0,83 3,987

2,05 153 16,0 0,41 6,57 0,85 4,122

2,05 153 16,0 0,41 6,57 0,85 4,122

15

2,15 142 14,9 0,43 6,39 0,79 4,012

2,15 145 15,2 0,43 6,53 0,81 4,097

2,15 144 15,1 0,43 6,48 0,80 4,068

16

2,50 136 14,2 0,5 7,12 0,76 4,468

2,50 144 15,1 0,5 7,54 0,80 4,731

2,50 145 15,2 0,5 7,59 0,81 4,764

17

2,65 120 12,6 0,53 6,66 0,67 4,179

2,65 133 13,9 0,53 7,38 0,74 4,631

2,65 130 13,6 0,53 7,21 0,73 4,527

18

2,70 111 11,6 0,54 6,27 0,62 3,938

2,70 128 13,4 0,54 7,23 0,71 4,541

2,70 128 13,4 0,54 7,23 0,71 4,541

19

2,80 82 8,6 0,56 4,81 0,46 3,017

2,80 114 11,9 0,56 6,68 0,64 4,195

2,80 117 12,2 0,56 6,86 0,65 4,305

20

2,85 59 6,2 0,57 3,52 0,33 2,210

2,85 106 11,1 0,57 6,32 0,59 3,970

2,85 114 11,9 0,57 6,80 0,64 4,269


47

Tabel 4.5 Data hasil perhitungan model turbin angin kombinasi tipe Savonius


pada kecepatan angin 7,5 m/s.

No

Gaya

Pengimbang

(F)

Putaran

Poros (n)

Kecepatan

sudut (ω)

Beban

torsi (T)

Daya

output

Pout

Tip

speed

ratio (λ)

Koefisien

daya Cp


1

0,00 236 24,7 0 0,00 1,24 0,000

0,00 238 24,9 0 0,00 1,25 0,000

0,00 239 25,0 0 0,00 1,25 0,000

2

0,70 218 22,8 0,14 3,19 1,14 2,139

0,70 219 22,9 0,14 3,21 1,15 2,149

0,70 213 22,3 0,14 3,12 1,11 2,090

3

1,10 203 21,2 0,22 4,67 1,06 3,130

1,10 195 20,4 0,22 4,49 1,02 3,007

1,10 194 20,3 0,22 4,47 1,02 2,991

4

1,30 197 20,6 0,26 5,36 1,03 3,590

1,30 189 19,8 0,26 5,14 0,99 3,444

1,30 183 19,2 0,26 4,98 0,96 3,335

5

1,35 194 20,3 0,27 5,48 1,02 3,671

1,35 181 18,9 0,27 5,12 0,95 3,425

1,35 178 18,6 0,27 5,03 0,93 3,368

6

1,50 179 18,7 0,3 5,62 0,94 3,764

1,50 170 17,8 0,3 5,34 0,89 3,574

1,50 169 17,7 0,3 5,31 0,88 3,553

7

1,60 169 17,7 0,32 5,66 0,88 3,790

1,60 160 16,7 0,32 5,36 0,84 3,588

1,60 163 17,1 0,32 5,46 0,85 3,656

8

1,65 157 16,4 0,33 5,42 0,82 3,631

1,65 161 16,9 0,33 5,56 0,84 3,724

1,65 157 16,4 0,33 5,42 0,82 3,631

9

2,15 129 13,5 0,43 5,81 0,68 3,888

2,15 137 14,3 0,43 6,17 0,72 4,129

2,15 140 14,7 0,43 6,30 0,73 4,219

10

2,20 126 13,2 0,44 5,80 0,66 3,885

2,20 134 14,0 0,44 6,17 0,70 4,132

2,20 137 14,3 0,44 6,31 0,72 4,225


48




No

Gaya

Pengimbang

(F)

Putaran

Poros (n)

Kecepatan

sudut (ω)

Beban

torsi (T)

Daya

output

Pout

Tip

speed

ratio

(λ)

