BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.4. Pembahasan Hasil Pengolahan Data
4.4.2. Hubungan Koefisien Daya dan Tip Speed Ratio
Berdasarkan pengolahan data kincir angin poros vertikal tipe crossflow dengan pitch angle 0°, 10° dan 20°. Hasil pengolahan data yang telah dihitung akan dibuat grafik yang menggambarkan perbandingan antara koefisien daya dengan tip speed ratio yang ditunjukkan Gambar 4.2. Dari grafik akan dibuat persamaan kuadrat yang merupakan pendekatan treadline. Persaaan kuadrat kemudian diturukan untuk mendapatkan koefisien daya pada tip speed ratio optimumnya.
a) Pitch angle 0°
Berdasarkan pengolahan data kincir angin pitch angle 0° pada Tabel 4.4.
Hasil dari pengolahan data akan dijelaskan pada grafik Gambar 4.2.
Gambar 4. 2 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio pitch angle 0°
Gambar 4.2 menunjukkan persamaan kuadrat Cp = -53,6895λ2 + 32,97λ - 1,2805. Dari persamaan kuadrat akan digunakan untuk mencari koefisien daya maksimum dan tip speed ratio optimumnya, yang ditulis dengan perhitungan di
Setelah mendapatkan nilai tip speed ratio yang optimum adalah 0,313, maka dapat dicari besar nilai maksimum koefisien daya maksimunya.
Dari perhitungan persamaan kuadrat di atas, koefisien daya maksimum yang didapatkan sebesar 3,78% pada tip speed ratio optimum sebesar 0,307.
b) Pitch angle 10°
Berdasarkan pengolahan data kincir angin pitch angle 0° pada Tabel 4.5.
Hasil dari pengolahan data akan dijelaskan pada grafik Gambar 4.3.
𝐶𝑝 = −53,689𝜆2 + 32,97𝜆 − 1,2805 𝑑 𝐶𝑝
𝑑 (𝜆)= 0
0 = 2( −53,689(𝜆)) + 32,97 0 = −107,378(𝜆) + 32,97 107,378 (𝜆) = 32,97
𝜆 = 32,97 107,378 𝜆 = 0,307
𝐶𝑝𝑚𝑎𝑥 = −53,689𝜆2 + 32,97𝜆 − 1,2805
𝐶𝑝𝑚𝑎𝑥 = −53,689(0,307)2 + 32,97(0,307) − 1,2805
𝐶𝑝𝑚𝑎𝑥 = 3,78%
Gambar 4. 3 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio
Setelah mendapatkan nilai tip speed ratio yang optimum adalah 0,315, maka dapat dicari besar nilai maksimum koefisien daya maksimumnya.
Cp = -53,692λ2 + 33,837λ - 1,3543
Dari perhitungan persamaan kuadrat di atas, koefisien daya maksimum yang didapatkan sebesar 3,98% pada tip speed ratio optimum sebesar 0,315
c) Pitch angle 20°
Berdasarkan pengolahan data kincir angin pitch angle 0° pada Tabel 4.7.
Hasil dari pengolahan data akan dijelaskan pada grafik Gambar 4.4
Gambar 4. 4 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio pitch angle 20°
. Setelah mendapatkan nilai tip speed ratio yang optimum adalah 0,305, maka dapat dicari besar nilai maksimum koefisien daya maksimumnya.
Dari perhitungan persamaan kuadrat di atas, koefisien daya maksimum yang didapatkan sebesar 4,21% pada tip speed ratio optimum sebesar 0,305.
Gambar 4. 5 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio pitch angle 0°,10° dan 20°
0,0
Variasi peletakan sudut 0° Variasi peletakan sudut 10° Variasi peletakan sudut 20°
𝐶𝑝 = −40,696𝜆2 + 24,799𝜆 + 0,4341
Gambar 4.5 menunjukkan bahwa kincir angin dengan pitch angle 0°
menunjukkan bahwa koefisien daya maksimum yang dihasilkan sebesar 3,78%
pada tip speed ratio optimum 0,307. Selanjutnya, kincir angin dengan pitch angle 10° menunjukkan bahwa koefisien daya maksimum yang dihasilkan sebesar 3,98% pada tip speed ratio optimum 0,315. Lalu yang terakhir, kincir angin dengan pitch angle 20° menunjukkan bahwa koefisien daya maksimum yang dihasilkan sebesar 4,21% pada tip speed ratio optimum 0,305.
Dari grafik Gambar 4.5, dapat disimpulkan bahwa variasi pitch angle 20°
menghasilkan koefisien daya maksimum paling tinggi sebesar 4,21%. Perbedaan dari ketiga variasi tidak begitu besar, tetapi cukup untuk membuktikan unjuk kerja paling baik. Hal ini menunjukkan, bahwa semakin besar pitch angle maka unjuk kerja yang dihasilkan semakin besar.
