• Tidak ada hasil yang ditemukan

Performansi Turbin Angin Savonius dengan Empat Sudu untuk Menggerakkan Pompa

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2016

Membagikan "Performansi Turbin Angin Savonius dengan Empat Sudu untuk Menggerakkan Pompa"

Copied!
72
0
0

Teks penuh

(1)

PERFORMANSI TURBIN ANGIN SAVONIUS

DENGAN EMPAT SUDU UNTUK MENGGERAKKAN POMPA

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

ALVI SYUKRI 090421064

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan tepat pada waktunya

Skripsi saya yang berjudul “Performansi Turbin Angin Savonius Dengan Empat Sudu Untuk Menggerakkan Pompa” ini diajukan sebagai persyarataan akhir bagi mahasiswa Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara untuk menyelesaikan studi strata satu.

Dalam pembuatan hingga selesainya skripsi ini, saya bayak menerima bantuan juga masukan dari pihak-pihak yang sangat membantu bagi saya, sehingga pada kesempatan ini saya ingin mengucapkan rasa terima kasih yang setulusnya kepada:

1. Bapak Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin 2. Bapak DR. Eng. Himsar Ambarita selaku dosen pembimbing yang telah

menberikan bayak ilmu dan meluangkan waktunya dalam membimbimg saya selama masa penyelesayan skripsi ini.

3. Bapak Ir.Mulfi Hazwi, M.Sc. selaku dosen pembanding seminar yang telah meluangkan waktu dalam memberikan bimbingan serta masukan kepada penulis.

4. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus,ST,MT. selaku dosen pembanding seminar yang telah meluangkan waktu dalam memberikan bimbingan serta masukan kepada penulis.

5. Kedua orang tua saya yang sangat saya cintai atas dukungan, doa, kasih sayang dan atas segala pengorbanan yang diberikan baik berupa moril maupun materil.

(3)

Penulis menyadari bahwa Skripsi ini masih banyak kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan koreksi untuk kesempurnaan Skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga Skripsi ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Juli 2012

(4)

ABSTRAK

Turbin angin merupakan alat untuk mengkonversikan energi angin menjadi energi mekanik. Desain turbin angin harus didasarkan pada penggunaan dan kondisi angin setempat. Di Indonesia umumnya angin bertiup dengan kecepatan rendah, sehingga lebih tepat untuk pompanisasi dari pada untuk pembangkit listrik. Pada penelitian ini, desain turbin angin penggerak pompa air untuk keperluan lahan pertanian. Turbin angin yang digunakan adalah turbin angin sumbu vertical savonius. Hasil penelitian disajikan dalam bentuk tabel dan grafik karakteristik putaran terhadap kapasitas aliran dan tip speed ratio terhadap koefisien daya pada setiap variansi kecepatan angin dan beban. Nilai maksimum untuk kapasitas aliran dan koefisien daya yang diperoleh untuk turbin pada tinggi pemompaan 2 meter dan 5 meter masing-masing adalah Q = 3,91 l/m pada n = 58,54 rpm, Cp 0,56087 atau 56,08% pada λ = 0.38314; Q = 2,7 l/m pada n = 57 rpm, Cp = 0,56974 atau 56,974% pada λ = 0,37309, dan Cp = 0,59191 atau 59,191% pada λ = 0,53837 pada saat turbin tanpa beban.

(5)

DAFTAR ISI

3.3 Perancangan dan Pembuatan Objek Penelitian ... 34

(6)

4.2.1.Pengujian Tanpa Beban………. 45

4.2.2 Data hasil pengujian dengan head statis 2 meter ………. 45

4.2.3Data hasil pengujian dengan head statis 5 meter ……… 46

4.3 Daya yang Diserap Turbin dari Angin ... 47

4.4 Tip Speed Ratio ... 48

4.5 Kapasitas Pompa ... 49

4.6 Perbandingan Hasil ... 53

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 57

5.1 Kesimpulan ... 57

5.2 Saran ... 58

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema udara bergerak ke arah turbin angin ... 6

Gambar 2.2 Variasi Tip Speed Ratio dan Koefisien Daya Cp Pada Berbagai Jenis Turbin Angin ... 8

Gambar 2.3 Turbin angin jenis upwind dan downwind ... 10

Gambar 2.4 Jenis turbin angin sumbu vertical ... 11

Gambar 2.5 Karakteristik performance rotor angin ... 13

Gambar 2.6 Model Aliran dari Teori Momentum Beltz ... 16

Gambar 2.7 Koefisien Daya Berbanding Dengan Rasio Kecepatan Aliran Sebelum dan Setelah Konversi Energi ... 18

Gambar 2.8 Kondisi aliran udara melalui satu disk ideal membentuk konverter tenaga dengan kemungkinan ekstraksi maksimum dari gaya mekanis ... 19

Gambar 2.9 Aliran dan Gaya Aerodinamis pada Turbin Jenis Drag... 20

Gambar 2.10 Gaya aerodinamis rotor turbin angin ketika dilalui aliran udara . 23 Gambar 2.11 Jenis jenis pompa yang digerakkan oleh angin secara mekanikal ... 24

Gambar 2.12 Diagram skematik pompa air tenaga angin mekanik ... 25

Gambar 2.13 Diagram skematik pompa air tenaga angin elektrikal ... 27

Gambar 2.14 Turbin angin menggerakkan pompa piston ... 28

Gambar 2.15 Head Pompa... 29

Gambar 2.16 Koefisien kerugian pada pembesaran mendadak ... 32

Gambar 3.1 Turbin Angin Savonius... 37

Gambar 3.2 Prototype pompa piston ... 37

Gambar 3.3 Fan ... 37

Gambar 3.4 Digital Thermo Anemometer ... 38

Gambar 3.5 Tachometer ... 39

Gambar 3.6 Gelas Ukur ... 40

Gambar 3.7 Ember ( Penampung Air ) ... 40

Gambar 3.8 Gambar Skema pengujian ... 40

Gambar 3.9 Diagram alir penelitian ... 43

Gambar 4.1 Grafik Kecepatan angin dan kapasitas pompa pada turbin 4 sudu pada variasi kecepatan angin dan beban turbin………. 46

Gambar 4.2 Grafik Kecepatan angin dan putaran pada turbin dengan variasi kecepatan angin dan beban turbin ... 47

Gambar 4.3 Grafik Daya turbin angin dan putaran turbin 4 sudu pada variansi kecepatanangin dan beban turbin untuk mengalirkan air ... 51

Gambar 4.4 Grafik Kecepatan angin dan efesiensi total turbin 4 sudu pada variansi kecepatan angin dan beban turbin untuk mengalirkan air ... 52

(8)

Gambar 4.6 Grafik Tip speed-ratio dan koefisien daya turbin 3 sudu pada variansi kecepatan angin dan beban turbin ... 54 Gambar 4.7 Grafik Kecepatan angin dan kapasitas pompa pada turbin 3sudu

pada variasi kecepatan angin dan beban turbin ... 54 Gambar 4.8 Grafik Tip speed-ratio dan koefisien daya turbin 5 sudu pada

variansi kecepatan angin dan beban turbin ... 55 Gambar 4.9 Grafik Kecepatan angin dan kapasitas pompa pada turbin 5 sudu

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Koefisien – koefisien Hambat yang Khas Bagi Berbagai Silinder

Dalam Aliran Dua Dimensi ... 22

Tabel 2.2 Koefisien kerugian pada pengecilan mendadak ... 32

Tabel 3.1 Spesifikasi sudu turbin ... 34

Tabel 3.2 Spesifikasi rotor turbin ... 35

Tabel 3.3 Spesifikasi bantalan turbin ... 35

Tabel 3.4 Spesifikasi rotor turbin ... 36

Tabel 3.5 Spesifikasi sistem perpipaan ... 36

Tabel 3.6 Spesifikasi Fan ... 38

Tabel 3.7 Spesifikasi Digital Thermo Anemometer ... 38

Tabel 4.1 Daya angin dengan variasi kecepatan angin ... 45

Tabel 4.2 Data pengujian tanpa beban ... 45

Tabel 4.3 Data pengujian dengan head statis 2 meter ... 46

Tabel 4.4 Data pengujian dengan head statis 5 meter ... 46

Tabel 4.5 Hasil perhitungan daya turbin, koefisien daya, dan tip speed ratio tanpa beban ... 48

Tabel 4.6 Hasil perhitungan daya turbin, koefisien daya, dan tip speed ratio untuk head statis 2 meter ... 49

Tabel 4.7 Hasil perhitungan daya turbin, koefisien daya, dan tip speed ratio untuk head statis 5 meter ... 49

Tabel 4.8 Hasil perhitungan kapasitas aliran teoritis, efesiensi dan daya pompa untuk head statis 2 meter ... 50

Tabel 4.9 Hasil perhitungan kapasitas aliran teoritis, efesiensi dan daya pompa untuk head statis 5 meter ... 50

Tabel 4.10 Hasil perhitungan efesiensi total konversi energi angin untuk menggerakkan pompa ... 51

Tabel 4.11 Data hasil pengujian turbin savonius dengan tiga sudu ... 53

(10)

DAFTAR SIMBOL

Ao luas penampang, m2 A1 luas sapuan rotor, m2 CD koefisien darag Cp koefisien daya