Koefisien

daya Cp


11

2,25 109 11,4 0,45 5,13 0,57 3,438

2,25 133 13,9 0,45 6,26 0,70 4,195

2,25 136 14,2 0,45 6,41 0,71 4,289

12

2,30 97 10,2 0,46 4,67 0,51 3,127

2,30 125 13,1 0,46 6,02 0,65 4,030

2,30 133 13,9 0,46 6,40 0,70 4,288

13

2,35 83 8,7 0,47 4,08 0,43 2,734

2,35 119 12,5 0,47 5,85 0,62 3,920

2,35 124 13,0 0,47 6,10 0,65 4,085

14

2,40 33 3,5 0,48 1,66 0,17 1,110

2,40 109 11,4 0,48 5,48 0,57 3,667

2,40 121 12,7 0,48 6,08 0,63 4,071




No

Gaya

Pengimbang

(F)

Putaran

Poros

(n)

Kecepatan

sudut (ω)

Beban

torsi

(T)

Daya

output

Pout

Tip

speed

ratio

(λ)

Koefisie

n daya

Cp


1

0,00 241 25,2 0 0,00 1,18 0,000

0,00 241 25,2 0 0,00 1,18 0,000

0,00 240 25,1 0 0,00 1,17 0,000

2

0,70 210 22,0 0,14 3,08 1,03 2,208

0,70 204 21,4 0,14 2,99 1,00 2,145

0,70 217 22,7 0,14 3,18 1,06 2,281

3

0,85 209 21,9 0,17 3,72 1,02 2,668

0,85 200 20,9 0,17 3,56 0,98 2,553

0,85 210 22,0 0,17 3,74 1,03 2,681


49




No

Gaya

Pengimbang

(F)

Putaran

Poros (n)

Kecepatan

sudut (ω)

Beban

torsi

(T)

Daya

output

Pout

Tip

speed

ratio (λ)

Koefisien

daya Cp


4

0,95 204 21,4 0,19 4,06 1,00 2,911

0,95 199 20,8 0,19 3,96 0,97 2,839

0,95 201 21,0 0,19 4,00 0,98 2,868

5

1,05 196 20,5 0,21 4,31 0,96 3,091

1,05 196 20,5 0,21 4,31 0,96 3,091

1,05 191 20,0 0,21 4,20 0,93 3,012

6

1,10 187 19,6 0,22 4,31 0,91 3,089

1,10 191 20,0 0,22 4,40 0,93 3,155

1,10 190 19,9 0,22 4,38 0,93 3,139

7

1,20 174 18,2 0,24 4,37 0,85 3,136

1,20 165 17,3 0,24 4,14 0,81 2,974

1,20 188 19,7 0,24 4,72 0,92 3,388

8

1,30 161 16,9 0,26 4,38 0,79 3,143

1,30 157 16,4 0,26 4,27 0,77 3,065

1,30 179 18,7 0,26 4,87 0,87 3,495

9

1,95 136 14,2 0,39 5,55 0,66 3,983

1,95 134 14,0 0,39 5,47 0,65 3,924

1,95 135 14,1 0,39 5,51 0,66 3,954

10

2,00 123 12,9 0,4 5,15 0,60 3,694

2,00 132 13,8 0,4 5,53 0,64 3,965

2,00 128 13,4 0,4 5,36 0,63 3,845

11

2,05 117 12,2 0,41 5,02 0,57 3,602

2,05 112 11,7 0,41 4,81 0,55 3,448

2,05 112 11,7 0,41 4,81 0,55 3,448

12

2,10 106 11,1 0,42 4,66 0,52 3,343

2,10 99 10,4 0,42 4,35 0,48 3,122

2,10 98 10,3 0,42 4,31 0,48 3,091

13

2,15 103 10,8 0,43 4,64 0,50 3,326

2,15 88 9,2 0,43 3,96 0,43 2,841

2,15 91 9,5 0,43 4,10 0,44 2,938


50




No

Gaya

Pengimbang

(F)

Putaran

Poros (n)

Kecepatan

sudut (ω)

Beban

torsi

(T)

Daya

output

Pout

Tip

speed

ratio (λ)