50
BAB V KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Dari keseluruhan tahapan penelitian kincir angin model crossflow 8 sudu, mulai dari pembuatan alat, pengambilan data, pengolahan data dan analisis hasil penelitian, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut:
a) Kincir angin dengan pitch angle 0° menghasilkan kecepatan maksimum putaran poros 85,17 rpm dengan besar torsi 0 Nm . Pada pitch angle 10°
kecepatan maksimum putaran poros 87,20 rpm dengan besar torsi 0 Nm.
Untuk kincir angin dengan pitch angle 20° menghasilkan kecepatan maksimum putaran poros 93,10 rpm dengan besar torsi 0 Nm.
b) Kincir angin dengan pitch angle 0° menghasilkan koefisien daya maksimum 3,78% pada tip speed ratio 0,307. Kincir angin dengan pitch angle 10°
menghasilkan koefisien daya maksimum 3,98% pada tip speed rario 0,315.
Untuk kincir angin dengan pitch angle 20° menghasilkan koefisien daya maksimum 4,21% pada tip speed ratio 0,305.
c) Diantara kegita variasi pitch angle yang diteliti, kincir angin yang menghasilkan unjuk kerja paling baik adalah kincir angin dengan pitch angle 20° dengan koefisien daya maksimum 4,21% pada tip speed ratio 3,05
5.2. Saran
Apabila ingin melakukan berikutnya, penelitian tentang kincir angin model crossflow lebih baik menggunakan pitch angle yang lebih besar dari 20° dengan metode yang sama. Hal tersebut karena variasi picth angle sudu yang lebih besar meningkatkan unjuk kerja.
51
DAFTAR PUSTAKA
Aspliden, C. I., Elliot, D. L.. Wendell, L. L. (1986) Resource Assessment
Methods, Siting, and Performance Evaluation, in Physical Climatology for Solar and Wind Energy (eds. R. Guzzi and C.G. Justus) World Scientific, New Jersey.
Fitri Wahyuni, D. O. (2021). Studi Eksperimen Pengaruh Jumlah Sudu Terhadap Kinerja. Jurnal Rekayasa Mesin, 219-224.
Freris Leon & David Infield. 2008. Renewable Energy in Power Systems. John Wiley & Sons Ltd.
Gipe, P. (1995) Wind Energy Comes of age. Wiley, New York.
Hatuwe, A. N. ( 2, Desember 2017). Studi Eksperien Pengaruh Penggunaan Blade Sistem Buka Tutup Arah Horizontal Terhadap Kinerja Kincir Angin Poros Vertikal. Jurnal Simetrik, 23-30.
Hendrawan Muhammad, D. D. (April 2018). Studi Simulasi Senggunaan Airfoil Naca 6412 Sebagai Sudu Pada Turbin Angin Crossflow Melalui Pemodelan CFD 2 Dimensi. Jurnal Teknik Mesin Indonesia, 28-31.
Kanoglu Mehmet, Cengel Yunus, Cimbala John. (2020). Fundammentals and Applications of Renewable Energy. New York: McGraw Hill.
Manwell. J.F (et all). 2002. Wind Energy Explained (Theory, Design, and Application). England : John Wiley & Sons Ltd.
Mathew, S. (2006). Wind Energy Fundamentals Resource Analysis and Economics. Berlin: Springer.
Muhammad Mu’izzul, A. J. (2021). Analisa Peforma Hidro-Turbin Cross-Flow Dengan Sudut Diameter Runner 10° Dan Jumlah Sudu 8, 16, DAN 24 Menggunakan Metode CFD. Journal of Mechanical Engineering, Vol. 5, No. 1, 21-26.
Letcher M. Trevor.2017. Wind Energy Engineering (A Handbook for Onshore and Offshore Wind Turbines). London: Academic Press.
Quashning, Volker.2005. Understanding Renewable Energy Systems. United Kingdom and USA : Earthscan
Rizianiza Illa, Diky Herfandi. (2020). Studi Eksperimental Pengaruh Jumlah Sudu Terhadap Daya Pada Turbin Angin Subu Vertikal Tipe Rotor Crossflow
Untuk Optimalisasi Angin Di Wilayah Pantai Kota Balikpapan. Rekayasa Mesin, Vol.11, No.2, 179-186.
Satria Candra Laksmana, A. F. (2018). Pengaruh Sudut Pengarah Aliran pada Turbin Air Crossflow tingkat Dua Terhadap Putaran dan Daya . R.E.M.(Rekayasa Energi Manufaktur) Vol.3, No.1, 35-39.
Yudi Kurniawan, D. M. (2018). Studi Eksperimemntal Pengaruh Aspek Rasio Terhadap Unjuk Kerja Turbin Angin Crossflow . SNITT- Politeknik Negeri Balikpapan , 339-343.
53
LAMPIRAN
Lampiran 1. Pembuatan alat Lampiran 2. Pemasangan alat
Lampiran 3. Pengambilan data