BAB IV : HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.3 Hasil Penelitian Kincir Angin Savonius dengan Kekasaran Penuh Pada
4.3.2 Hubungan Kecepatan Rotor Terhadap Torsi Pada Variasi Kekasaran
Setelah dilakukan kalkulasi data terhadap torsi pada seluruh data pada
variasi kekasaran penuh pada permukaan bagian dalam sudu. Grafik ini mengunakan seluruh data asli yang tersaji pada Gambar 4.3.
Dari grafik pada Gambar 4.3 dapat kita ketahui bahwa nilai kecepatan rotor akan mengalami penurunan secara linier seiring dengan bertambahnya pembebanan yang diberikan pada kincir dan nilai torsi yang dihasilkan. Nilai seluruh data kecepatan rotor juga lebih kecil pada nilai torsi yang sama, bila dibandingkan dengan data pada variasi setengah kekasaran permukaan.
Gambar 4.5 Grafik hubungan kecepatan rotor terhadap torsi pada variasi kekasaran penuh pada permukaan sudu bagian dalam
4.3.3 Hubungan Koefisien Daya Terhadap Tip Speed Ratio Pada Variasi Kekasaran Penuh Pada Permukaan Bagian Dalam Sudu.
Seluruh data hasil perhitungan akan dibentuk grafik hubungan koefisien daya terhadap tip speed ratio seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4.6. Pada grafik terlihat bahwa hubungan antara koefisien daya dan tip speed ratio akan membentuk garis kurva polinomial pangkat 2 terbuka kebawah. Koefisien daya cendurung akan naik seiring dengan bertambahnya nilai tip speed ratio hingga mencapai puncak. Selajutnya nilai koefisien daya akan mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya nilai tip speed ratio setelah melewati titik puncak.
Namun, nilai seluruh data koefisien daya dan tip speed ratio yang dihasilkan dari
kincir dengan variasi ini cenderung sedikit lebih rendah dari variasi dengan setengah kekasaran permukaan.
Tabel 4.6 Hasil kalkulasi data pengujian pada variasi kekasaran permukaan penuh pada permukaan bagian dalam sudu
No
4 0,84 75,8 7,94 0,168 76,16 1,33 0,476 1,75
5 0,84 74,7 7,82 0,168 76,16 1,31 0,469 1,73
6 0,84 74,9 7,84 0,168 76,16 1,32 0,471 1,73
7 1,24 61,6 6,45 0,248 76,16 1,60 0,387 2,10
8 1,24 62,4 6,53 0,248 76,16 1,62 0,392 2,13
9 1,24 63,8 6,68 0,248 76,16 1,66 0,401 2,18
10 1,64 54,2 5,68 0,328 76,16 1,86 0,341 2,44
11 1,64 54,6 5,72 0,328 76,16 1,88 0,343 2,46
12 1,64 54,8 5,74 0,328 76,16 1,88 0,344 2,47
13 1,99 39,5 4,14 0,398 76,16 1,65 0,248 2,16
14 1,99 40,5 4,24 0,398 76,16 1,69 0,254 2,22
15 1,99 38,5 4,03 0,398 76,16 1,60 0,242 2,11
16 2,29 31,5 3,30 0,458 76,16 1,51 0,198 1,98
17 2,29 31,0 3,25 0,458 76,16 1,49 0,195 1,95
18 2,29 33,5 3,51 0,458 76,16 1,61 0,210 2,11
19 2,54 25,5 2,67 0,508 76,16 1,36 0,160 1,78
20 2,54 23,5 2,46 0,508 76,16 1,25 0,148 1,64
21 2,54 27,0 2,83 0,508 76,16 1,44 0,170 1,89
22 2,84 20,5 2,15 0,568 76,16 1,22 0,129 1,60
23 2,84 20,0 2,09 0,568 76,16 1,19 0,126 1,56
24 2,84 21,0 2,20 0,568 76,16 1,25 0,132 1,64
0
Gambar 4. 6 Grafik koefisien daya terhadap tip speed ratio variasi kekasaran penuh pada permukaan sudu bagian dalam
Dari Gambar 4.4 kita dapat mengetahui bahwa hubungan Cpdengan λ dapat dirumuskan nilai Cp maxpada grafik adalah
0,2414
Untuk mencari titik maksimum maka
317
Meninjau dari Pers. 4.1 Cp maxpada λ = 0,326 adalah
Dari perhitungan yang menggunakan Pers. 4.1 kita dapat mengetahui bahwa nilai Cp maxsebesar 2,31% terjadi saat λ bernilai 0,317. pada variasi ini Cp maxdan λ mempunyai nilai yang lebih rendah bila dibandingkan dengan hasil perhitungan pada kincir angin dengan kekasaran penuh pada permukaan bagian dalam sudu.