Koefisi

en daya

Cp


14

2,20 78 8,2 0,44 3,59 0,38 2,577

2,20 67 7,0 0,44 3,09 0,33 2,214

2,20 48 5,0 0,44 2,21 0,23 1,586

15

2,25 49 5,1 0,45 2,31 0,24 1,656

2,25 53 5,5 0,45 2,50 0,26 1,791

2,25 32 3,3 0,45 1,51 0,16 1,081

4.4 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan

Setelah data-data sudah diperoleh maka data tersebut akan dioleh kembali

dalam bentuk garfik untuk mengetahui hubungan antara kecepatan putar poros

turbin angin (n) dengan beban torsi (T) dan mengetahui hubungan antara koefisisen

daya (Cp) dengan tip speed ratio (λ). Grafik dibuat sesuai dengan variasi sudu yang

digunakan pada model turbin angin tipe giromill.

4.4.1 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan Pada Model Turbin Angin

Tipe Kombinasi Savonius dan Giromill Dengan Diameter 80 cm Bentuk

Sudu Airfoil NACA 0024.

a. Grafik hubungan torsi dengan kecepatan putar poros model turbin angin

kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan variasi diameter 80 cm bentuk

sudu airfoil NACA 0024.

Pada Gambar 4.1 dapat disimpulkan semakin besar gaya pengimbang yang

diberikan kepada turbin angin maka torsi yang dihasilkan semakin besar, sedangkan

kecepatan putar turbin angin akan berkurang seiring bertambahnya beban. Pada

penelitian model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan variasi

diameter 80 cm yang dilakukan pada kecepatan angin 7,5 m/s menghasilkan torsi

maksimal sebesar 0,57 N.m pada kecepatan putar 114 rpm sedangkan kecepatan

putar optimal mencapai 235 rpm pada saat tanpa beban.


51

250

200

150

100

50

0

0 0.1 0.2 0.3

Torsi ,T (N.m)

0.4 0.5 0.6

6

5

4

3

2

1

0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Tip speed ratio, λ


turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan

diameter 80 cm.

Cp = -13,004λ² + 19,684λ - 3,1015


pada model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill

dengan diameter 80 cm.

Kec

epata

n p

uta

r tu

rbin

, n

(rp

m)

Koef

isie

n D

aya,

Cp


52

b. Grafik hubungan tip speed ratio dengan koefisien daya turbin angin tipe

kombinasi Savonius dan giromill dengan variasi diameter 80 cm.

Pada Gambar 4.2 grafik hubungan tip speed ratio (λ) pada saat koefisien daya

(Cp) diperoleh persamaan Cp=-13,004λ2 + 19,684λ - 3,1015. Dari persaan

tersebut dapat digunakan untuk menegetahui nilai tip speed ratio pada saat

koefisien daya maksimal dengan cara sebagai berikut :

Cp =-13,004λ2 + 19,684λ - 3,1015

𝑑𝐶𝑝

𝑑 𝜆

=2(-13,004λ) + 19,684

0 =-26,008λ + 19,684

λ =19,684

26,008

=0,757

Setelah diketahui nilai tip speed ratio sebesar 0,757 maka dapat disubstisusikan

kedalam persamaan Cp =-13,004λ2 + 19,684λ - 3,1015 untuk mengetahui koefisien

daya maksimal.

Cp =-13,004λ2 + 19,684λ - 3,1015

=-13,004(0,757) 2 + 19,684(0,757) – 3,1015

=-7,451 + 14,900 – 3,1015

=4,35

Dari perhitungan tersebut diperoleh koefisien daya maksimal sebesar 4,35 %

Pada saat nilai tip speed ratio optimal sebesar 0,757.





kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan variasi diameter 75 cm bentuk

sudu airfoil NACA 0024.

Pada Gambar 4.3 saat disimpulkan semakin besar gaya pengimbang yang



53

300

250

200

150

100

50

0

0 0.1 0.2 0.3

Torsi, T (N.m)

0.4 0.5 0.6


penelitian model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill dengan variasi





turbin angin tipe kombinasi Savonius dan giromill dengan

diameter 75 cm.

