Pengolahan Data - METODE PENELITIAN - UNJUK KERJA EMPAT VARIASI ROTOR KINCIR ANGIN TIPE GIROMIL

BAB III METODE PENELITIAN

3.7 Pengolahan Data

Setelah mempunyai data hasil penelitian kemudian dilakukan pengolahan data yang bertujuan untuk mencari data yang paling baik untuk digunakan sebagai acuan untuk mendapatkan tingkat efisiensi yang baik, dari hasil pengolahan data yang telah diuji pada ke empat model atau variasi kincir angin yang telah dibuat.

Pengolahan data tentunya yang harus mengacu pada standar pengolahan perhitungan data, pastinya sesuai dengan standar yang telah didapatkan dari materi perkuliahan tentang rekayasa tenaga angin tentunya. Pengolahan data yang dibutuhkan tentunya penghitungan – penghitungan angka akan menjadi acuan juga. Hasil penghitungan angka penelitian inilah yang menjadikan bagian yang paling penting karena dari angka hasil penghitungan dapat mengetahui hasil kinerja kincir atau efisiensi. Tujuan dari peneilitian ini tentunya berbicara mengenai angka – angka yang menjadikan acuan untuk penelitan selanjutnya yang mungkin akan melakukan penelitian yang sama dan lebih efisien.

HASIL DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian.

Data merupakan bagian terpenting dalam melakukan penelitian, berikut ini adalah empat hasil pengambilan data kincir angin profil sudu NACA 0021 tipe Giromill, dua tingkat dua sudu, dua tingkat tiga sudu, satu tingkat dua sudu, satu sudu tiga tingkat. Tabel di bawah ini merupakan hasil pengambilan data kincir angin yang sudah dilakukan pengujian sesuai dengan standar yang sudah ditentukan.

Berikut ini adalah empat variasi data hasil penelitian kincir angin VAWT ( vertical axis win turbine ) tipe giromill dengan profil sudu NACA 0021. Data hasil penelitian ini dapat dilihat pada tabel – tabel berikut.

Tabel 4.1. Data hasil penelitian pada kincir angin dua tingkat dua sudu untuk kecepatan angin 8 m/s.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir

(gram) (N) (rpm)

0 0 747,1

0 0 983,4

0 0 749,4

0 0 746,8

300 2,94 661,7

300 2,94 679,6

300 2,94 663,5

300 2,94 604,4

350 3,43 523,6

Tabel 4.1. Data hasil penelitian pada kincir angin dua tingkat dua sudu untuk kecepatan angin 8 m/s (lanjutan).

Gaya pengimbang, F Putaran kincir

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.2. Data hasil penelitian pada kincir angin dua tingkat tiga sudu untuk kecepatan angin 8 m/s

Gaya pengimbang, F Putaran kincir

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.2. Data hasil penelitian pada kincir angin dua tingkat tiga sudu untuk kecepatan angin 8 m/s (lanjutan).

Gaya penyeimbang, F Putaran kincir

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.3. Data hasil penelitian pada kincir angin satu tingkat dua sudu untuk kecepatan angin 8 m/s

Gaya pengimbang, F Putaran kincir

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.3. Data hasil penelitian pada kincir angin satu tingkat dua sudu untuk kecepatan angin 8 m/s (lanjutan).

Gaya pengimbang, F Putaran kincir

(gram) (N) (rpm)

170 1,67 551,7

170 1,67 500

170 1,67 549,3

170 1,67 531,3

200 1,96 467,2

200 1,96 468,3

200 1,96 428,2

200 1,96 454,9

270 2,65 376,4

270 2,65 394,3

270 2,65 372,2

270 2,65 345,2

400 3,92 210,5

400 3,92 273,5

400 3,92 227,8

400 3,92 206,5

490 4,81 191,5

490 4,81 128,2

490 4,81 176,3

490 4,81 181,2

500 4,91 0

Tabel 4.4. Data hasil penelitian pada kincir angin satu tingkat tiga sudu untuk kecepatan angin 8 m/s.

Gaya pengimbang, F Putaran kincir

(gram) (N) (rpm)

Tabel 4.4. Data hasil penelitian pada kincir angin satu tingkat tiga sudu untuk kecepatan angin 8 m/s (lanjutan).

