Koefisien Daya

BAB II DASAR TEORI

2.5 Rumus Perhitungan

2.5.5 Koefisien Daya

Koefisien daya adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir angin (𝑃𝑜𝑢𝑡) dengan daya yang disediakan oleh angin (𝑃𝑖𝑛). Perhitungan nilai koefisien daya dapat dirumuskan sebagai berikut:

𝐶_𝑃 =𝑃_𝑜𝑢𝑡

𝑃_𝑖𝑛 .100% (2.9)

dengan 𝐶_𝑃 adalah koefisien daya, 𝑃_𝑜𝑢𝑡 adalah daya yang dihasilkan oleh kincir angin (W) dan 𝑃_𝑖𝑛 adalah besarnya daya yang dihasilkan angin (W).

Menurut penelitian yang dilakukan pada tahun 1919 oleh seorang fisikawan asal Jerman, Albert Betz, mengatakan bahwa efisiensi atau koefisien daya

maksimal sebuah kincir angin adalah sebesar 59,3%. Penelitian ini dinamakan dengan Betz limit yang grafiknya dapat dilihat pada Gambar2.8.

Gambar 2.8 Grafik hubungan koefisien daya dengan tip speed ratio untuk beberapa jenis kincir angin

(sumber: https://www.intechopen.com)

21 BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram alir Penelitian

Langkah kerja dalam melakukan penelitian ini tersaji dalam Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian Mulai

Persiapan alat dan bahan kincir angin Pembuatan dan perakitan kincir angin

Pengujian kincir angin

Pengambilan data (kecepatan angin, kecepatan putar poros kincir angin dan beban pengimbang)

Pengolahan data untuk mengetahui nilai koefisien daya dan tip speed ratio

Pembuatan Skripsi Selesai

Perancangan kincir angin model kincir angin kombinasi giromill dengan sudu airfoil NACA 0020 dan Savonius dua

tingkat

Tidak

Benar

3.2 Perancangan Kincir Angin

Pada penelitian ini menggunakan model kincir angin kombinasi giromill dengan sudu airfoil NACA 0020 dan Savonius dua tingkat yang memiliki ketentuan – ketentuan sebagai berikut:

3.2.1 Kincir angin giromill

a. Diameter kincir angin giromill : 75 cm

b. Tinggi kincir angin : 83 cm

c. Bentuk sudu : NACA 0020

d. Panjang sudu chord : 18 cm

3.2.2 Kincir Angin Savonius

a. diameter kincir angin Savonius : 35 cm

b. tinggi kincir angin : 60 cm

3.3 Alat dan Bahan Pembuatan Kincir Angin

Dalam pembuatan kincir angin model kombinasi giromill dan Savonius adalah:

3.3.1 Alat

Berikut alat yang digunakan dalam pembuatan kincir angin model kombinasi giromill dan Savonius :

1. Gergaji potong 2. Mesin bor 3. Palu 4. Pensil

5. Penggaris 6. Gunting 7. Tang

8. Busur derajat

3.3.2 Bahan

Berikut bahan yang digunakan dalam pembuatan kincir angin model kombinasi giromill dan Savonius :

1. Plat seng

Plat seng yang digunakan menggunakan ketebalan 0,2 mm. plat seng digunakan menutup rangka sudu kincir angin giromill dan sebagai sudu kincir angin Savonis.

2. Pipa aluminium

Pipa aluminium digunakan sebagai kerangka sudu kincir angin giromill.

Pipa aluminium yang digunakan memiliki diameter 8 mm.

3. Pipa stainless steel

Pipa stainless steel digunakan sebagai kerangka sudu kincir angin giromill.

Pipa stainless steel yang digunakan memiliki diameter 8 mm.

4. Pipa besi

Pipa besi digunakan sebagai poros kincir angin yang memiliki diameter 1 in.