Kec

epata

n P

uta

r T

urb

in, n

(rp

m)


54

5

4

3

2

1

0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Tip speed ratio, λ

Cp= -12,376λ² + 17,619λ- 2,1843


pada model turbin angin kombinasi Savonius dan giromill dengan

diameter 75 cm.

b. Grafik hubungan tip speed ratio dengan koefisien daya turbin angin tipe

kombinasi Savonius dan giromill dengan variasi diameter 75 cm.


(Cp) diperoleh persamaan Cp=-12,376λ2 + 17,619λ - 2,1843. Dari persaan tersebut

dapat digunakan untuk menegetahui nilai tips speed ratio pada saat koefisien daya

maksimal dengan cara sebagai berikut :

Cp =-12,376 λ 2 + 17,619 λ - 2,1843

𝑑𝐶𝑝

𝑑 𝜆

=2(-12,376) + 17,619

0 =-24,752 + 17,619

17,6195 λ =

24,752

= 0,712

Setelah diketahui nilai tip speed ratio sebesar 0,712 maka dapat

disubstisusikan kedalam persamaan Cp =-12,376λ 2 + 17,619λ - 2,1843 untuk

mengetahui koefisien daya maksimal.

Koef

isie

n d

aya,

Cp


55

Cp =-12,376 λ 2 + 17,619 λ - 2,1843

=-12,376(0,712)2 + 17,619(0,712) - 2,1843

=-6,274 + 12.544 – 2,1843

=4,09

Dari perhitungan tersebut diperoleh koefisien daya maksimal sebesar 4,09%






kombinasi Savonius dan giromill dengan variasi diameter 70 cm bentuk sudu

airfoil NACA 0024.

Pada Gambar 4.5 daat disimpulkan semakin besar gaya pengimbang yang



penelitian turbin angin model kombinasi Savonius dan giromill dengan variasi





56

300

250

200

150

100

50

0

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Torsi, T (N.m)

5

4

3

2

1

0

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Tip speed ratio, λ



70 cm.

Cp = -12,334λ² + 16,472λ - 1,7223



diameter 70 cm.

c. Grafik hubungan tip speed ratio dengan koefisien daya turbin angin tipe

kombinasi Savonius dan giromill dengan variasi diameter 70 cm


(Cp) diperoleh persamaan Cp= -12,334λ2 + 16,472λ - 1,7223. Dari persaan

Koef

isis

n d

aya,

Cp

Kec

epata

n p

uta

r tu

rbin

, n

(rp

m)


57

tersebut dapat digunakan untuk menegetahui nilai tips speed ratio pada saat

koefisien daya maksimal dengan cara sebagai berikut :

Cp =-12,334λ2 + 16,472λ - 1,7223

𝑑𝐶𝑝

𝑑 𝜆

=2(-12,334λ) + 16,472

0 =-24,668λ + 16,472

λ =16,472

24,668

= 0,668

Setelah diketahui nilai tip speed ratio sebesar 0,668 maka dapat disubstisusikan

kedalm persamaan Cp = -12,334λ2 + 16,472λ - 1,7223 untuk mengetahui koefisien

daya maksimal.

Cp =-12,334λ2 + 16,472λ - 1,7223`

=-12,334(0,668)2 + 16,472(0,668) - 1,7223

=-5,5037 + 11,003 – 1,722

= 3,78

Dari perhitungan tersebut diperoleh koefisien daya maksimal sebesar 3,78%


4.5 Grafik Perbandingan Tiga Variasi Diameter

Berikut merupakan grafik perbandingkan antara kecepatan putar poros turbin

angin (n) dengan beban torsi (T) dan mengetahui hubungan antara koefisien daya

(Cp) dengan tip speed ratio (λ). Dengan membandingkan tiga variasi diameter turbin

yang digunakan yaitu diameter 80 cm, 75 cm dan 70 cm.