4.4 Pengaruh Variasi Kekasaran Permukaan Terhadap Kecepatan Rotor dan Torsi
Pada seluruh data hasil pengamatan baik tanpa pembebanan maupun dengan pembebanan menunjukan bahwa, nilai kecepatan rotor yang dihasilkan oleh kincir angin tanpa kekasaran permukaan memiliki rata-rata nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan kedua variasi lainnya. Kecepatan putaran rotor akan semakin melambat seiring dengan bertambahnya nilai torsi yang dihasilkan akibat adanya perlakuan pembebanan. Sudu kincir tanpa kekasaran permukaan mampu menerima torsi yang lebih tinggi dibandingkan dengan setengah dan penuh kekasaran permukaan seperti pada Gambar 4.7.
Kecepatan rotor tercepat saat kincir tanpa mengalami pembebanan adalah pada variasi tanpa kekasaran permukaan sebesar 116,4 rpm, disusul dengan variasi setengah kekasaran permukaan sebesar 109,5 rpm, dan yang terakhir adalah kekasaran permukaan penuh sebesar 105,0 rpm seperti pada Gambar 4.8.
Gambar 4.7 Grafik hubungan kecepatan rotor dan torsi setiap variasi kekasaran
Gambar 4.8 Diagram kecepatan rotor tanpa beban pada setiap variasi kekasaran permukaan dengan kecepatan angin 6 m/s
4.5 Pengaruh Variasi Kekasaran Permukaan Terhadap Koefisien Daya dan Tip Speed Ratio
Besar persentase koefisien daya yang dihasilkan oleh tiga variasi dari kekasaran kincir angin cenderung akan membentuk garis kurva polinomial pangkat 2 terbuka kebawah. Koefisien daya cendurung akan naik seiring dengan bertambahnya nilai tip speed ratio hingga mencapai puncak. Selajutnya nilai koefisien daya akan mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya nilai tip speed ratio setelah melewati titik puncak. Keseluruhan data nilai koefisien daya tertinggi dihasilkan oleh variasi tanpa kekasaran permukaan.
Karakteristik kincir angin dengan menerapkan tiga variasi kekasaran permukaan memiliki koefisien daya maksimum Cp max(%) dan tip speed ratio λ yang bervariasi seperti pada Gambar 4.9. Dari grafik dapat diketahui bahwa koefisien daya maksimum pada variasi tanpa kekasaran permukaan memiliki nilai Cp maxsebesar 3,11% saat nilai λ sebesar 0,360, pada variasi setengah kekasaran permukaan memiliki nilai Cp max sebesar 2,66% saat nilai λ sebesar 0,327, pada variasi kekasaran permukaan penuh memiliki nilai Cp maxsebesar 2,31% saat nilai λsebesar 0,317 seperti pada Gambar 4.9 dan 4.10.
Gambar 4.9 Diagram koefisien daya maksimum seluruh variasi kekasaran permukaan dengan kecepatan angin 6 m/s
Gambar 4.10Grafik hubungan koefisien daya dengan tip speed ratio seluruh
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Setelah melakukan analisa dari data, maka dapat diambil kesimpulan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Karakteristik rotor kincir angin tanpa kekasaran permukaan menghasilkan kecepatan rotor tertinggi sebesar 116,4 rpm, rotor dengan separuh kekasaran permukaan sebesar 109,5 rpm, rotor dengan kekasaran permukaan penuh sebesar 105,0 rpm.