5. Papan triplek

Papan triplek digunakan sebagai penyangga sudu dan penampang sudu yang memiliki ketebalan 8 mm.

6. Rail aluminium

Rail aluminium digunakan sebagai penghubung antara sudu dan penyangga sudu.

7. Sekrup

Sekrup digunakan sebagai pengikat rail aluminium dengan sudu kincir angin.

8. Paku

Paku digunakan sebagai pengikat seng pada rangka sudu kincir angin.

9. Lem

Lem digunakan sebagai perekat antara pipa aluminium dan pipa stainless steel dengan penampang airfoil agar tidak bergeser.

10. Mur, Baut, dan Ring

Mur, baut, dan ring digunakan sebagai pengikat antara rail dengan penyangga sudu.

3.4 Alat Pengujian

Dalam pengujian kincir angin memerlukan beberapa alat bantu dalam proses pengambilan data kincir angin. Berikut ini adalah alat-alat bantu yang digunakan:

1. Neraca pegas

Neraca pegas yang di tunjukan Gambar 3.2 memiliki fungsi yang sama seperti timbangan, yaitu untuk menghitung beban yang dihasilkan saat alat pengereman berkerja.

2. Anemometer

Anemometer seperti yang nampak pada Gambar 3.3 digunakan untuk mengukur kecepatan angin pada saat melakukan penelitian.

Gambar 3.2 Neraca pegas

Gambar 3.3 Anemometer

3. Tachometer

Tachometer seperti yang nampak pada Gambar 3.4 digunakan untuk mendapatkan nilai putaran poros kincir angin saat dilakukan penelitian.

Gambar 3.4 Tachometer 4. Fan Blower

Fan Blower seperti yang nampak pada Gambar 3.5 berfungsi untuk merekayasa sumber energi angin untuk membuat kincir angin berputar.

Gambar 3.5 Fan blower

5. Inverter

Inverter seperti yang nampak pada Gambar 3.6 berfungsi untuk mengatur kecepatan putar baling-baling fan blower yang bertujuan untuk mengatur kecepatan angin yang keluar dari fan blower.

Gambar 3.6 Inverter 6. Mekanisme Pengereman

Mekanisme pengereman seperti pada Gambar 3.7. Mekanisme pembeban digunakan untuk memberikan beban pada poros kincir yang berputar.

Gambar 3.7 Mekanisme pengereman

3.5 Pembuatan Kincir angin

Berikut ini adalah langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan kincir angin model kombinasi giromill dan Savonius :

a. Pembelian material dan bahan yang akan digunakan dalam pembuatan kincir angin model kombinasi giromill dan Savonius.

b. Pemotongan rail aluminium, pipa stainless steel dan pipa aluminium.

c. Pengeboran papan penampang dan rail aluminium.

d. Pembuatan penampang sudu airfoil NACA 0020 dengan chord 18 cm dengan memotong papan triplek sesuai pola yang diinginkan. seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Penampang sudu airfoil NACA 0020 dengan chord 18 cm e. Pembuatan kerangka sudu memasangkan pipa stainless steel dan pipa

aluminium pada sudu airfoil NACA 0020 chord 18 cm. seperti ditunjukkan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Kerangka sudu kincir angin giromill

f. Pemasangan plat seng pada kerangka sudu menggunakan paku untuk menempelkan. seperti ditunjukkan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Sudu kincir angin giromill yang dilapisi plat seng

g. Pemasangan rail aluminium pada sudu berpenampang aifoil NACA 0020 panjang chord 18 cm. Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Pemasangan penopang pada sudu kincir angin giromill h. Pembuatan pola dan pemotongan pada papan triplek yang akan digunakan

untuk penampang kincir angin giromill. Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.12

Gambar 3.12 Penampang kincir angin giromill

i. Pembuatan lubang untuk memasang sudu pada penampang kincir angin giromill. Lubang untuk memasang sudu agar dapat sudu diposisikan miring dengan sudut kemiringan sebesar 0°, 5°, dan 10°.