4.5.1 Grafik Hubungan Torsi Dengan Kecepatan Putar Model Turbin Angin

Tipe Kombinasi Savonius Dan Giromill Dengan Tiga Variasi Diameter

Pada Gambar 4.7


58

300

250

200

150

100

50

0

turbin angin

diameter 80

cm turbin angin diameter 75 cm turbin angin diameter 70

cm

0 0.2 0.4 0.6

Torsi, T (N.m)

Gambar 4.7 Grafik hubungan torsi dengan kecepatan putar turbin angin untuk

tiga varisai diameter yang digunakan


untuk ketiga variasi diameter yang digunakan.

Tip speed ratio, λ

1.5 1.0 0.5 0.0

0.0

turbin angin

diameter 80

cm

turbin angin

diameter 75

cm

turbin angin

diameter 70

cm

6.0

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

Koef

isie

n d

aya,

Cp

Kec

epata

n t

urb

in a

ngin

, n

(rp

m)


59

Gambar 4.7 menyajikan grafik hubungan antara kecepatan turbin angin, n

(rpm) terhadap Torsi, T (N.m). Dengan kecepatan angin yang sama, yakni 7,5 m/s,

turbin angin yang memiliki diameter 80 cm memiliki torsi yang lebih besar

dibandingkan dengan diameter 75 cm, begitu juga dengan turbin angin yang

berdiameter 75 cm memiliki nilai torsi yang lebih besar dibandingkan dengan

diameter 70 cm. Kecepatan putar maksimal turbin angin terjadi pada model turbin

angin kombinasi tipe Savonius dan giromill berdiameter 70 cm (pengujian tanpa

pembebanan) yaitu 241 rpm, sedangkan pada model turbin angin kombinasi tipe

Savonius dan giromill berdiamter turbin 75 cm (pengujian tanpa pembebanan)

kecepatan putar maksimalnya adalah 239 rpm, dan untuk model turbin angin

kombinasi tipe Savonius dan giromill berdiameter 80 cm (pengujian tanpa

pembebanan) kecepatan putar maksimalnya adalah 235 rpm. Dari grafik tersebut

dapat ditunjukan bahwa semakin besar diameter turbin angin maka semakin besar

pula nilai torsi yang didapatkan dan semakin kecil diameter rotor turbin angin maka

kecepatan putar turbin angin (rpm) tanpa pembebanan semakin besar.

Gambar 4.8 menyajikan grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) Terhadap

tip speed ratio (λ), Koefisien daya maksimal yang dihasilkan oleh model turbin

angin kombinasi Savonius dan giromill berdiameter 70 cm adalah sebesar 3,78%

pada tip speed ratio (λ) optimal sebesar 0,668, sedangkan koefisien daya maksimal

yang dihasilkan oleh model turbin angin kombinasi Savonius dan giromill

berdiameter 75 cm adalah sebesar 4,09% pada tip speed ratio (λ) optimal sebesar

0,712 dan pada koefisien daya maksimal yang dihasilkan oleh model turbin angin

kombinasi Savonius dan giromill berdiameter 80 cm adalah sebesar 4,35% pada tip

speed ratio (λ) optimal sebesar 0,757. Semakin beasar diamatar rotor turbin angin

maka efisiensi daya yang dihasilkan semakin besar.


BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan giromill

berpenampang lintang NACA 0024 panjang chord 18 cm untuk tiga variasi diameter

yang sudah dilakukan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut :

a. Telah berhasil dibuat model turbin angin kombinasi tipe Savonius dan

giromill dengan penampang airfoil NACA 0024 panjang chord 18 cm

dengan tiga variasi diameter, berbahan dasar triplek (plywood) yang dilapisi

pelat galvanum dengan tinggi 80 cm.

b. Dari ketiga variasi diameter yang diteliti menunjukan bahwa pada kecepatan

angin 7,5 m/s, hasil terbaik hubungan torsi dengan kecepatan putar

diperoleh dari model turbin angin berdiameter 80 cm, torsi maksimal

dicapai pada harga 0,57 N.m dengan kecepatan putar 114 rpm, sedangkan

pada model turbin angin berdiameter 75 cm, torsi maksimal dicapai pada

harga 0,48 N.m dengan kecepatan putar 121 rpm, dan pada model turbin

angin berdiameter 70 cm, torsi maksimal dicapai pada harga 0,45 N.m

dengan kecepatan putar 53 rpm.