Cpmax koefisien daya maksimum D diameter silinder, m g percepatan grafitasi, m/s2 F gaya, N atau kg.m/s2 Q kapasitas aliran, liter/menit r radius, m

s jarak langkah piston, m v1 kecepatan angin, m/s v’ kecepatan ujung rotor, m/s

v2 kecepatan angin belakang turbin, m/s vr kecepatan relative, m/s

V volume, m3 atau liter λ tipe speed ratio η efesiensi, %

(11)
(12)

ABSTRAK

Turbin angin merupakan alat untuk mengkonversikan energi angin menjadi energi mekanik. Desain turbin angin harus didasarkan pada penggunaan dan kondisi angin setempat. Di Indonesia umumnya angin bertiup dengan kecepatan rendah, sehingga lebih tepat untuk pompanisasi dari pada untuk pembangkit listrik. Pada penelitian ini, desain turbin angin penggerak pompa air untuk keperluan lahan pertanian. Turbin angin yang digunakan adalah turbin angin sumbu vertical savonius. Hasil penelitian disajikan dalam bentuk tabel dan grafik karakteristik putaran terhadap kapasitas aliran dan tip speed ratio terhadap koefisien daya pada setiap variansi kecepatan angin dan beban. Nilai maksimum untuk kapasitas aliran dan koefisien daya yang diperoleh untuk turbin pada tinggi pemompaan 2 meter dan 5 meter masing-masing adalah Q = 3,91 l/m pada n = 58,54 rpm, Cp 0,56087 atau 56,08% pada λ = 0.38314; Q = 2,7 l/m pada n = 57 rpm, Cp = 0,56974 atau 56,974% pada λ = 0,37309, dan Cp = 0,59191 atau 59,191% pada λ = 0,53837 pada saat turbin tanpa beban.

(13)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1.LATAR BELAKANG

Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan manusia. Perahu-perahu layar menggunakan energi ini untuk menggerakan kapal. Dan sebagaimana diketahui, pada asasnya angin terjadi karena ada perbedaan suhu antara udara panas dan udara dingin. Di tiap daerah keadaan suhu dan kecepatan angin berbeda. Energi angin yang tersedia di Indonesia ternyata belum dimanfaatkan sepenuhnya sebagai energi alternatif.

Angin selama ini dipandang sebagai proses alam biasa yang kurang memiliki nilai ekonomis bagi kegiatan produktif masyarakat. Padahal, di berbagai negara, pemanfaatan energi angin sebagai sumber energi alternatif nonkonvensional sudah semakin mendapatkan perhatian.

Energi angin merupakan energi terbarukan yang sangat fleksibel. Lain halnya energi air, pemanfaatan energi angin dapat dilakukan dimana-mana, baik di daerah landai maupun dataran tinggi, bahkan dapat di terapkan di laut.

Pemanfaatan energi terbarukan dapat mencegah terjadinya kenaikan jumlah karbon dioksida atau CO2 pada lapisan atmosfer yang menyebabkan pemanasan global. Salah satu energi terbarukan yang saat ini mendapatkan perhatian yang besar di dunia tentang pemanfaatannya adalah energi angin dikarenakan karena sifatnya yang terbarukan, berkelanjutan dan ramah lingkungan.

Indonesia merupakan Negara yang memiliki lahan pertanian yang luas. Akan tetapi ada lahan pertanian yang sulit dialiri air karena lebih tinggi dari sumber air. Pompa merupakan peralatan yang dapat digunakan air ke lahan pertanian tersebut. Ketersediaan energi listrik yang tidak merata, memerlukan pemanfaatan energi alternative.

(14)

Kontruksi turbin angin Vertikal Axis Savonius dengan 4 sudu yang dapat memanfaatkan potensi angin dari segala arah, kontruksi sederhana, dan tidak memerlukan tempat pemasangan yang begitu luas serta menghasilkan momen yang besar merupakan suatu pertimbangan penulis dalam memilih jenis turbin angin ini. Hal inilah yang membuat penulis ingin melakukan analisis pada kondisi tersebut yaitu dengan mengembangkan turbin angin vertikal axis Savonius.

1.2.TUJUAN PENELITIAN

Tujuan penelitian pengaruh jumlah sudu dan kecepatan angin terhadap daya dan putaran turbin angin Sumbu Vertikal Savonius adalah :

1. Menganalisis kinerja Turbin angin sumbu vertikal savonius dengan jumlah sudu 4 buah.

2. Untuk mengetahui pengaruh jumlah 4 sudu terhadap besarnya daya dan putaran yang dihasilkan turbin angin, serta kapasistas aliran yang dihasilkan.

3. Untuk mengetahui pengaruh kecepatan angin terhadap daya dan putaran yang dihasilkan turbin angin

4. Mencari nilai koefisien daya dari turbin angin Savonius yang telah dirancang.

1.3.RUMUSAN DAN BATASAN MASALAH 1.3.1. Rumusan Masalah

(15)

1.3.2. Batasan Masalah

Dengan melihat luasnya permasalahan yang perlu di kaji dan data-data pengujian yang dibutuhkan maka dalam penelitian ini,kami membatasi dalam beberapa hal diantaranya adalah :

1. Turbin yang digunakan adalah turbin angin sumbu vertikal Savonius 2. Spesifikasi turbin angin savinius meliputi:

a. Diameter rotor : 1.000 mm b. Tinggi rotor : 900 mm c. Jumlah sudu : 4 sudu

3. Rancang bangun turbin angin sesuai dengan desain yang ditentukan oleh penulis.

4. Kecepatan angin dibuat dalam beberapa kecepatan yaitu 6 m/s sampai 8 m/s

5. Pembebanan yang diberikan dalam bentuk tinggi pemompaan dengan variasi tanpa beban, beban 2 meter dan beban 5 meter.

1.4.MANFAAT PENELITIAN

Penelitian yang penulis lakukan ini kiranya dapat bermanfaat bagi penulis sendiri, bagi para pembaca atau pihak – pihak yang berkepentingan. Manfaat penelitian ini dapat ditinjau dari

1. Bagi Penulis

• Merupakan wahana menerapkan pengetahuan teori yang telah didapatkan di bangku kuliah, serta membandingkannya dengan kondisi dilapangan.

• Mengetahui secara teoritis dan praktek berapa skala besar turbinuntuk menghasilkan daya yang diinginkan.

2. Bagi Akademik

• Merupakan pustaka tambahan untuk menunjang proses perkuliahan

(16)

3.Bagi masyarakat/Industri

• Memberikan solusi terhadap masalah penyediaan energi yang murah dan tidak mencemari lingkungan.

• Sebagai kontribusi positif bagi dunia industri dalam mengurangi penggunaan biaya produksi.

1.5.SISTEMATIKA PENULISAN

Penulis menyusun laporan hasil penelitian ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut:

 Bab I. Pendahuluan

Bab ini berisikan penjelasan latar belakang, permasalahan, batasan masalah, tujuan dan manfaat, dan sistematika laporan.

 Bab II. Tinjauan Pustaka

Pada bab ini berisikan teori-teori dan fakta-fakta yang dipakai sebagai dasar pembahasan dan penyelesaian permasalahan yang diangkat pada tugas akhir ini..

 Bab III. Perancangan Turbin Angin Savonius

Dalam bab ini dibahas penjelasan tentang metode penelitian berupa bahan dan peralatan yang digunakan, perancangan, waktu dan tempat penelitian, prosedur dan variabel yang diamati.

 Bab IV. Analisa Data dan Pembahasan

Pada bab ini berisikan hasil penelitian yang dilakukan berupa daya dan putaran yang dihasilkan oleh turbin angin . Dalam bab ini juga dipaparkan mengenai perhitungan dari data yang diperoleh dengan menggunakan teori yang ada pada bab II.

 Bab V. Kesimpulan dan Saran

(17)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Energi Angin

Energi yang tersedia pada angin pada dasarnya adalah energi kinetik dengan massa yang besar bergerak diseluruh permukaan bumi. Blade/sudu pada turbin angin menyerap energi kinetik ini, yang kemudian di transformasikan dalam bentuk mekanikal atau elektrik, tergantung pada akhir penggunaan energi tersebut. Efisiensi mengubah angin ke bentuk energi lain yang berguna sangat bergantung pada efisiensi dimana rotor saling berhubungan dengan aliran angin.

Angin merupakan massa udara yang bergerak. Pergerakan massa udara ini diakibatkan oleh perbedaan tekanan udara antara satu tempat dengan tempat yang lain, hal ini dapat diakibatkan karena perbedaan distribusi energi radiasi matahari, tutupan awan serta dinamika disekitarnya. Energi angin dapat dikonversi atau ditransfer ke dalam bentuk energi lain seperti listrik atau mekanik dengan menggunakan turbin atau turbin angin. Oleh karena itu, turbin angin sering disebut sebagai Sistem Konversi Energi Angin (SKEA).

Energi kinetik dari aliran angin dengan massa m dan bergerak dengan kecepatan V dapat diberikan dengan:

� = 1 2 ��

2(Lit. 6 hal. 20) … … … (1)

Mempertimbangkan rotor angin melewati area A terbuka pada aliran angin ini. Energi kinetic aliran angin yang tersedia untuk turbin dapat dihitung dengan:

� = 1 2����

2(Lit. 6 hal. 20). . … … . … … … (2)

(18)

Karena energi per satuan waktu itu adalah daya, dapat ditunjuk dengan:

�= 1

2�����

3(Lit. 6 hal. 23) … … … . (3)

Dapatdilihat bahwa faktor yang mempengaruhi kekuatan tersedia pada aliran angin adalah kepadatan udara, daerah rotor angin dan kecepatan angin.