Gambar 3.13 Lubang untuk memposisikan kemiringan sudu j. Pembuatan dan pengeboran plat besi penyangga kincir angin giromill.

Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.13.

Gambar 3.14 Penyangga kincir angin giromill

k. Pembuatan pola dan pemotongan pada papan triplek yang digunakan untuk pembuatan penahan sudu kincir Savonius dan papan penampang kincir Savonius. Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.15 dan Gambar 3.16.

Gambar 3.15 Penampang kincir angin Savonius

Gambar 3.16 Penahan sudu kincir angin Savonius

l. Pembuatan pola dan pemotongan pada papan triplek yang digunakan untuk pembuatan bantalan freewheel kincir Savonius.

m. Pemotongan tromol sepeda yang digunakan untuk dudukan freewheel pada kincir angin Savonius.

n. Pemasangan penahan sudu pada papan penampang kincir angin Savonius dengan menggunakan paku dan lem.

Gambar 3.17 Pemasangan penahan sudu pada penampang kincir angin Savonius o. Pembuatan kincir angin Savonius dengan memasangkan plat seng pada

penahan sudu yang sudah terpasang pada papan penampang dengan menggunakan paku dan lem. seperti ditunjukkan pada Gambar 3.16.

Gambar 3.18 Sudu kincir angin Savonius p. Pemasangan freewheell pada bantalan Savonius, q. Pengelasan freewheel pada pipa besi.

r. Perangkaian kincir angin giromill dan kincir angin Savonius.

3.6 Bentuk Kincir Angin

Kincir angin yang digunakan dalam penelitian ini adalah kincir angin kombinasi giromill dengan sudu airfoil NACA 0020 dan Savonius dua tingkat bentuk turbin dapat dilihat pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17 Kincir angin kombinasi giromill dengan sudu airfoil NACA 0020 dan Savonius dua tingkat

3.7 Variabel Penelitian

Variabel penelitian yang digunakan adalah:

Variasi sudut kemiringan sudu kincir angin giromill dengan sudut kemiringan sebesar 0°, 5°, dan 10°.

Variabel yang dicatat adalah:

a. Kecepatan angin (m/s).

b. Kecepatan putar kincir angin (rpm).

c. Beban pengimbang (N).

3.8 Langkah Pengambilan Data

Pengambilan data dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma proses pengambilan data dilakukan secara bergantian sesuai dengan variasi yang akan diteliti yaitu variasi sudut sudu pada setiap model kincir angin. Berikut skema pemasangan posisi kincir angin yang akan diteliti seperti pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18 Skema pengujian kincir angin

Setelah kincir angin terpasang dengan benar, lakukan langkah pengujian sesuai dengan urutan sebagai berikut:

1. Menghubungkan mekanisme pengereman dengan poros kincir angin yang akan diuji.

2. Memasang neraca pegas seperti pada Gambar 3.18.

3. Memasang anemometer di depan kincir angin.

4. Menyalakan fan blower dan mengatur inverter pada fan blower hingga didapat angin dengan kecepatan 6,6 m/s. .

5. Untuk menambahkan pembebanan dilakukan dengan cara menahan tuas pengereman dengan menambah karet gelang sebagai pembeban.

6. Setelah semua sudah sesuai yang diinginkan lakukan pengambilan data.

7. Lakukan pengambilan data kecepatan poros kincir angin pada setiap penambahan beban, pengukuran dilakukan pada bagian poros kincir yang sudah diberi lakban aluminium foil dengan menggunakan tachometer.

8. Lakukan pengambilan data dari beban nol sampai beban maksimal.

3.9 Pengolahan Data

Setelah melakukan penelitian, data yang didapat adalah kecepatan angin, gaya pengimbang, putaran poros kincir angin dan daya angin masukan kincir angin yang kemudian diolah untuk menghitung kecepatan sudut poros, beban torsi, keluaran daya mekanis. Dari data tersebut, didapat Tip speed ratio () dan koefisien daya (CP) beserta hubungan dan nilai maksimal dari kedua data tersebut untuk masing-masing variasi.