Gaya pengimbang, F Putaran kincir

(gram) (N) (rpm)

4.2 Hasil Perhitungan dan Pengolahan Data

Kecepatan sudut kincir angin , torsi kincir angin ( T ),daya masukan ( Pin ), daya yang dihasilkan ( Pout ), tip speed ratio ( TSR ), koefisien daya ( Cp

). Contoh data yang di ambil pada tabel 4.1

4.2.1 penghitungan torsi

T = F. l

= 2,94 N . 0,2 m

= 0.59 Nm 4.2.2 Penghitungan daya kincir angin

Pout = T.ω

= 0,59 Nm . 69,29 rad/s

= 40,79 watt 4.2.3 Penghitungan tip speed ratio

𝜆 = 𝑟. 𝜔 𝑣

= 69,29 𝑟𝑎𝑑 𝑠⁄ . 0,4 𝑚 8 𝑚/𝑠

= 3,46

4.2.4 penghitungan koefisien daya Cp = ^{𝑝 𝑜𝑢𝑡}

𝑝 𝑖𝑛 𝑥 100%

= 40,79 𝑤𝑎𝑡𝑡

241,66 𝑤𝑎𝑡𝑡 x 100

= 16,88 %

4.3 Hasil Perhitungan

Tabel 4.5. Data hasil penelitian pada kincir angin dua tingkat dua sudu dengan kecepatan angin 8 m/s.

Gaya

Tabel 4.5. Data hasil penelitian pada kincir angin dua tingkat dua sudu dengan kecepatan angin 8 m/s (lanjutan).

Gaya

Tabel 4.6 data hasil penelitian pada kincir angin dua tingkat tiga sudu dengan kecepatan angin 8 m/s.

Gaya

39 Tabel 4.6 data hasil penelitian pada kincir angin dua tingkat tiga sudu dengan kecepatan angin 8 m/s (lanjutan).

Gaya

Tabel 4.7 data hasil penelitian pada kincir angin satu tingkat dua sudu dengan kecepatan angin 8 m/s.

Gaya

Tabel 4.8 data hasil penelitian pada kincir angin satu tingkat tiga sudu dengan kecepatan angin 8 m/s.

4.4 Grafik Perhitungan.

Pengolahan data pada sub bab di atas mendapatkan grafik hasil peneltian dan penghitungan data. Grafik-grafik tersebut antara lain grafik antara daya dan torsi, grafik hubungan antara poros dan torsi, dan grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio λ. Di bawah ini merupakan grafik – grafik yang sesuai dengan hasil penelitian :

4.4.1 Grafik hubungan putaran atau kecepatan rotor kincir angin dengan torsi kincir angin giromill dua tingkat dua sudu dengan profil sudu NACA 0021.

Gambar. 4.1. Hubungan antara kecepatan putaran rotor dengan torsi

1200 1000 800 600 400 200

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Torsi ( Nm)

Kecepatan putaran rotor ( rpm )

4.4.2 Grafik hubungan putaran atau kecepatan rotor kincir angin dengan torsi kincir angin giromill dua tingkat tiga sudu dengan profil sudu NACA 0021.

Gambar. 4.2. Hubungan antara kecepatan putaran rotor dan torsi

4.4.3 Grafik hubungan putaran atau keceaptan rotor kincir angin dengan torsi kincir angin giromill satu tingkat dua sudu dengan profil sudu NACA 0021.

Gambar.4.3. Hubungan antara kecepatan putaran rotor dan torsi

1200

Kecepatan putaran rotor ( rpm ) Kecepatan putaran rotor ( rpm )

Gambar. 4.5. Hubungan antara daya yang di hasilkan dan torsi 4.4.4 Grafik hubungan putaran atau kecepatan rotor kincir angin dengan torsi kincir angin giromill satu tingkat tiga sudu dengan profil sudu NACA 0021.

Gambar. 4.4. Hubungan antar kecepatan putaran rotor dan torsi

4.4.5 Grafik hubungan daya dan torsi kincir angin tipe giromill dua tingkat dua sudu menggunakan profil sudu NACA 0021.

900 Daya out put Pout ( watt) Kecepatan putaran rotor ( rpm )

Gambar.4.7 Hubungan antara daya yang di hasilkan dan torsi 4.4.6 Grafik hubungan daya dan torsi kincir angin tipe giromill dua tingkat tiga sudu menggunakan profil sudu NACA 0021.

Gambar. 4.6. Hubungan antara daya yang di hasilkan dan torsi

4.4.7 Grafik hubungan daya dan torsi kincir angin tipe giromill satu tingkat dua sudu menggunakan profil sudu NACA 0021.

60 50 40 30 20 10

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Torsi (Nm)

25 20 15 10 5

0 0.2 0.4 0.6

Torsi ( Nm )

0.8 1 1.2

Daya output (watt)Daya out put Pout ( Watt )

4.4.8 Grafik hubungan daya dan torsi kincir angin tipe giromill satu tingkat tiga sudu menggunakan profil sudu NACA 0021

Gambar. 4.8 Hubungan antara daya yang di hasilkan dan torsi

4.4.9 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio kincir angin tipe giromill dua tingkat dua sudu.