Gambar 2.1 Skema udara bergerak ke arah turbin angin (Sumber : Mathew, 2006)

2.2.Daya Turbin Angin Dan Torsi

Daya teoritis yang tersedia pada angin ditunjukkan pada persamaan (3). Akan tetapi, turbin tidak bisa mengekstrak sepenuhnya daya dari angin. Ketika angin melewati turbin, sebagian energi kinetiknya dialihkan ke rotor dan membawa sisa energi jauh dari turbin.Daya aktual dihasilkan oleh rotor akan di putuskan oleh efisiensi dimana energi yang ditransfer dari angin menuju rotor berada pada posisinya. Efisiensi ini dikenal sebagai koefisien daya (Cp). Jadi, koefisien daya rotor dapat didefinisikan sebagai rasio daya aktual yang dikembangkan oleh rotor dengan daya teoritis pada angin. Karenanya:

�� = 2��

����3(Lit. 6 hal. 23) … … … . (4)

(19)

optimum supaya mencapai Cp maksimum pada cakupan luas kecepatan angin. Gaya dorong pada rotor (F) dapat dinyatakan dengan:

� =1

2�����

2(Lit. 6 hal. 23) … … … . (5)

Oleh karena itu dapat ditunjukan torsi rotor (T) dinyatakan dengan:

�= 1

2�����

2 (Lit. 6 hal. 23) … … … . (6)

Dimana R adalah radius rotor. Rasio torsi aktual yang dikembangkan oleh rotor dan daya torsi teoritis dikenal sebagai koefisien torsi (CT). jadi koefisien torsi dinyatakan dengan:

�� =

2 �

�����2�(Lit. 6 hal. 23) … … … . (7)

Diman TT adalah torsi aktual yang dikembangkan oleh rotor.

Daya yang terdapat pada rotor pada kecepatan angin tertentu sangat bergantung pada kecepatan relative diantara ujung rotor dan angin. Sebagai contoh, anggap situasi dimana rotor berputar dengan kecepatan rendah dan angin mendekati rotor dengan kecepatan sangat tinggi.

Dengan kondisi ini, sudu bergerak lambat, sebagian aliran udara mengalir mendekati rotor mungkin menerobos tanpa saling berinteraksi dengan sudu dan tanpa pemindahan daya. Dengan cara yang sama, jika rotor berputar cepat dan kecepatan angin rendah, aliran udara mungkin membelok dari turbin dan energi mungkin hilang dalam kaitan dengan tubulensi dan pergantian pusaran (vortex shedding). Pada kedua peristiwa diatas, interaksi antara rotor dan aliran udara tidak efisien dan akan menghasilkan koefisien daya yang rendah.

(20)

optimum ditentukan rotor dimana pindahan energi yang paling efisien dan koefisien daya maksimum (CP max).

Gambar 2.2 Variasi Tip Speed Ratio Dan Koefisien Daya CP Pada Berbagai Jenis Turbin Angin

(Sumber : Hau, 2006)

Hubungan antara koefisien daya dan tip speed ratio:

�� =

2 �

�� �� �3 =

2 �Ω

�� ���2 �(Lit. 6 hal. 24) … … … . (9)

Perbangdingan persamaan 2.1 dan 2.2, didapat:

�� �� =

�Ω

� = � (Lit. 6 hal. 24) … … … . (10)

(21)

2.3.Turbin Angin

Sejak permulaan teknologi energi angin, mesin dengan berbagai jenis tipe dan bentuk telah didesain dan dikembangkan hampir diseluruh dunia. Sebagian dari desain inovatif ini tidak diterima secara komersial. Meskipun beberapa cara menggolongkan turbin angin, maka pada saat ini hanya digolongakan berdasarkan sumbu rotasi turbin angin tersebut yaitu turbin angi poros horizontal dan turbin angin poros vertikal.

2.3.1.Tubin Angin Sumbu Horizontal (TASH)

Turbin angin dengan sumbu horizontal mempunyai sudu yang berputar dalam bidang vertikal seperti halnya propeler pesawat terbang. Turbin angin biasanya mempunyai sudu dengan bentuk irisan melintang khusus di mana aliran udara pada salah satu sisinya dapat bergerak lebih cepat dari aliran udara di sisi yang lain ketika angin melewatinya. Fenomena ini menimbulkan daerah tekanan rendah pada belakang sudu dan daerah tekanan tinggi di depan sudu. Perbedaan tekanan ini membentuk gaya yang menyebabkan sudu berputar.

(22)

Gambar 2.3 Turbin angin jenis upwind dan downwind (Sumber : Mathew, 2006)

 Kelebihan Turbin Angin Sumbu Horizontal

— Dasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuat di tempat-tempat yang memiliki geseran angin (perbedaan antara laju dan arah angin antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalam atmosfir bumi. Di sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%.

 Kelemahan Turbin Angin Sumbu Horizontal

— Menara yang tinggi serta bilah yang panjangnya bisa mencapai 90 meter sulit diangkut. Diperkirakan besar biaya transportasi bias mencapai 20% dari seluruh biaya peralatan turbin angin.

— TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang sangat tinggi dan mahal serta para operator yang terampil.

— Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-bilah yang berat, gearbox, dan generator.

— TASH yang tinggi bisa memengaruhi radar airport.

— Ukurannya yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan mengganggu penampilan lansekap.

— Berbagai varian downwind menderita kerusakan struktur yang disebabkan oleh turbulensi.

(23)

2.3.2.Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV)

Turbin angin sumbu vertikal/tegak (atau TASV) memiliki poros/sumbu rotor utama yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin tidak harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif.Kelebihan ini sangat berguna di tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi.VAWT mampu mendayagunakan angin dari berbagai arah. Dengan sumbu yang vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses untuk keperluan perawatan.Tapi ini menyebabkan sejumlah desain menghasilkan tenaga putaran yang berdenyut. Drag (gaya yang menahan pergerakan sebuah benda padat melalui fluida (zat cair

atau gas) bisa saja tercipta saat turbinberputar. Karena sulit dipasang di atas menara, turbin sumbu tegak sering dipasang lebih dekat ke dasar tempat ia diletakkan, seperti tanah atau puncak atap sebuah bangunan.

Kecepatan angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga yang tersedia adalahenergi angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah dan obyek yang lain mampumenciptakan aliran yang bergolak, yang bisa menyebabkan berbagai permasalahan yangberkaitan dengan getaran, diantaranya kebisingan dan bearing wear yang akanmeningkatkan biaya pemeliharaan atau mempersingkat

umur turbin angin. Jika tinggipuncak atap yang dipasangi menara turbin kira-kira 50% dari tinggi bangunan, inimerupakan titik optimal bagi energi angin yang maksimal dan turbulensi angin yangminimal.

(24)

 Kelebihan Turbin Angin Sumbu Vertikal

— Tidak membutuhkan struktur menara yang besar

— Karena bilah-bilah rotornya vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme yaw.

— Sebuah TASV bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan bagian-bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah — TASV memiliki sudut airfoil (bentuk bilah sebuah baling-baling

yang terlihat secara melintang) yang lebih tinggi, memberikan keaerodinamisan yang tinggi sembari mengurangi drag pada tekanan yang rendah dan tinggi

— Desain TASV berbilah lurus dengan potongan melintang berbentuk kotak atau empat persegi panjang memiliki wilayah tiupan yang lebih besar untuk diameter tertentu daripada wilayah tiupan berbentuk lingkarannya TASH

— TASV tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah. — Turbinpada TASV mudah dilihat dan dihindari burung.

— TASV memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah daripada TASH. Biasanya TASV mulai menghasilkan listrik pada 10km/jam (6 m.p.h.)

— TASV bisa didirikan pada lokasi-lokasi dimana struktur yang lebih tinggi dilarang dibangun.

— TASV biasanya memiliki tip speed ratio (perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung sebuah bilah dengan laju sebenarnya angin) yang lebih rendah sehingga lebih kecil kemungkinannya rusak di saat angin berhembus sangat kencang.

(25)

 Kelemahan Turbin Angin Sumbu Vertikal

— Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat turbinberputar — TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih

kencang di elevasi yang lebih tinggi

— Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar

— Sebuah TASV yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya memberi tekanan padabantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkanke puncak bantalan meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup

2.4. Karakteristik Rotor Angin

Gambar 2.5 Karakteristik performance rotor angin (Sumber : Mathew, 2006)

Efisiensi dimana sebuah rotor dapat mengekstrak daya dari angin bergantung pada kesamaan dinamik antara rotor dan aliran angin. Karenanya,

CP

(26)

penampilan dari suatu rotor angin adalah biasanya dikarakterisasi oleh variasi-variasi dalam koefisien daya nya dengan Tip Speed Ratio. Hubungan antara CP - λ bisa disimpulkan untuk suatu desain rotor yang khas, itu dapat lebih lanjut diterjemahkan pada kurva daya kecepatan dari rotor untuk penerapan praktis.