36

BAB IV

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian

Data hasil pengujian model kincir angin kombinasi giromill dengan penampang sudu airfoil NACA 0020 dan Savonius dua tingkat variasi sudut kemiringan sudu. Data yang didapat meliputi kecepatan angin dalam satuan m/s, kecepatan putar poros kincir (rpm), dan beban pengimbang (N).

Tabel 4.1 Data pengujian kincir angin tipe giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 0° dengan kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4,1 Data pengujian kincir angin tipe giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 0° dengan kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4,1 Data pengujian kincir angin tipe giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 0° dengan kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

29 500 4,91 172

30 500 4,91 175

Tabel 4.2 Data pengujian kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 5° dengan kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.2 Data pengujian kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 5° dengan kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.2 Data pengujian kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 5° dengan kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

30 450 4,41 175

Tabel 4.3 Data pengujian kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 10° dengan kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.3 Data pengujian kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 10° dengan kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.4 Data pengujian kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 0° pada kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.4 Data pengujian kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 0° pada kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm) variasi sudut kemiringan sudu 5° pada kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

1 0 0,00 272

Tabel 4.5 Data pengujian kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 5° pada kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.5 Data pengujian kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 5° pada kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm) variasi sudut kemiringan sudu 10° pada kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

1 0 0,00 225

2 0 0,00 226

Tabel 4.6 Data pengujian kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 10° pada kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.6 Data pengujian kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 10° pada kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.7 Data pengujian kincir angin tipe Savonius dengan kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

1 0 0,00 340

2 0 0,00 340

3 0 0,00 338

Tabel 4.7 Data pengujian kincir angin tipe Savonius dengan kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.7 Data pengujian kincir angin tipe Savonius dengan kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir, n

(gram) (N) (rpm)

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan

Data yang diperoleh akan diolah dengan melakukan beberapa perhitungan untuk memperoleh nilai dari torsi kincir angin, kecepatan sudut kincir angin, daya angin, daya kincir angin, tip speed ratio dan koefisien daya. Sampel data sebagai contoh perhitungan diambil dari Tabel 4.4 baris nomor 7 dengan menggunakan beberapa asumsi untuk mempermudah dalam perhitungan. Diasumsikan massa jenis udara 1,18 kg/m3, lengan torsi 0,2 m, luas tangkapan angin 0,62 m² dan kecepatan angin rata-rata 6,6 m/s.

4.2.1 Menghitung Beban Torsi

Besar Torsi yang dihasilkan oleh kincir angin dapat dicari dengan mengetahui beban terukur pada neraca pegas dan panjang lengan torsi menggunakan Persamaan 2.5.

𝑇 = 𝐹. ℓ

𝑇 = ( 0,98 𝑁 ). ( 0,20 𝑚) 𝑇 = 0,196 N.m

Jadi, berdasarkan data hasil perhitungan, maka besar beban torsi yang dapat dihasilkan adalah 0,196 N.m.

4.2.2 Menghitung Kecepatan Sudut Kincir Angin

Dengan diketahui putaran kincir sebesar 264 rpm maka kecepatan sudut dapat dihitung dengan Persamaan 2.7.

⍵ = 𝑛 ^2𝜋

60

⍵ = 264 𝑟𝑝𝑚 .^2𝜋₆₀

⍵ = 27,65 rad/s

Jadi, berdasarkan data hasil perhitungan, maka besar kecepatan sudut kincir angin yang dapat dihasilkan adalah 27,65 rad/s.

4.2.3 Menghitung Daya Angin

Dengan diketahui massa jenis udara 1,18 kg/m³, luas tangkapan angin 0,62 m² dan kecepatan angin 6,6 m/s maka nilai daya angin dapat dihitung dengan Persamaan 2.4.