Cp = -3.0391λ² + 14.783λ – 2.086

𝑑𝐶𝑝 𝑑 = 0

0 = 2 (-3.0391λ ) + 14.783 0 = -6.0782 + 14.783

6.0782 λ = 14.783 λ = ^14.783

6.0782

λ = 2.43

Cp = -3.0391 (2.43 )² + 14.783 ( 2.43 ) – 2.086

= 15.9%

0 0.2 0.4 0.6

Torsi ( Nm )

0.8 1 1.2

Daya out put Pout ( Watt )

Gambar. 4.9. Hubungan antara koefisien daya dan tip speed ratio

4.4.10 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio kincir angin tipe giromill dua tingkat tiga sudu.

Cp = -3.4793 λ² + 18.384-1.3874

Koefisien Daya, Cp ( %)

Gambar. 4.10 Hubungan antara koefisien daya dan tip speed ratio

4.4.11 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio kincir angin tipe giromill satu tingkat dua sudu.

Cp = -1.4563λ² + 6.2432λ + 2,2216

𝑑𝐶𝑝 𝑑 = 0

0 = 2 (-1.4563λ ) + 6.2432 0 = - 2.9126 + 6.2432

2.9126 λ = 6.2432 λ = ^6.2432

2.9126

λ = 2.14

Cp = - 1.4563(2.14 )² + 6.2432 ( 2.14 ) + 2.2216

= 8.92%

10 Cp = -3,4793²+ 18,384 - 1,3874

0.00 1.00 2.00 3.00

Tip speed ratio ( λ )

4.00 5.00 6.00

Koefisien Daya, Cp ( % )

Gambar. 4.11. Hubungan antara koefisien daya dan tip speed ratio

4.4.12 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio kincir angin tipe giromill satu tingkat tiga sudu.

Cp= -2.3156λ² + 9.2432λ – 0.7093

Koefisien Daya,Cp ( % )

Gambar. 4.12. Hubungan antara koefisien daya dan tip speed ratio

4.4.13 Grafik perbandingan kecepatan putaran rotor ( rpm ) dengan torsi kincir angin ( Nm ).

Gambar. 4.13 Perbandingan kecepatan rotor dan torsi

12 10 8 6

4 Cp= -2,3156²+ 9,6772 - 0,7093 2

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5

Tip speed ratio ( λ )

1200 1000

800

2 tingkat 2 sudu

600 2 tingkat 3 sudu

400 1 tingkat 2 sudu

200 1 tingkat 3 sudu

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Torsi ( Nm ) Kecepatan putaran rotor ( rpm ) Koefisien Daya,Cp ( % )

4.4.14 Grafik perbandingan koefisien daya ( % ) dengan tip speed ratio (λ).

Gambar. 4.14 Perbandingan koefisien daya dan tip speed ratio

4.4.15 Grafik perbandingan empat model kincir angin tipe giromill, perbandingan daya yang di hasilkan ( Pout ) dengan torsi ( Nm ).

Gambar. 4.15 Perbandingan daya yang di hasilkan dan torsi.

Daya output (watt)Koefisien Dya, Cp ( % )

4.5 PEMBAHASAN

Hasil penelitian kincir angin tipe giromill dengan menggunakan airfoil dapat bekerja dengan baik, setiap model atau tipe kincir angin menghasilkan tingkatan efisiensi yang berbeda – beda nilainya. pada Gambar 4.1 sampai dengan Gambar 4.4 menunjukan grafik hubungan putaran atau kecepatan rotor kincir angin dengan torsi kincir angin.Gambar 4.5 sampai dengan 4.8 menujukan hasil grafik hubungan daya dan torsi kincir angin tipe giromill dua tingkat dua sudu menggunakan profil sudu NACA 0021. Gambar 4.9 sampai dengan Gambar 4.12 menunjukan hasil grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio kincir angin tipe giromill satu tingkat tiga sudu. Setiap model kincir angin tipe giromill mempunyai kecepatan yang berbeda – beda yang kemudian akan menghasilkan nilai yang berbeda.