Kurva CP – λ tertentu untuk rotor yang berbeda ditunjukakn pada gambar 2.5 Secara umum, awalnya koefisien daya turbin bertambah dengan tip speed ratio yang mencapai puncak pada λ tertentu dan selanjutnya berkurang dengan

peningkatan dalam rasio kecepatan puncak. Variasi dalam Cp dengan λ tergantung pada beberapa ciri disain rotor.Rotor dengan multibilah Amerika menunjukkan koefisien daya yang paling rendah dan bekerja pada rasio kecepatan rendah dengan angin. Nilai tertentu untuk koefisien daya puncaknya adalah 14% pada rasio kecepatan puncak 0.8. Namun, hal tersebut memiliki soliditas yang tinggi sehingga getaran awal yang tinggi membuatnya menjadi menarik untuk memompa air. Turbin dengan baling-baling dua dan tiga bilah serta desain Darrieus bekerja pada tip speed ratio yang lebih tinggi dan menunjukkan efisiensi yang lebih baik. Dengan demikian, hal tersebut sesuai untuk generator elektrik tenaga angin.

Rotor Savonius dengan soliditas yang tinggi bekerja pada rasio kecepatan puncak yang lebih rendah. Walaupun secara teoritis diperlihatkan bahwa efisiensi puncak dari rotor tersebut tidak dapat melewati batas 20%, namun Savonius dilaporkan memiliki efisiensi puncak 31% dalam test wind tunnel dan 37% di udara bebas. Efisiensi mulai dari 25-35% dilaporkan dalam beberapa penelitian tentang rotor. Nilai ini cukup impresif karena rotor lebih mudah dibuat dan biaya yang lebih murah.

(27)

hal ini merupakan nilai teoritis dan beberapa turbin hambat seperti rotor Savonius yang menunjukkan efisiensi yang tinggi dalam evaluasi lapangan.

2.5. Teori Momentum Elementer Betz’

Teori momentum elementer Betz sederhana berdasarkan pemodelan aliran dua dimensi angin yang mengenai rotor menjelaskan prinsip konversi energi angin padaturbin angin. Kecepatan aliran udara berkurang dan garis aliran membelok ketika melalui rotor dipandang pada satu bidang. Berkurangnya kecepatan aliran udara disebabkan sebagian energi kinetik angin diserap oleh rotor turbin angin. Pada kenyataannya, putaran rotor menghasilkan perubahan kecepatan angin pada arah tangensial yang akibatnya mengurangi jumlah total energi yang dapat diambil dari angin.

Walaupun teori elementer Betz telah mengalami penyederhanaan, namun teori ini cukup baik untuk menjelaskan bagaimana energi angin dapat dikonversikan menjadi bentuk energi lainnya.

Energi kinetik dari suatu massa udara m bergerak pada kecepatan v dapat dinyatakan sebagai:

� = 1 2��

2(Lit. 4 hal. 81) … … … . . (11)

mempertimbangkan suatu luas daerah tertentu A, dimana udara lewat dengan kecepatan v, volume V melalui selama suatu satuan waktu yang tertentu, jadi yang disebut dengan volume aliran adalah:

�̇ = �� (Lit. 4 hal. 81) … . … … … (12)

dan laju aliran massa dengan density ρ adalah:

�̇=��� (Lit. 4 hal. 82). … … … (13)

persamaan yang menyatakan energi kinetik melalui penampang A pada setiap satuan waktu dapat dinyatakan sebagai daya yang melalui penampang A adalah:

�= 1 2��

(28)

Energi dapat diambil dari angin dengan mengurangi kecepatannya. Artinya kecepatan udara dibelakang rotor akan lebih rendah daripada kecepatannya. Berarti kecepatan udara di belakang rotor akan lebih rendah daripada kecepatan udara didepan rotor.

Energi mekanik yang diambil dari angin satuan waktu didasarkan pada perubahan kecepatannya dapat dinyatakan dengan persamaan :

�= 1 2��1�1

3 1

2��2�2

3 =1

2�(�1�1

3 − �2�23)(Lit. 4 hal. 82) … … (15)

Gambar 2.6 Model Aliran dari Teori Momentum Beltz (Sumber:Hau, 2006)

Maka:

�=1

2�̇ ��1

2− �22(Lit. 4 hal. 83)… … … (16)

dari persamaan (16) dapat disimpulkan bahwa daya terbesar yang diambil dari angin adalah jika bernilai nol, yaitu angin berhenti setelah melalui rotor, namun hal ini tidak dapat terjadi karena tidak memenuhi hukum kontinuitas. Energi angin yang diubah akan semakin besar jika semakin kecil, atau dengan kata lain rasio harus semakin besar.

Persamaan lainnya yang diperlukan untuk mencari besarnya daya yang dapat diambil adalah persamaan momentum :

� = �̇(�1−�2)(Lit. 4 hal. 83) … … … (17)

(29)

oleh rotor yang menekan udara kearah yang berlawanan dengan arah gerak udara. Daya yang diperlukan untuk menghambat aliran udara adalah :

� = ��′ =�̇(�1−�2)�′(Lit. 4 hal. 83) … … … . . (18)

kedua persamaan diatas digabungkan menunjukkan hubungan : 1 Maka kecepatan aliran udara ketika melalui rotor adalah:

�′ = �1+�2

2 (Lit. 4 hal. 83) … … … (21)

Laju aliran massa menjadi:

�̇ = ���′ =1

2��(�1+�2)(Lit. 4 hal. 83). . … … … . (22)

maka besarnya keluaran daya mekanik yang telah diubah adalah :

� = 1 4��(�1

2− �22)(�1+�2)(Lit. 4 hal. 84) … … … (23)

Untuk melengkapi uraian dari besarnya keluaran daya mekanik ini, harus dibandingkan dengan daya yang terkandung pada aliran angin yang melewati luasan area A yang sama, yaitu persamaan (13), besarnya rasio perbandingan antara keluaran daya mekanik yang telah diubah dari energi angin dengan daya yang terkandung pada angin Po disebut dengan “power coefficient” Cp dengan persamaan :

(30)

�� =� � =

1

2�1− �

�2

�1� 2

� �1 +�2

�1�

(Lit. 4 hal. 84) … … … (25)

Koefisien daya hasil dari konversi daya angin ke daya mekanis turbin tergantung pada perbandingan dari kecepatan angin sebelum dan sesudah dikonversikan. Jikaketerkaitan ini di plot ke dalam grafik, secara langsung solusi analitis juga dapat ditemukan dengan mudah. Dapat dilihat bahwa koefisien daya mencapai maksimum pada rasio kecepatan angin tertentu seperti pada terlihat pada gambar.

Gambar 2.7 Koefisien Daya Berbanding Dengan Rasio Kecepatan Aliran Sebelum dan Setelah Konversi Energi

(Sumber :Hau, 2006)

Dengan U2/U1 = 1/3, besarnya effisiensi teoritis atau ideal atau maksimum dari turbin angin Cp adalah :

�� =

16

27= 0,593 (Lit. 4 hal. 85) … … … . (26)

(31)

�′ =2

3�1(Lit. 4 hal. 85) … … … (27)

dan kecepatan setelah melewati turbin U2 menjadi : �2 =

1

3�1(Lit. 4 hal. 85) … … … . (28)

Gambar berikut menunjukkan asumsi bahwa roda turbin mempunyai ketebalan a-b , tekanan masuk PO dan V1 dan pada bagian keluar P2 dan V2. V2 lebih kecil dari pada V1 karena energi kinetiknya telah diambil oleh sudu turbin.

Gambar 2.8Kondisi aliran udara melalui satu disk ideal membentuk konverter tenaga dengan kemungkinan ekstraksi maksimum dari gaya mekanis

(Sumber : Hau, 2006)

2.6.GAYA AERODINAMIK PADA ROTOR

(32)

arah aliran yang dihasilkan ketika fluida bergerak melalui benda yang berpenampang airfoil. Jika penampang airfoil menyapu udara dengan kecepatan tertentu maka tekanan udara pada bagian atas sayap akan lebih kecil dari bagian bawah sayap, hal ini menyebabkan adanya gaya angkat pada sayap tersebut yang disebut gaya lift. Sedangkan gaya drag adalah gaya hambat yang arahnya berlawanan dengan arah gerak benda.

2.6.1. Aerodinamik Hambatan (drag)

Menurut Hau (2006) jenis yang paling sederhana dalam mengkonversi energi dapat dicapai dengan cara penerapan hambatan atau drag murni pada suatu permukaan seperti pada gambar. Udara yang mengenai permukaan A dengankecepatan Uw, maka daya yang dapat ditangkap P, dapat dihitung dari aerodinamis hambatan D, luas penampang A dan kecepatan U adalah :

�= � ∙ �(Lit. 4 hal. 86) … … … (29)

Gambar 2.9 Kondisi aliran dan Gaya Aerodinamis pada Turbin Jenis Drag (Sumber : Hau, 2006)

Mesin drag ideal terdiri dari alat dengan permukaan penghalang digerakkan angin atau flaps bergerak paralel terhadap aliran angin merata dengan kecepatan Uo. Perbedaan tekanan jarak lintas stasioner flap dijaga tegak lurus terhadap kecepatan angin.

