1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berkenaan dengan telah dirancang, dibuat prototype turbin angin sumbu vertikal rooftop tipe helix 3 sudu. Namun belum dapat diketahui karakteristik dan performa turbin angin 3 sudu, maka dilakukan pengujian di jalan hamid rusdi, Gadang yang bertujuan mengetahui karakteristik dan performa turbin angin 3 sudu untuk mendapatkan perbandingan kecepatan bilah sudu dengan kecepatan angin yang disebut tip speed ratio (TSR). Turbin angin 3 sudu memiliki spesifikasi yaitu : dimensi turbin 1 x 1,5 m, penampang berupa fiberglass, rangka blade menggunakan pipa diameter luar 18 mm, poros turbin menggunakan pipa diameter 44,5 mm, 3 buah sudu turbin, daya 29 watt.
Saat ini sumber tenaga listrik menjadi sumber tenaga utama manusia dalam melaksanakan segala kegiatan, pasokan listrik yang setiap tahunnya meningkat pesat, bahkan dapat dikategorikan sebagai pemborosan energi listrik karena dalam industri – industri maupun rumah tangga kebutuhan listrik tiap hari tidak mungkin berkurang bahkan bertambah, untuk itu sebelum pasokan listrik habis, maka telah dirancang dan dibuat prototype turbin angin sumbu vertikal
2
Berdasarkan uraian diatas, dibuat laporan penelitian tugas akhir dengan judul “ Pengujian Turbin Angin Sumbu Vertikal Rooftop Tipe Helix (3 Sudu) Dengan Daya 29 Watt”,telah dibuat prototipenya. Namun begitu, belum diketahui bagaimana performa alat tersebut jika diimplementasikan. Sebagai bagian dari data spesifikasi pasar yang harus disajikan pada pengenalan produk maka informasi performa ini harus diperoleh.
Rumusan Masalah
Permasalahan yang dirumuskan berdasarkan latar belakang di atas adalah setelah dirancang dan dibuat prototype turbin angin sumbu vertikal rooftop tipe
helix 3 sudu bagaimana menguji turbin angin sumbu vertikal rooftop tipe helix (3 sudu) dengan kriteria mudah, andal dalam menerima angin, serta mendapatkan karakteristik dan performa yang diinginkan.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dalam penelitian ini adalah :
1. Mendapatkan karakteristik turbin dan mendapatkan informasi kelebihan dan kelemahan turbin tersebut agar rekomendasi perbaikan dan implementasinya dapat dirumuskan.
1.3 Manfaat Penulisan
Dalam setiap penulisan pasti memiliki manfaat baik untuk penulis dan untuk khalayak umum, adapun manfaat dari penulisan ini yang dapat dirasakan oleh khalayak umum adalah :
3 listrik semakin meningkat seiring peningkatan jumlah penduduk. Bahan bakar fosil semakin menipis cadangannya, jumlah subsidi pemerintah kepada PLN dari tahun ke tahun meningkat tajam. Tahun 2008 subsidi terhadap PLN berkisar diangka Rp. 87 triliun. Pada tahun 2010, angka ini meningkat luar biasa menjadi hampir Rp. 150 triliun[1].
Permasalahan yang timbul adalah penggunaan listrik di masyarakat kian hari semakin meningkat seiring bertambahnya jumlah penduduk, pasokan listrik yang dibutuhkan penduduk khususnya didaerah terpencil bisa dikategorikan kekurangan atau bahkan belum mendapat pasokan listrik yang berakibat pemakaian listrik PLN dibatasi hanya beberapa jam dan adanya pemadaman bergilir dalam selang waktu yang cukup lama, pemadaman bergilir tidak terjadi sesekali atau dua kali bahkan bisa menjadi agenda rutin penduduk didaerah tersebut. Mengatasi permasalahan tersebut bisa dilakukan dengan memakai energi alternatif, salah satunya ialah energi angin yang memanfaatkan turbin angin. Sebagai referensi untuk mempermudah apabila khalayak umum ingin merancang,membuat turbin angin sumbu vertikal rooftop tipe helix (3 sudu) berkaitan dengan belum banyaknya data tentang turbin angin sumbu vertikal rooftop tipe helix (3 sudu).
Didapatkan suatu sistem konversi energi angin menjadi listrik yang cocok karena energi angin dapat diperbarui,mudah didapatkan,serta murah dengan kondisi angin di indonesia yang menghasilkan kecepatan angin rata-rata 5 m/s.
4 total kelistrikan secara global. Potensi energi angin di Indonesia masih ada sekitar 9.29 GW, sementara yang termanfaatkan per tahun 2005 hanya 0.5 MW. Blue print energi nasional mencanangkan bahwa penggunaan energi angin sebagai sumber energi nasional hingga tahun 2025.