c. Hasil penelitian menunjukan bahwa, pada model turbin angin berdiameter

80 cm menghasilkan unjuk kerja terbaik dengan koefisien daya maksimal

sebesar 4,35% pada tip speed ratio 0,757, sedangkan pada model turbin

angin berdiameter 75 cm menghasilkan unjuk kerja terbaik dengan

koefisien daya maksimal sebesar 4,09% pada tip speed ratio 0,712, dan pada

model turbin angin berdiameter 70 cm menghasilkan unjuk kerja terbaik

dengan koefisien daya maksimal sebesar 3,78% pada tip speed ratio 0,668.

d. Model turbin angin terbaik diantara tiga variasi model turbin angin yang

diteliti adalah model turbin berdiameter 80 cm dengan koefisien daya

maksimal sebesar 4,35% pada nilai tip speed ratio optimal sebesar 0,757.

60


61

5.2 Saran

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, ada beberapa saran dari penulis

antara lain sebagai berikut

a. Pilihlah jenis sudu NACA dengan nilai simetri dan memiliki nilai max

thickness yang kecil atau tipis. Agar mendapatkan efisiensi yang lebih

tinggi.

b. Pemilihan plat seng atau galvanum perlu di perhatikan agar mampu

melengkung sempurna dan tidak ada tekukan saat di bending ke rangka

NACA 0024.

c. Perhatikan dalam memilih tormol sepeda yang akan menjadi dudukan

freewheel di usahankan tidak menggunakan tromol yang memiliki lapisan

crom agar mudah dalam proses pengelasan dengan pipa besi.

d. Dalam penggeboran NACA sudu, usahakan sebelum dilakukan pengeboran

NACA yang akan digunakan pada 1 sudu alangkah baiknya ditumpuk,

dilakban jika dirasa sudah simetri baru dilaksanakan pengeboran.


DAFTAR PUSTAKA

Ashwill, T. D., Berg D. E., dan Sutherland H. J. 2012. “A retrospective of VAWT

technology”, Sandia National Laboratories.

Daryanto, Y.2007. “Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga

Bayu”, Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, Pengelolaan

Energi Nasional.

Desphande, Pratamesh.2013. “ Numerical Study of Giromill-Type Wind Turbines

with symmerical and Non-symmetrical Airfoil”, Departemen of

Mechanical Engineering Lamar University Beaumont, Texas.

El-Samanoudy, Ghorad, Yousesef, M. 2010. “Effect Of Desing Parameters On The

Performance Of A Giromill Vertical Axis Wind Turbine“, Ain Shams

University.

Gautama, B. M. 2016.“Unjuk Kerja Model Kincir Angin Giromill Dengan Sudu

NACA 0015 Dan Panjang Chord 15 cm”,Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Kirke, B.K. 1998. ”Evaluation of Self-Starting Vertical Axis Wind Turbines for

Stand-Alone Application. PhD dissertation, Griffith University.

Mahardika, Aji. 2016. “Unjuk Kerja Model Kincir Angin Tipe Giromill Dengan

Variasi Bentuk Sudu NACA 0018, NACA 0021, Dan NACA 0024”,

Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Mathew, Sathyajith. 2006.“Wind Energy:Fundamental, resource Analysis and

Economics. Springer.

Rines. 2015.“Rekayasa Tenaga Angin”, Program Studi Teknik Mesin Universitas

Sanata Dharma, Yogyakarta.

Siregar,Indra. 2012. ”Performance of Combineed Vertical Axis Wind Turbine

blade between airfoil NACA 0018 with Curve Blade with and without

Guide vane”. Faculty of Engineering, University State of Surabaya,

Surabaya.

62


LAMPIRAN

Gambar L1 Turbin angin model Savonius kombinasi giromill

63


Documents

UNJUK KERJA MODEL TURBIN ANGIN KOMBINASI TIPE …