Untuk flap dengan luas sapuan A bergerak dengan kecepatan v, gaya drag penggerak maksimum adalah:

���� =��

(�− �)2

(33)

Koefisien hambat (drag) CD tak berdimensi adalah digunakan untuk menggambarkan alat dilihat dari yang ideal, sehingga gaya hambat menjadi:

�� = �� ∙ ��

(�− �)2

2 (Lit. 4 hal. 87) … … … . . (31)

Daya yang ditangkap flap adalah:

�� =��� =��∙ ��(�� − �)2�2(Lit. 4 hal. 87) … … … . (32)

Koefisien daya CPdidefenisikan dari persamaan (23) didapat:

����� =

Nilai CD dari mendekati nol sampai titik maksimum, maksimum kira – kira 1,5 untuk bentuk cekung yang digunakan pada anemometer standard. Dengan demikian, koefisien daya maksimum untuk drag machine adalah:

����� ≈ �

4

27�(1,5) = 6

27= 22% (Lit. 4 hal. 85). . … … … . (36)

Hal ini dibandingkan dengan kriteria Betz’ untuk turbin ‘ideal’ dengan � =

16

27 = 59 % . Ditunjukkan bahwa turbin tipe lift memiliki koefisien daya 30% lebih

(34)

Tabel 2.1 Koefisien – koefisien Hambat yang Khas Bagi Berbagai Silinder Dalam Aliran Dua Dimensi (sumber:Alvian, 2011)

Menurut Reksoatmodjo (2005), untuk penerapan teori Betz pada turbine angin Savonius perlu memperhatikan penyimpangan-penyimpangan dari asumsi-asumsi yang digunakan oleh Betz.

Pertama, Betz mengansumsikan jumlah sudu-sudu turbin tak terhingga, sedangkan pada turbin Savonius jumlah sudu-sudu hanya dua. Kedua, Betz mengasumsikan aliran udara laminar, sedangkan dalam

(35)

sepenuhnya laminar sehingga pengaruh bilangan Reynold akan menentukan besar-kecilnya koefisien hambatan Cd.

Jika sudu-sudu berbentuk setengah bola Cd = 1.42 kalau angin berhembus pada sisi cekung dan Cd = 0.34 jika angin berhembus pada sisi cembung (Bilangan Reynold 104 < NR <106) (Hughes dan Brighton, 1967:85 dalam Reksoatmodjo, 2005). Untuk sudu – sudu berbentuk setengah silinder harga-harga itu sama dengan 2.3 dan 1.2 (Bilangan Reynold 4 x 104) (Streeter, 1996).

2.6.2. Aerodinamik Angkat (lift)

Jika bentuk sudu rotor memungkinkan pemanfaatan aerodinamis lift, koefisien daya yang lebih tinggi dapat dicapai. Analog dengan kondisi yang ada dalam kasus pesawat airfoil, pemanfaatan gaya lift sangat meningkatkan efesiensi (gambar 2.12).

Gambar 2.10 Gaya aerodinamis rotor turbin angin ketika dilalui aliran udara. (Sumber: manwell. 2002)

2.7 Wind Pump (Pompa Tenaga Angin)

(36)

menguras air dari lahan pertaniandiBelanda.Salah satu aplikasi dari energi angin adalah pemompaan air.

Di Eropa, pompa air tenaga angin skala kecil yang terbuat dari kayu telah lamajuga digunakan untuk memompa air laut dalam pembuatan garam. Kemudian yangmenjadi sangat populer hingga saat ini adalah pompa air tenaga angin mekanik—yangsekarang kita kenal dengan American typeyang terbuat dari besi dengan jumlah sudubanyak. Ulasan ringkas mengenai sistem pompa air tenaga angin dibahas di bawah ini

Pompa tenaga angin secara luas dapat digolongkan dengan 2 sistem yaitu system mekanik dan system elektrik.

Gambar 2.11 Jenis jenis pompa yang digerakkan oleh angin secara mekanikal (Sumber : Mathew, 2006)

2.7.1 Pompa Air Tenaga Angin Mekanik (Mechanical Wind Pumps)

(37)

seperti ini dibuat di Amerika.Desainnyasudah terbukti berhasil sehingga banyak ditiru di seluruh dunia. Turbin angin jenis inimenggerakkan pompa piston yang dihubungkan dengan gear.

Turbin angin tradisional biasanya mempunyai sudu sederhana yang terbuat dari platmelengkung berjumlah banyak, sekitar 15-18. Yang lebih modern sekarang menggunakansudu berbentuk airfoil dan jumlahnya tidak begitu banyak, sekitar 6-8.Salah satu masalah pada penerapan pompa angin mekanik ini adalah lokasi instalasi. Turbin angin harus dipasang langsung di atas borehole atau sumber air.Sedangkan lokasisumber air yang baik belum tentu merupakan lokasi sumber daya angin yang baik pula

Gambar 2.12. Diagram skematik pompa air tenaga angin mekanik. (Sumber: Mathew,2006)

2.7.2 Pompa Air Tenaga Angin Elektrik (Electrical Wind Pumps)

Pemompaan air dengan turbin angin secara elektrikal menawarkan teknologi yang lebihmenjanjikan.Turbin angin dapat mengahasilkan listrik baik AC maupun DC, dan pompadapat langsung dihubungkan dengan langsung dengan motor AC atau DC.

(38)

• Tidak memerlukan batere atau inverter, karena pompa dapat langsungdihubungkan dengan motor.

• Lebih mudah untuk menyelaraskan turbin angin dengan pompa air denganmengatur beban secara elektrikal bukan mekanikal.

• Memberikan kemudahan dalam penentuan tempat instalasi, karena turbin angina dapat dipasang di mana saja yang anginnya kuat, sementara pompa sendiridapat dipasang dimana sumber air berada. Kemudahan ini tidak akandidapatkan apabila kita menggunakanpompa angin mekanik, karena terkadangsumber daya air dan angin tidak berada ditempatyang sama.

Berbeda dengan kincir angin tradisional, turbin angin elektrikal menuntut kecepatanangin yanglebih tinggi. Misalnya, untuk mulai memompa, turbin angin kecil skala 1.5kW akan memerlukankecepatan angin rata-rata 4-5 m/s sedangkan pompa angin mekanikhanya memerlukan 2.5-3.5m/s.

(39)

Gambar 2.13. Diagram skematik pompa air tenaga angin elektrikal. (Sumber: Mathew, 2006)

Dengan penjelasan tentang pompa tenaga angin diatas yang akan dibahas selanjutnya adalah pompa tenaga angin mekanik yang menggunakan pompa piston.

2.7.3 Turbin Angin Penggerak Pompa Piston.

Pompa piston banyak digunakan seperti pompa komersil lainnya. System ini terdiri dari multiblade dengan soliditas tinggi, poros engkol, connecting rod, dan pompa piston. Gerak putar turbin angin diterjemahkan pada gerak batang torak oleh engkol. Batang penghubung mengoperasikan piston pompa naik dan turun melalui silinder selama proses langkah. Dua katup check, membuka dan menutup seiring langkah piston.

(40)

Gambar 2.14 Turbin angin menggerakkan pompa piston (Sumber : Mathew, 2006)

Volume air yang keluar selama proses langkah dihasilkan dari daerah bagian dalam silinder dan panjang langkah yang dilakukan selama proses langkah. Dengan demikian, jika d adalah diameter dalam silinder dan s adalah panjang langkah lalu, secara teoritis volume air yang di pompakan melalui saluran discharge diberikan oleh:

�� = �4�2� (Lit. 6 hal. 127). … … … . (37)

Dari gambar, dapat dilihat bahwa:

�= 2� (Lit. 6 hal. 127) … … … . . … … … (38) Dimana r adalah panjang engkol. Debit yang dihasilkan dari katup discharge dapat dihitung dengan:

�= �� 2�

2 (Lit. 6 hal. 128) … … … (39)

Dimana � adalah efisiensi volumetrik pompa dan N adalah putaran rotor turbin. Biasanya, efisiensi volumetric pompa piston yang pada umumnya lebih tinggi dari 90%.

Daya yang tersedia pada pompa (PH) dapat dihitung dengan :

�� =����ℎ

� (Lit. 6 hal. 128) … … … … . … … … (40)

Dimana:

�� = Massa jenis air (kg/m3)

g = Tetapan gravitasi h = Head total (m)

�� = Efisiensi pompa (%)

2.7.4 Head total pompa

(41)

gesek, dan kerugian-kerugian pada perlengkapan seperti katup (valve), belokan (elbow), perubahan penampang dan lain-lain.

Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti di rencanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh po

Gambar 2.15 Head Pompa (Sumber: Sularso, 2004)

Head pompa dapat ditulis sebagai merikut:

�= ℎ +Δℎ +ℎ +��

2

2�(Lit. 10 hal 27 ) … … … . (41)

Dimana : H : Head total pompa (m) ha : Head statis total (m)

Δhp :Perbadaan head tekanan pada keduapermukaan air (m) hl : Kerugian head di pipa, katup, belokan, sambungan, dll. v2/2g : Head kecepatan keluar (m)

g : Percepatan grafitasi ( = 9.8 m/s2)

Head statis total (ha) adalah perbedaan tinggi antara muka air disisi keluar dan sisi isap ; tanda positif (+) dipakai apabila permukaan air pada sisi keluar lebih tinggi daripada sisi isap.Adapun hubungan antara tekanan dan head tekan dapat diperoleh dari rumus:

ℎ� = 10 ×�� (Lit. 10 hal 27) … … … . … … … … . (42)

(42)

ℎ� =9.81 �(Lit. 10 hal 28) … … … . … … … … . (43)

Dimana: hp = head tekan (m)

Pa = tekanan permukaan air (Pa) ρ = Rapat massa (kg/l)

γ = Berat jenis air yang di pompa (kgf/l)

Head losses (hl) yaitu head untuk mengatasi kerugian-kerugian yang terdiri atas head losses di dalam pipa-pipa, dan head losses di dalam belokan-belokan, katub-katub, dsb.