Pin = ¹₂. 𝜌. 𝐴. 𝑣³

Pin = ¹₂ (1,18 kg/m³).(0,6225 m²).(6,6 m/s)³

Pin = 105,59 watt

Jadi, berdasarkan data hasil perhitungan, maka besar daya angin yang dapat dihasilkan adalah 105,59 watt.

4.2.4 Menghitung Daya Kincir Angin

Dengan mengetahui Torsi sebesar 0,196 N.m dan kecepatan sudut 27,65 rad/s maka daya yang dihasilkan dari kincir angin bisa dicari menggunakan Persamaan 2.6.

Pout = 𝑇. 𝜔

Pout = ( 0,196 N. m ). ( 27,65 rad/s ) Pout = 5,42 watt

Jadi, berdasarkan data hasil perhitungan, maka besar daya kincir angin yang dapat dihasilkan adalah 5,42 watt.

4.2.5 Menghitung Tip Speed Ratio

Dengan mengetahui kecepatan sudut sebesar 27,65 rad/s, kecepatan angin sebesar 6,6 m/s dan jari-jari kincir sebesar 0,375 m maka tip speed ratio (TSR) dapat dihitung dengan Persamaan 2.8.

𝜆 = 𝜔 . 𝑟

4.2.6 Menghitung Koefisen Daya

Dengan diketahui daya angin sebesar 105,59 watt dan daya kincir angin sebesar 5,42 watt maka nilai koefisien daya dapat dihitung dengan Persamaan 2.9.

C_p

=

^{𝑃𝑜𝑢𝑡}_𝑃𝑖𝑛 ^100%

Cp

=

^{5,42 𝑤𝑎𝑡𝑡}

105,59 𝑤𝑎𝑡𝑡 100%

Cp = 5,14 %

Jadi, berdasarkan data hasil perhitungan, maka besar koefisien daya yang dapat dihasilkan adalah 5,14 %.

4.3 Data Hasil Perhitungan

Setelah melakukan perhitungan, parameter yang didapat kemudian diolah menggunakan software Microsoft Excel untuk mendapatkan grafik hubungan antara kecepatan putaran poros kincir angin (rpm) dengan torsi (T) dan koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (λ). Berikut hasil perhitungan data yang nampak pada Tabel 4.8, Tabel 4.9, Tabel 4.10, Tabel 4.11, Tabel 4.12, Tabel 4.13 dan Tabel 4.14.

Tabel 4.8 Hasil perhitungan kincir angin tipe giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 0° dengan kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Tabel 4.8 Hasil perhitungan kincir angin tipe giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 0° dengan kecepatan angin 6,6 m/s(lanjutan).

No.

Tabel 4.8 Hasil perhitungan kincir angin tipe giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 0° dengan kecepatan angin 6,6 m/s(lanjutan).

No.

Tabel 4.9 Hasil perhitungan kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 5° dengan kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Tabel 4.9 Hasil perhitungan kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 5° dengan kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Tabel 4.9 Hasil perhitungan kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 5° dengan kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Tabel 4.10 Hasil perhitungan kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 10° dengan kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Tabel 4.10 Hasil perhitungan kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 10° dengan kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Tabel 4.11 Hasil perhitungan kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 0° pada kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Tabel 4,11 Hasil perhitungan kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 0° pada kecepatan angin 6,6 m/s (lanjutan).

No.

Tabel 4.12 Hasil perhitungan kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 5° pada kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Tabel 4.12 Hasil perhitungan kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 5° pada kecepatan angin 6,6 m/s (lajutan).

No.

Tabel 4.13 Hasil perhitungan kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 10° pada kecepatan angin 6,6 m/s.

No.