2. Karakteristik rotor kincir angin tanpa kekasaran permukaan menghasilkan (Cp max) tertinggi sebesar 3,11% saat nilai λ sebesar 0,360, pada variasi setengah kekasaran permukaan memiliki nilai Cp maxsebesar 2,66% saat nilai λ sebesar 0,327, pada variasi kekasaran permukaan penuh memiliki nilai Cp maxsebesar 2,31% saat nilai λ sebesar 0,317.
3. Unjuk kerja kincir angin terbaik secara keseluruhan dipegang oleh model kincir dengan variasi tanpa kekasaran permukaan. Pemberian kekasaran permukaan akan menurunkan unjuk kerja dari kincir angin karena memiliki sifat sebagai penghambat aliran angin.
5.2 Saran
Setelah melakukan penelitian, terdapat beberapa saran untuk penelitian selanjutnya, yaitu:
1. Untuk mendapatkan hasil pengukuran pembebanan dan kecepatan rotor yang akurat diperlukan waktu beberapa menit pasca pembebanan hingga putaran kincir menjadi lebih konstan.
2. Diperlukan penelitian dengan memodifikasi kontur kekasaran permukaan guna menegtahui pengaruh dari variasi bentuk kontur kekasaran permukaan bagian dalam sudu.
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, I. dkk. (2016). Kajian Potensi Energi Angin di Daerah Kawasan Pesisir Pantai Serdang Bedagai Untuk Menghasilkan Energi Listrik.
Jurnal Ilmiah Mekanik Teknik Mesin ITM. vol 2.
Anonim. 2015. Jenis Turbin Angin. Diakses pada 5 Mei 2021, dari http://termodinamikarini.blogspot.com/2015/05/jenis-jenis-turbin-angin.h tml.
Budi Sugiharto.(2010). Karakteristik Kekasaran Permukaan Sudu Kincir Angin Savonius. Mekanika, Volume 8 no. 2.
Daryanto, Y. 2007. Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu.
Yogyakarta : Balai PPTAGG – UPT LAGG.
Direktorat Jenderal Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi Kementrian ESDM (Ditjen EBTKE). 2018. Potensi Energi Baru dan Energi Terbarukan dalam Indonesia Outlook Energi 2018. Jakarta : Dewan Energi Nasional.
Islam, M. Ting, D. S. K. & Fartaj, A. 2018. Wind Power Plants: Fundamentals, Design, Construction and Operation. James and James, London and Solarpraxis, Berlin.
Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) RI. 2008. Prospek Pengembangan Energi Listrik Tenaga Angin di Indonesia. Jakarta:
Kementerian ESDM.
Pemerintah Pusat. 2021. Laporan Keuangan Pemerintah Pusat (LKPP) Tahun 2020 (Audited). Jakarta : Pemerintah Republik Indonesia.
M.Ragheb., & Ragheb, A. M. (2011). Fundamental and Advanced Topics in Wind Power. Fundamental and Advanced Topics in Wind Power. Vol 1.
Sekretariat Jendral Dewan Energi Nasional (DEN). 2019. Outlook Energi Indonesia (EOI). Jakarta : Sekeretariat Jendral DEN.
https://prd1stei15.wordpress.com/2015/10/14/inovasi-kincir-angin-untuk-plta-pembangkit-listrik-tenaga-angin/.
Yohanes Wahyu. 2017. “Karakteristik Turbin Angin Savonius Temodifikasi Empat Sudu dengan Lima Variasi Sudu Pitch Turbin”. Skripsi.
Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma.
LAMPIRAN
A. Desain Komponen Kincir
Gambar A.1 Gambar teknik sudu kincir
Gambar A.2 Gambar teknik housing kincir
Gambar A.3 Gambar 3D kincir