Pada penelitian ini tingkat efisiensi juga merupakan bagian dari pertimbangan suatu penelitian yang mana tingkat efisiensi akan menunjukan kualitas atau sistem kerja kincir angin. Berikut ini merupakan hasil perolehan data dalam bentuk persentase :

a. Kincir angin tipe giromill dua tingkat dua sudu dengan menggunakan airfoil NACA 0021 menghasilkan tingkat efisiensi 15.9% dengan kecepatan rotor yang tertinggi 604 rpm dengan nilai torsi 0.59Nm.

b. Kincir angin giromill dua tingkat tiga sudu dengan menggunakan airfoil NACA 0021 menghasilkan tingkat efisiensi 22.8 % dengan kecepatan rotor yang tertinggi 555 rpm dengan nilai torsi 0.98 Nm.

c. Kincir angin tipe giromill satu tingkat dua sudu dengan menggunakan airfoil NACA 0021 menghasilkan tingkat efisiensi 8.92% dengan kecepatan rotor yang tertinggi 394 rpm dengan nilai torsi 0.53 Nm.

d. Kincir angin tipe giromill satu tingkat tiga sudu dengan menggunakan airfoil NACA 0021 menghasilkan tingkat efiseinsi 9.38% dengan kecepatan rotor yang tertinggi 345 rpm dengan torsi 0.59 Nm.

BAB V PENUTUP 5.1. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil dari penelitian yang dilakukan oleh peneliti dengan mengambil judul “Unjuk Kerja Empat Model Rotor Kincir Angin Tipe Giromill Dengan Profil Sudu Naca 0021”, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Peneliti telah berhasil membuat kincir angin tipe vertikal tiga sudu menggunakan profil sudu NACA 0021 dengan variasi satu dan dua tingkat.

2. Koefisien daya setiap model kincir angina tipe Giromill menggunakan profil airfoil sudu NACA 0021 adalah sebagai berikut:

a. Kincir angin tipe giromill dua tingkat dua sudu dengan menggunakan airfoil NACA 0021 menghasilkan koefisien daya maksimum sebesar 15.9%.

b. Kincir angin giromill dua tingkat tiga sudu dengan menggunakan airfoil NACA 0021 menghasilkan koefisien daya maksimum sebesar 22.8 %.

c. Kincir angin tipe giromill satu tingkat dua sudu dengan menggunakan airfoil NACA 0021 menghasilkan koefisien daya maksimum sebesar 8.92%.

d. Kincir angin tipe giromill satu tingkat tiga sudu dengan menggunakan airfoil NACA 0021 menghasilkan koefisien daya maksimum sebesar 9.38%.

3. Koefisien daya puncak tertinggi diantara berbagai macam variasi kincir Giromill yang diteliti adalah kincir angin giromill dua tingkat tiga sudu dengan menggunakan airfoil NACA 0021 yang menghasilkan koefisien daya maksimum sebesar 22.8 %.

5.2. SARAN

Berikut saran bagi peneliti yang akan melakukan pengujian serupa :

1. Perlu dilakukan pengujian terhadap kincir angin tipe vertikal tiga sudu dengan bentuk penampang sudu airfoil dengan jenis yang berbeda (selain NACA 0021).

2. Perlu dilakukan penelitian guna mendapatkan bentuk penampang sudu dengan unjuk kerja yang optimal pada kecepatan angin antara 6-8 m/s.

DAFTAR PUSTAKA JURNAL

Michael S. H. Boutilier, 2011, “Experimental Investigation of Transition over a NACA 0018 Airfoil at a Low Reynolds Number” University of Waterloo in fulfillment of the thesis requirement for the degree of Master of Applied Science in Mechanical Engineering Waterloo, Ontario, Canada.

M.C. Claessens, November 9, 2006,”The Design and Testing of Airfoils for Application in Small Vertical Axis Wind Turbines” Delft University Of Technology

B. Maswasano Gautama, 2016, “Perbandingan Unjuk Kerja Kincir Angin Berporos Horisontal Untuk Tiga Variasi Bentuk Penampang Sudu” Universitas Sanata Dharma Yogayakarta

INTERNET

https://satujam.com/bagaimana-cara-kerja-kincir-angin/

http://renewegy.com/category/blog/

https://icare-indonesia.org/indonesia-lirik-energi-listrik-tenaga-angin-ini- tantangan-solusinya/

http://www.power-talk.net/upwind-turbine.html

http://canadiandesignresource.ca/miscellaneous/darrius-vertical-axis-wind- turbine/

http://www.researchgate.net/figure/A-Savonius-rotor-and-its-geometric- parameters_fig2_281034536

https://www.green-mechanical.com/2013/04/advantages-and-disadvantages- of.html?m=1

https://aero-dyne.net/why-does-airfoil-design-make-for-a-better-turning-vane/

https://www.quora.com/what-is-the-most-efficient-design-for-a-wind-turbine- blade

Dalam dokumen UNJUK KERJA EMPAT VARIASI ROTOR KINCIR ANGIN TIPE GIROMILL DENGAN PROFIL SUDU NACA 0021 SKRIPSI. Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan (Halaman 42-0)