Tabel 4.13 Hasil perhitungan kincir angin kombinasi giromill dan Savonius

Tabel 4.14 Hasil perhitungan kincir angin tipe Savonius dengan kecepatan angin

Tabel 4.14 Hasil perhitungan kincir angin tipe Savonius dengan kecepatan angin

4.4 Grafik Hasil Perhitungan

Hasil perhitungan data yang tertera pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, Tabel 4.3, Tabel 4.4, Tabel 4.5, Tabel 4.6, Tabel 4.7, Tabel 4.8 dan Tabel 4.9 dapat diubah menjadi bentuk grafik. Grafik tersebut merupakan hubungan antara koefisien daya (CP) dengan tip speed ratio (λ) dan kecepatan putar rotor (rpm) dengan torsi (T).

4.4.1 Grafik kincir angin tipe giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 0°

a. Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putar rotor dengan Torsi Kincir Angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 0°

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putar rotor dengan Torsi Kincir Angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 0°

Pada Gambar 4.1 menunjukkan bahwa semakin besar beban pengimbang yang diberikan pada kincir angin maka torsi kincir angin semakin besar, sedangkan kecepatan putar kincir angin akan berkurang dengan bertambahnya beban. Pada penelitian kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 0° menghasilkan torsi terbesar, yaitu 0,981 Nm pada 172 rpm.

b. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio Kincir Angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 0°.

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio Kincir Angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 0°

Pada Gambar 4.2 terdapat persamaan Cp = -28,626λ²+61,668λ-15,399.

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tip speed ratio (λ) optimal dan koefisien daya (C_P) maksimum dengan perhitungan dibawah ini:

𝐶𝑝 = −28,626λ²+ 61,668 𝜆 − 15,399

𝑑𝐶_𝑝 𝑑 𝜆 = 0

0 = 2(−28,626𝜆) + 61,668

0 = 57,252𝜆 + 61,668

𝜆 =61,668 57,252

λ=1,077

Setelah diketahui nilai tsr sebesar 1,077 masukan nilai ke dalam persamaan untuk mendapatkan nilai koefisien daya (C_P) maksimum.

𝐶𝑝 = −28,262λ²+ 61,668𝜆 − 15,252

𝐶𝑝 = −28,262(1,077)²+ 61,668 (1,077) − 15,252

𝐶𝑝 = 17,87

Dari perhitungan tersebut didapatkan nilai koefisien daya (CP) maksimum sebesar 17,87 % pada saat nilai tip speed ratio optimal sebesar 1,077.

4.4.2 Grafik kincir angin tipe giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 5°

a. Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putar rotor dengan Torsi Kincir Angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 5°

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putar rotor dengan Torsi Kincir Angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 5°

Pada Gambar 4.3 menunjukkan bahwa semakin besar beban pengimbang yang diberikan pada kincir angin maka torsi kincir angin semakin besar, sedangkan kecepatan putar kincir angin akan berkurang dengan bertambahnya beban. Pada penelitian kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 5° menghasilkan torsi terbesar, yaitu 0,883 Nm pada 175 rpm.

b. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio Kincir Angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 5°

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio Kincir Angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 5°

Pada Gambar 4.4 terdapat persamaan Cp = -39,676λ²+80,096λ-30,662.

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tip speed ratio (λ) optimal dan koefisien daya (CP) maksimum dengan perhitungan dibawah ini:

𝐶𝑝 = −39,676λ²+ 80,096 𝜆 − 30,662

𝑑𝐶_𝑝 𝑑 𝜆 = 0

0 = 2(−39,676𝜆) + 80,096

0 = 79,352𝜆 + 80,096

𝜆 =80,096 79,352

λ=1,085

Setelah diketahui nilai tsr sebesar 1,085 masukan nilai ke dalam persamaan untuk mendapatkan nilai koefisien daya (C_P) maksimum.