1. Head losses dalam pipa (kerugian mayor)

Untuk menghitung kerugian gesek di dalam pipa dapat dipakai rumus berikut ini:

ℎ� =���� 2

�2�(Lit. 10 hal 28 ) … . . … … … . … … … … . (44) Dimana: va = Kecapatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s)

hf = Head losses dalam pipa (m)

λg = Koefisien kerugian gesek dalam pipa g = Perceptan gravitasi (9,8 m/s2)

L = Panjang pipa

d = Diameter dalam pipa (m)

Selanjutnya, untuk aliran yang laminer dan yang turbulen, terdapat rumus yang berbeda. Sebagai patokan apakah suatu aliran itu laminer atau turbulen, dipakai bilangan reynold:

�� = ���(Lit. 10 hal 28) … … … . … … … … . (45)

= ����

� (Lit. 10 hal 28 ) … . . … … … . … … … … . (46)

Dimana: Re = bilangan reynold (tak berdimensi)

v = kecepatan rata-rata aliran di dala pipa (m/s)

d = diameter dalam pipa (m)

(43)

v1 v2

Faktor gesekan tergantung dari bilangan renoldnya. Jika alira dalam pipa tersebut laminar maka harga faktor gesekan (f ) dapat dicari dengan rumus:

�= 64

��(Lit. 10 hal 29) … … . … … . … … … … . (47)

Untuk aliran laminar, Re mempunyai harga maksimum sebesar 2000. Bila bilangan reynold (Re) >2300 aliran dalam pipa adalah turbulen, maka faktor gesekan f di dapat dari diagram moody. Head losses dalam jalur (kerugian minor).

2. Head losses pada perlengkapan pipa (kerugian minor)

Head losses pada perlengkapan pipa adalah kehilagan tekanan akibat gesekan yang terjadi pada katub-katub, sambungan (elbow), instrument, dan pada penampang yang tidak konstan. Kerugian head di tempat ini dapat dinyatakan secara umum dengan rumus:

ℎ� = �×��� 2

2�(Lit. 10 hal 32) … … … … . … … … … . (48)

Dimana: f = koefisien kerugian g = Percepatan grafitasi

hf = Kerugian head (m)

n = jumlah perlengkapan pipa

Untuk koefisien kerugian pembesaran penampang pipa secara mendadak, kerugian head dapat dihitung dengan rumus:

ℎ� = �

(�1− �2)2

2� (Lit. 10 hal 35) … … . … … … . … … … … . (49)

Dimana f ≈ 1

(44)

dan kerugian head untuk pengecilan pipa secara mendadak dapat dinyatakan dengan rumus:

ℎ� = ��2 2

2�(Lit. 10 hal 36 ) … … … . … … … … . (50)

dimana harga f dapat dilihat dibawah ini:

Tabel 2.2 Koefisien kerugian pada pengecilan mendadak

(D2/D1)2 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 f 0,5 0,48 0,45 0,41 0,36 0,29 0,21 0,13 0,07 0.01 0

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1.Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian turbin ini telah dilaksanakan pada bulan April 2012. Penelitian dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

3.2.Metode penelitian

(45)

a. Penelitian Kepustakaan (Library Research)

Penelitian kepustakaan yaitu penelitian untuk landasan teori dan tugas akhir ini dengan jalan membaca literatur - literatur yang berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggungjawabkan kebenarannya.

b. Pembuatan Alat

Sebelum dilakukan penelitian maka terlebih dahulu dilakukan pembuatan alat uji yaitu turbin angin tipe sumbu vertikal, dibuat juga cover fan supaya penelitian dalam keadaan safety.

c. Pengamatan secara langsung atau observasi

Dengan menggunakan metode observasi yaitu dengan melakukan pengamatan secara langsung terhadap objek yang diteliti dalam hal ini adalah turbin angin tipe sumbu vertikal savonius dengan menggunakan alat ukur dan bahan - bahan penunjang lainnya.

3.4 Perancangan dan pembuatan objek penelitian

Berdasarkan studi literatur dan teori yang mendukung pada tinjauan pustaka, turbin yang akan dirancang adalah turbin angin jenis vertikal axis savonius dan pompa piston dengan rincian:

3.4.1 Turbin

Spesifikasi elemen yang digunakan pada Turbin Angin Savonius adalah sebagai berikut :

a. Sudu Turbin

(46)

Tabel 3.1 Spesifikasi sudu turbin

No Spesifikasi Keterangan

1 Tipe sudu Lengkung

2 Bahan Aluminium

3 Tinggi 900 mm

4 Tebal 0,2 mm

5 Kelengkungan/ radius R150 mm/ 1100

5 Jumlah sudu 4

7 Rangka sudu Plat strip 2x20 mm

b. Rotor Turbin

Rotor merupakan elemen utama turbin angin karena pada rotor inilah sudu turbin diasembly. Karena pada rotor ini terdapat sudu turbin maka rotor dibuat dengan konstruksi yang kuat sehingga pada saat angin kencang bagian rotor tidak mengalami kegagalan terutama dalam hal memanfaatkan energi aliran yang melaluinya. Adapun rancangan rotor turbin dibuat dengan spesifikasi sebagai berikut:

Tabel 3.2 Spesifikasi rotor turbin

No Spesifikasi Keterangan

1 Tipe rotor Sumbu vertikal

2 Diameter rotor 1000 mm

3 Tinggi 900 mm

4 Lengan Besi siku 20x20mm

5 Diameter/ panjang/ bahan poros 20 mm/ 1400 mm/ st37 6 Diameter/ tebal/ bahan hub 75 mm/ 5 mm/ st37

c. Bantalan (bearing)

(47)

mengurangi gesekan sehinga dapat bertahan lama. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tak dapat bekerja secara semestinya.

Tabel 3.3 Spesifikasi bantalan turbin

Jenis Spesifikasi Keterangan

Radial

Tipe Ball bearing

Bahan Baja karbon

Nomor 6004

Aksial Tipe Ball bearing

Bahan Baja karbon

Nomor 6204

3.4.2 Pompa

Pompa berfungsi untuk memanfaatkan (mengkonversikan) energi yang diserap rotor turbin untuk mengalirkan fluida melalui sistem perpipaan yang telah di buat. Pompa yang digunakan pada penelitian ini adalah pompa piston dengan spesifikasi:

Tabel 3.4 Spesifikasi rotor turbin

No Spesifikasi Keterangan

Tipe Pompa piston

1 Bahan silinder Stainles steel

2 Diameter silinder 35 mm

3 Panjang langkah 80 mm

4 Katup hisap Check valve ½ inch

5 Katub buang Check valve ¾ inch

6 Bahan seal pompa Kulit

(48)

Untuk mengalirkan suatu fluida dari suatu tempat ketempat lain dengan menggunakan pompa diperlukan sistem perpipaan agar fluida yang di alirkan dapat di arahkan sesuai dengan yang di inginkan dalam pengujian.

Tabel 3.5 spesifikasi sispem perpipaan

No Spesifikasi Keterangan

1 Ukuran/ bahan pipa ½ inch/ PVC

2 Ukuran/bahan elbow ½ inch/ PVC

2 Ukuran/ bahan reducer ½ x ¾ inch/ PVC

3.4.Peralatan

Adapun Alat-alat yang digunakan dalam pengujian ini terdiri dari: objek penelitian yaitu:

a. Prototipe turbin angin savonius sebagai obek penelitian yang telah di rancangseperti pada gambar 3.1.

(49)

b. Pompa berfungsi untuk memanfaatkan (mengkonversikan) energi yang diserap rotor turbin untuk mengalirkan fluida melalui sistem perpipaan yang telah di buat.

Gambar 3.2 Prototype pompa piston yang digunakan

c. Fan, berfungsi sebagai sumber angin yang dipasang tepat di depan turbin angin.

Gambar 3.3Fan

Tabel 3.6 Spesifikasi Fan Pabrikan CK Tech Diameter 62

Power 550 W

Voltage 220 V Cycle 50 Hz

(50)

d. Digital Thermo Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan aliran udara sebelum dan sesudah melewati turbin serta mengukur temperatur sekitar.

Gambar 3.4Digital Thermo Anemometer Dimensi : 163 x 45 x 34 mm Ukuran tampilan : 26.7 x 25.4 mm Diameter kipas : 27.2mm

Berat : 257 gr

abel 3.7 Spesifikasi Digital Thermo Anemometer

spesifikasi Range Resolution

m/s 1 – 30 0.01

ft/menit 196 – 5900 1

km/h 3.6 – 108 0.1

MPH 2.2 – 67.0 0.1

Knot 1.9 – 58 0.1

Temperatur 14 – 160 oF (-10 – 60 oC) 0.1 e. Tachometer, berfungsi untuk mengukur kecepatan putaran poros.

(51)

Pabrikan : Krisbow

Dimesion : 210 x 74 x 37 (mm)

Type : Display 5 digital 18 mm (0,7” LCD) Accuracy : ± (0,05 % + 1 digital)

Sampling time : 0,8 sec (over 60 rpm) Range select : Auto range

Time base : Quartz crystal

Detecting distance : 50mm---500mm (photo) Power : 4 x 1,5 VAA size battery or 6V

direct current stable voltage power Power consumption : approx 65 Ma

f. Gelas Ukur, berfungsi untuk mengukur debit air yang dihasilkan pompa

Gambar 3.6 Gelas Ukur

(52)

Gambar 3.7Ember ( Penampung Air )

3.5.Skema Pengujian

Pengujian dilakukan dengan mengunakan angin buatan yang dihasilkan

sebuah kipas (fan). Kecepatan yang dihasilkan fan diukur dengan menggunakan

anemometer kemudian disesuai dengan kecepatan angin yang diinginkan dengan

cara mengubah jarak fan dengan objek penelitian yaitu prototype turbin angin.