𝐶𝑝 = −39,676λ²+ 80,096𝜆 − 30,662

𝐶𝑝 = −39,676(1,085)²+ 80,096 (1,085) − 30,662

𝐶𝑝 = 16,045

Dari perhitungan tersebut didapatkan nilai koefisien daya (CP) maksimum sebesar 16,045 % pada saat nilai tip speed ratio optimal sebesar 1,085.

4.4.3 Grafik kincir angin tipe giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 10°

a. Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putar rotor dengan Torsi Kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 10°

Pada Gambar 4.5 menunjukkan bahwa semakin besar beban pengimbang yang diberikan pada kincir angin maka torsi kincir angin semakin besar, sedangkan kecepatan putar kincir angin akan berkurang dengan bertambahnya beban. Pada penelitian kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 10° menghasilkan torsi terbesar, yaitu 0,491 Nm pada 88 rpm.

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putar rotor dengan Torsi Kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 10°

b. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio Kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 10°

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio Kincir angin giromill dengan variasi sudut kemiringan sudu 10°

Pada Gambar 4.6 terdapat persamaan Cp = -27.412λ²+37,514λ-7.7215.

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tip speed ratio (λ) optimal dan koefisien daya (CP) maksimum dengan perhitungan dibawah ini:

𝐶𝑝 = −27,412λ²+ 37,514𝜆 − 7,7215

𝑑𝐶_𝑝 𝑑 𝜆 = 0

0 = 2(−27,412𝜆) + 37,514

0 = 54,824𝜆 + 37,514

𝜆 =37,514 54,842

λ=0,684

Setelah diketahui nilai tsr sebesar 0,684 masukan nilai ke dalam persamaan untuk mendapatkan nilai koefisien daya (C_P) maksimum.

𝐶𝑝 = −27,4126λ²+ 37,514𝜆 − 7,7215

𝐶𝑝 = −27,412(0,684)²+ 37,514(0,684) − 7,7215

𝐶𝑝 = 5,11

Dari perhitungan tersebut didapatkan nilai koefisien daya (CP) maksimum sebesar 5,11 % pada saat nilai tip speed ratio optimal sebesar 0,684.

4.4.4 Grafik kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 0°

a. Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putar rotor dengan Torsi Kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 0°

Pada Gambar 4.7 menunjukkan bahwa semakin besar beban pengimbang yang diberikan pada kincir angin maka torsi kincir angin semakin besar, sedangkan kecepatan putar kincir angin akan berkurang dengan bertambahnya beban. Pada penelitian kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 0° menghasilkan torsi terbesar, yaitu 0,883 Nm pada 128 rpm.

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putar rotor dengan Torsi Kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 0°

b. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio Kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 0°

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio Kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan

sudu 0°

Pada Gambar 4.8 terdapat persamaan Cp = -30,993λ²+64,897λ-20,828.

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tip speed ratio (λ) optimal dan koefisien daya (C_P) maksimum dengan perhitungan dibawah ini:

𝐶𝑝 = −30,993λ²+ 64,897𝜆 − 20,828

𝑑𝐶_𝑝 𝑑 𝜆 = 0

0 = 2(−30,993𝜆) + 64,897

0 = 61,986𝜆 + 64,897

𝜆 =64,897 61,896

λ=1,047

Setelah diketahui nilai tsr sebesar 1,047 masukan nilai ke dalam persamaan untuk mendapatkan nilai koefisien daya (CP) maksimum.

𝐶𝑝 = −30,9936λ²+ 64,897𝜆 − 20,828

𝐶𝑝 = −30,993(1,047)²+ 64,897 (1,047) − 20,828

𝐶𝑝 = 13,14

Dari perhitungan tersebut didapatkan nilai koefisien daya (CP) maksimum sebesar 13,14 % pada saat nilai tip speed ratio optimal sebesar 1,047.

4.4.5 Grafik kincir angin kombinasi giromill dan Savonius dengan variasi sudut kemiringan sudu 5°

a. Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putar rotor dengan Torsi Kincir angin

a. Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putar rotor dengan Torsi Kincir angin