Variasi angin yang diinginkan yaitu dalam 6, 7, dan 8 m/s.

(53)

A.Pembuatan alat.

Adapun langkah-langkah yang ditempuh dalam pembuatan alat turbin angin tipe sumbu vertikal savonius sederhana adalah:

1. Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan

2. Pembuatan Turbin angin sumbu vertikal savonius dan pompa torak meliputi:

— Dinding terbuat dari almunium plat yang dirangkai sehingga membentuk desain turbin angin tipe sumbu vertikal savonius dimana almunium plat tersebut dipaku keling.

— Menyiapkan dudukan dari turbin angin tipe sumbu vertikal savonius, dudukan terbuat dari besi berongga yang dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat menjadi dudukan dari turbin angin tipe sumbu vertikal

savonius.

— Membuat flange yang akan dihubungkan dengan poros turbin, dimana pada flange tersebut juga dipasang mekanisme poros engkol untuk dihubungkan ke poros pompa torak.

— Menyiapkan pompa angin sepeda, yang dibutuhkan hanya pipa pompa sepeda dan klep dengan poros pompa sepeda.

— Menyambungkan pipa pompa dengan sambungan T, kemudian disambung dengan katup pada sisi isap dan sisi discharge.

— Membuat rangkaian pipa yang dihubungkan dengan pompa torak. 3. Menyiapkan motor yang berfungsi menggerakkan sudu turbin yang

nantinya digunakan sebagai sumber angin.

B.Pengujian dan pengambilan data. 1. Pengukuran kecepatan angin

— Menyiapkan peralatan

— Menghidupkan motor dan membiarkannya beroprasi beberapa menit sampai putarannya stabil.

(54)

— Mengatur variasi jumlah sudu turbin, dan variasi head yang dapat dicapai pompa.

— Mengukur putaran poros turbin dengan menggunakan tachometer. — Mengukur jumlah debit air yang dihasilkan pompa.

(55)

3.7.Diagram Alir Penelitian

(56)

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa Data

Pengambilan data dilakukan pada bulanMaret 2012 di Laboratorium Motor Bakar DepartemenTeknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan data sebagai berikut :

1. Kecepatan angin (V1) : 6 m/s sampai 8 m/s 2. Temperature ruangan (T) : 30°C

3. Diameter turbin angin (DT) : 1 m = 100 cm 4. Diameter pompa (DP) : 3,5 cm

4.1.1. Daya Angin

Dalam pengujian yang dilakukan diketahui bahwa suhu lingkungan adalah 30°C. Berdasarkan tabel kerapatan dan kekentalan udara pada 1 atm maka

kerapatan udara (ρ) adalah 1,151 kg/m3

.

Luas sapuan turbin dimana tinggi turbin h 900 mm dan lebar l 1000 mm:

� =�×ℎ

� = 1000 ��× 900 ��

� = 900000 ��2

� = 0,9 �2

Besarnya energi total aliran angin P dengan kecepatan angin V = 6 m/s yang melewati luas area A = 0,9 m2 dengan persamaan (2):

(57)

Tabel 4.1 Daya angin dengan variasi kecepatan angin V1 (m/s) Po (Watt)

6,0 111.71

7,0 177.38

8,0 264.78

4.2 Data Hasil Pengujian

Setelah prototype turbin angin savonius selesai maka dengan prosedur pengujian yang telah direncanakan maka didapatkan data pengujian sebagai berikut :

4.2.1 Pengujian Tanpa Beban

Pengujian turbin angi savonius dengan 4 sudu tanpa di beri beban pompa sehingga diperoleh data:

Tabel 4.2 Data pengujian tanpa beban V1

(m/s)

Putaran turbin/ n (rpm) n(avg) (rpm)

4.2.2 Data hasil pengujian dengan head statis 2 meter

Pengujian turbin angi savonius dengan 4 sudu di beri beban pompa dengan head statis 2 m sehingga diperoleh data:

Tabel 4.3 Data pengujian dengan head statis 2 meter V1

(m/s)

(58)

4.2.3 Data hasil pengujian dengan head statis 5 meter

Pengujian turbin angin savonius dengan 4 sudu di beri beban pompa dengan head statis 5 m sehingga diperoleh data:

Tabel 4.4 Data pengujian dengan head statis 5 meter V1

(m/s)

Putaran turbin/ n (rpm) n(avg) (rpm)

Data diatas diatas dibuat dalam bentuk grafik senhingga diperoleh bentuk grafik sebagai berikut:

Gambar 4.1 Grafik Kecepatan angin dan kapasitas pompa pada turbin 4 sudu pada variasi kecepatan angin dan beban head statis pemompaan

(59)

Gambar 4.2 Grafik Kecepatan angin dan putaran pada turbin dengan variasi kecepatan angin dan beban head statis pemompaan

4.3 Daya yang diserap turbin dari angin

Daya yang diserap oleh turbin savonius 4 sudu tanpa beban dengan V1 = 6 m/s , A = 0,9 m2 diperoleh putaran turbin N = 69,73 rpm dan kecepatan angin setelah melewati turbin V2 = 2.08 m/s dapat dihitung dengan persamaan (22) sehingga didapat daya yang diserap oleh turbin yaitu:

�� =

1 4��(�1

2− �22)(�1+�2)

�� =14(1.149203)(0,9)(62−2.082)(6 + 2.08) = 66,17574 ( �)

Perbandingan antara daya turbin dengan daya angin dapat diperoleh CP (koefisien daya) dengan menggunakan persamaan (23):

(60)

4.4 Tip Speed Ratio

Dari data pengujian 4 sudu tanpa beban pada kecepatan angin V1= 6,0 m/s dan diperoleh putaran rotor turbin N =68,16 rpm, dengan menggunakan persamaan (7) diperoleh nilai tip speed ratio:

� =2���

� ∙60 =

2�(68,16). 0,5

6∙60 = 0,59748

Berikut adalah tabel hasil perhitungan nilai daya yang diserap rotor, koefisien daya dan tip speed ratio hasil dari pengujian turbin angin 4 sudu untuk variasi kecepatan dan tinggi head statis pompa.

Tabel 4.5 Hasil perhitungan daya turbin, koefisien daya, dan tip speed ratio tanpa beban

Tabel 4.6 Hasil perhitungan daya turbin, koefisien daya, dan tip speed ratio untuk head statis 2 meter

(61)

Tabel 4.7 Hasil perhitungan daya turbin, koefisien daya, dan tip speed ratio untuk head statis 5 meter

v1

Pompa yang digunakan adalah pompa piston dengan diameter pompa (Dp) = 0,035 m, jarak langkah piston (s) = 0,08 m. dengan data ini dapat dicari volume dari pompa dengan menggunakan persamaan (40) sehingga didapat volumenya sebagai berikut:

�� = �4�2� = �40,0352 ∙0,08 = 0,000076969 �3 = 0,076969 �����

Dengan perhitungan volume pompa piston telah diperoleh maka dengan data pengujian turbin angin dengan 4 sudu dengan beban turbin head statis pompa 2 m V1 = 6 m/s, putaran rotor turbin N = 51.64 rpmkapasitas pompa secara teoritis yang dihasilkan adalah:

�� = �� ∙ �= 0,076969 ∙51,64 �� = 3,97494 �/���

Dengan membandingkan kapasitas aliran teoritis dengan kapasitas yang diperoleh dari hasil pengujian turbin tiga sudu untuk head statis 2 meter dengan kecepatan V1 = 6 m/s dimana Qa= 2,52 l/menit, didapat efesiensi pompa piston yang dirancang adalah:

�� =�� � =

2,52

(62)

Dengan mengabaikan head losses yang terjadi pada jalur perpipaan, maka daya pompa pada turbin 4 sudu dengan head statis h = 2 meter; Qa=2,52 l/menit = 0,04x10-3 m3/s adalah

Berikut adalah tabel hasil perhitungan nilai kapasitas aliran teoritis, efesiensi dan daya pompa dari pengujian turbin angin tiga sudu untuk variasi kecepatan dan tinggi head statis pompa.

Tabel 4.8 Hasil perhitungan kapasitas aliran teoritis, efesiensi dan daya pompa untuk head statis 2 meter

v1

Tabel 4.9 Hasil perhitungan kapasitas aliran teoritis, efesiensi dan daya pompa untuk head statis 5 meter

(63)

Efesiensi keseluruhan turbin dalam mengkonversi energi angin untuk mengalirkan air dapat dicari dengan membandingkan daya pompa dengan energi angi yaitu

Tabel 4.10 Hasil perhitungan efesiensi total konversi energi angin untuk menggerakkan pompa

111.70253 1.29848 1.162444

7.0 177.37948 1.38849 0.782781

8.0 264.77637 1.47188 0.555897

6.0

5

111.70253 2.56084 2.29255

7.0 177.37948 2.86046 1.612621

8.0 264.77637 3.58312 1.353262

Dari hasil analisa data diatas apabila dibentuk dalam bentuk grafik maka akan diperoleh grafik seperti dibawah ini.

Gambar 4.3 Grafik Daya turbin angin dan putaran turbin 4 sudu pada variasi kecepatan angin dan beban turbinhead statis pemompaan

(64)

Gambar 4.4 Grafik Kecepatan angin dan efesiensi total turbin 4 sudu pada variasi kecepatan angin dan beban head statis pemompaan

Gambar 4.5 Grafik Tip speed-ratio dan koefisien daya turbin 4 sudu pada variasi kecepatan angin dan beban head statis pemompaan

Dari grafik diatas dapat kita lihat bahwa garis Cp-λ semakin kekanan semakin menurun, hal ini membuktikan bahwa tipe speed ratio turbin savonius tidak dapat melebihi 1.

0

0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65

(65)

4.6. PERBANDINGAN HASIL

Hasil penelitian yang telah dilakukan ini akan dibandingkan dengan tipe

turbin savonius lainya yang telah di uji coba. perbedaanya terletak pada jumlah

sudu yang digunakan pada rotor turbin. perbandingan ini digunakan untuk melihat

karakteristik dari jumlah sudu rotor yang telah dirancang. Perbandingan dilakukan

dengan melihat besar nilai koefisien daya (Cp) dan tip speed rationya serta debit

aliran yang dihasilkan oleh pompa yang digerakkan turbin angin sumbu vertikal

savonius diantaranya:

- Hasil penelitian terhadap turbin angin sumbu vertikal savonius dengan 3 sudu pada variasi kecepatan angin 6 m/s, 7 m/s, 8 m/s, untuk menggerakan pompa dapat dilihat dari grafik berikut :

(66)

Gambar 4.6 Grafik Tip speed-ratio dan koefisien daya turbin 3 sudu pada variasi kecepatan angin dan beban head statis pemompaan

Gambar 4.7 Grafik Kecepatan angin dan kapasitas pompa pada turbin 3sudu pada variasi kecepatan angin dan beban head statis pemompaan

Dari hasil penelitian, turbin angin savonius dengan tiga sudu memiliki nilai Cpmax = 0,59258 dengan tip speed ratio 0,23843 pada pengujian kecepatan angin 8,0 m/s. Pada penelitian turbin angin dengan tiga sudu

0,550

0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60

(67)

QMaxyang didapat adalah 2,88 l/menit pada tinggi pemompaan 2 meter dengan kecepatan angin 8 m/s.

- Hasil penelitian terhadap turbin angin sumbu vertikal savonius dengan 5 sudu pada variasi kecepatan angin 6 m/s, 7 m/s, 8 m/s, untuk menggerakan pompa dapat dilihat dari grafik berikut :

Tabel 4.12 Data hasil pengujian turbin savonius dengan lima sudu (v1)

Gambar 4.8 Grafik Tip speed-ratio dan koefisien daya turbin 5 sudu pada variasi kecepatan angin dan beban head statis pemompaan

(68)

Gambar 4.9 Grafik Kecepatan angin dan kapasitas pompa pada turbin 5 sudu pada variasi kecepatan angin dan beban head statis pemompaan

Dari hasil penelitian, turbin angin savonius dengan lima sudu memiliki nilai Cpmax = 0,5869 dengan tip speed ratio 0,4843 pada pengujian kecepatan angin

7,0 m/s. Dari data hasil penelitian dengan variasi jumlah sudu bila dibandingkan turbin angin dengan lima sudu memiliki putaran paling tinggi yaitu 84,43 rpm pada kecepatan angin 8 m/s dengan debit air yang dihasilkan pompa yaitu 4,40 l/menit. Cpmax terdapat pada turbin angin dengan tiga sudu yaitu 0,59258 pada

(69)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pengujian dan analisis pada turbin savonius empat sudu dapat ditarik beberapa kesimpulan yakni:

1. Semakin besar beban yang diterima turbin angin semakin lambat putaran turbin angin, hal itu dapat dilihat pada gambar grafik 4.3

2. Daya diterima turbin dari daya angin semakin kecil dikarenakan beban head statis pemompaan yang diterima turbin semakin besar

3. Jumlah debit air maksimal adalah 3,91 liter/menit yang dihasilkan oleh turbin angin dengan 4 sudu terjadi pada kecepatan angin 8 m/s dengan putaran turbin 58,4 rpm

4. CPmax yang didapat adalah 0,59243 dengan Tip Speed Ratio Max 0,59478 pada kecepatan angin 6 m/s tanpa beban head statis pemompaan.

5. Koefisien daya dan tip speed ratio akan semakin kecil nilainya dikarenakan variasi beban pada head statis dan jumlah sudu.

6. Dari perbandingan jumlah debit yang diperoleh dengan variasi beban head statis maka turbin angin dengan 5 sudu yang memperoleh debit yang lebih banyak yaitu dengan jumlah debit 4,4 l/menit pada tinggi pemompaan 2 m dengan kecepatan angin 8 m/s, dan pada ketinggian pemompaan 5 m pada kecepatan angin 8 m/s didapat jumlah debit 3,25 l/menit.

(70)

5.1 Saran

Pada saat penelitian , penulis banyak mengalami kendala pada saat produksi maupun pengujian berlangsung. Untuk memaksimalkan hal itu, penulis memberikan saran untuk penelitian dikemudian hari agar lebih baik dan ilmiah. Adapun saran penulis.

1. Pada saat pengujian turbin angin sebaiknya menggunakan wind-tuneluntuk

menjaga aliran udatra seragam dan kecepatan angin konstan.

2. Menambah jumlah sudu untuk memperoleh peningkatan daya turbin atau

debit aliran yang dihasilkan pompa dapat maksimal

(71)

DAFTAR PUSTAKA

1. Alfian, Muhammad, 2011.”Uji Eksperimental Pengaruh Jumlah Sudu Dan Variasi Kecepatan Angin Terhadap Daya Dan Putaran Turbin Angin

Savonius Dengan Luas Sapuan Rotor 0,90 m2”. Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara: Medan

2. D’Ambrosio, Maeco, Madaglia. 2010.” Vertical Axis Wind Turbines: History, Technology and Applications”. Hogskolan Lalmsted University

3. Hansen, Martion. 2008.” Aerodynamics of Wind Turbines Second Edition”. UK by TJ International: Padstow

4. Hau,Eric (2006). Wind Turbines Fundamentals, Technologies, Application, Economics. Edisi kedua. Germany. Springer, Inc.

5. Manwell,J.F,dkk. 2002.”Wind Energy Explained: Theory, Design and Application”. Jhon Wiley & Son.inc:New York

6. Mathew, Sathyajith (2006). Wind Energy Fundamentals, Resource Analysis and Economics. Germany. Springer, Inc.

7. Nursuhud, Djati. Pudjanarsa. (2006).” Mesin Konversi Energi”. C.V Andi Offset: Yogyakarta

8. Reksoatmodjo, Tedjo Narsoyo. 2005. “Vertical Axis Differential Drag Windmill”.

9. Sugiarto. 2011.” Uji Eksperimental Pengaruh Profil Dan Jumlah Sudu Pada Variasi Kecepatan Angin Terhadap Daya Dan Putaran Turbin Angin

Savonius Menggunakan Sudu Pengarah Dengan Luas Sapuan Rotor 0,90

m2”. Fakultas Teknik Universitas Smatra Stara: Medan

10. Sularso, Tahara Haruo.(2004).”Pompa & Kompresor Pemilihan, Pemakayan dan Pemeliharaan,cetakan ke delapan”. PT. Pradnya Pramita : Jakatra.

(72)

Gambar

Gambar 2.7 Koefisien Daya Berbanding Dengan Rasio Kecepatan Aliran Sebelum dan Setelah Konversi Energi (Sumber :Hau, 2006)
Gambar 2.8Kondisi aliran udara melalui satu disk ideal membentuk konverter
Gambar 2.9  Kondisi aliran dan Gaya Aerodinamis pada Turbin Jenis Drag
Tabel 2.1  Koefisien – koefisien Hambat yang Khas Bagi Berbagai Silinder Dalam
+7

Referensi

Dokumen terkait

Maka dirancang turbin angin sumbu vertikal rooftop tipe helix 3 sudu dengan daya yang dihasilkan adalah 29 watt, putaran poros yang dihasilkan stabil dan seimbang,

Turbin angin sumbu horizontal merupakan turbin angin yang sumbu rotasi rotornya paralel terhadap permukaan tanah. Turbin angin sumbu horizontal memiliki poros rotor

Rumusan masalah pada percobaan turbin angin vertical savonius adalah apakah ada pengaruh jumlah sudu dengan fin terhadap efisiensi yang dihasikan. Pada turbin

Turbin angin sumbu vertikal jenis savonius mampu menerima angin dari segala arah dan memiliki torsi awal yang besar pada kecepatan angin rendah (Kamal,

[5] MarizkaLustiaDewi, Tahun 2010, Penelitian “ANALISA KINERJA TURBIN ANGIN POROS VERTIKAL DENGAN MODIFIKASI ROTOR SAVONIUS L UNTUK OPTIMASI KINERJA TURBIN”

λ bisa disimpulkan untuk suatu desain rotor yang khas, itu dapat lebih lanjut diterjemahkan pada kurva daya kecepatan dari rotor untuk penerapan praktis. Kurva C P – λ

Pengaruh Profil dan Jumlah Sudu pada Variasi Kecepatan Angin terhadap Performa Turbin Angin Vertikal Axis Savonius.. Skripsi, UNS:

Fendiyatma 2018 Variasi Jumlah Sudu dan Kecepatan Aliran Pengaruh dari jumlah sudu untuk kinerja Turbin Air Savonius Poros Vertikal dengan Menggunakan Deflektor Hasil dari