Penggunaan turbin angin sudu tipe helix juga bermanfaat sebagai energi alternatif ramah lingkungan yang tidak menimbulkan polusi udara. Karena pada saat ini sudah terlalu banyak polusi udara yang telah ditimbulkan oleh umat manusia akibat penggunaan bahan bakar fosil, yang berdampak pada iklim bumi kita seperti pemanasan global, serta turbin angin ini dapat mensubsidi PLN yang pemakaian listriknya mengalami kenaikan cukup besar, yaitu dari 25.205 GWh menjadi 26.837 GWh menurut Kepala Divisi Niaga PLN Benny Marbun
1.4 Batasan Masalah
Mengingat banyaknya permasalahan yang akan timbul, maka agar lebih mempermudah pembahasan dan pemahaman serta hasilnya mengarah pada tujuan yang diinginkan diperlukan adanya pembatasan masalah. Oleh karena itu dalam penulisan ini yang akan dibahas, yaitu :
PENGUJIAN TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL
ROOFTOP TIPE HELIX (3 SUDU) DENGAN DAYA 29
WATT
SKRIPSI
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
ANANTA DEDY PUTRAF
07510022
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
ii
LEMBAR PENGESAHAN
PENGUJIAN TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL
ROOFTOP TIPE HELIX (3 SUDU) DENGAN DAYA 29
WATT
SKRIPSI
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Mesin Strata Satu (S1)
Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh : ANANTA DEDY PUTRAF
07510022
Telah diperiksa, disetujui, dan disahkan oleh :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
(Ir. Trihono Sewoyo, MT) (Ir. A.Fauzan, MT)
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
iii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
Lembar Asistensi Tugas Akhir
Nama : Ananta Dedy Putraf NIM : 07510022
Bidang Keahlian : Konstruksi
Judul : Pengujian Turbin Angin Sumbu Vertikal
Rooftop Tipe Helix (3 Sudu) Dengan Daya 29 watt Dosen Pembimbing I : Ir. Trihono Sewoyo, MT
Dosen Pembimbing II : Ir. A. Fauzan, MT
No Tanggal Catatan Asistensi
Paraf Dosen
Pembimbing I
Dosen Pembimbing II 1 9 - 6 - 2011 Persetujuan Judul TA
2 17 - 10 - 2011 Revisi Latar belakang BAB I 3 25 - 10 - 2011 ACC BAB I
4 28 - 10 - 2011 Revisi BAB II 5 3 - 11 - 2011 ACC BAB II 6 10 - 11 - 2011 Revisi BAB III 7 23 - 11 - 2011 ACC BAB III 8 28 - 11 - 2011 Revisi BAB IV 9 6 - 12 - 2011 ACC BAB IV 10 14 - 12 - 2011 BAB V
Malang, 17 Januari 2012 Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
(Ir. Trihono Sewoyo, MT ) (Ir. A. Fauzan, MT) Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Mesin
vii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahi Rabbil Alamin, Segala Puji Bagi-Mu Ya Rabb, Pemberi Cinta Paling Hakiki, Yang Senantiasa Menyiapkan Rencana Sempurna untuk hamba-Mu ini, tak ada yang bisa hamba ucapkan selain kalimat terindah di atas untuk segala pemberian terbaik : orangtua terbaik, kakak - kakak terbaik, adik terbaik, sahabat - sahabat terbaik, pembimbing skripsi terbaik, dan figur
attachment terbaik. Puji syukurku atas-Mu yang telah memudahkan segala kesulitan, melapangkan segala kesempitan, menenangkan segala kegundahan, serta memberi petunjuk atas segala kebuntuan. Tak ada habisnya jika diri ini mengingat seluruh cinta dan kebaikan yang Engkau berikan, Ya Rabb.
Penulis merasa bersyukur dengan terselesaikannya tugas akhir ini
dengan tema “Pengujian Turbin Angin Sumbu Vertikal Rooftop Tipe Helix (3
Sudu) Dengan Daya 29 watt” setelah hampir setahun waktu berlalu. Satu
pelajaran penting yang penulis dapatkan adalah “Keberhasilan dalam menggapai
harapan harus dimulai dengan langkah awal yang mungkin tidak akan mudah.”
Harapan penulis adalah pengujian ini bisa menjadi langkah awal guna menjadi seorang engineering yang bisa memberikan jalan keluar dari masalah yang dihadapi dan diimplementasi khususnya yang berkaitan dengan bidang pengujian produk.
viii
Penghargaan sudah selayaknya diberikan pada kedua orangtua penulis
mama ku ( Sri Yuliarti ), yang telah meminjamkan jantungnya untuk diri ini bernafas selama sembilan bulan serta bertaruh nyawa demi melahirkanku, dan
Papa ku ( Sidqul wafa ), figur seorang Manager Teknik dan kepala keluarga yang selama puluh tahun terakhir selalu bekerja keras demi memberikan yang terbaik untuk istri dan anak-anaknya serta memberikan pengajaran tentang kedisiplinan dan rasa tanggung jawab yang kuat secara pribadi. Terima kasih atas segala doa, cinta, perhatian, pengertian serta dukungan yang diberikan untuk penulis.
Selanjutnya untuk saudara – saudaraku, Nenekku ( Lasiati ), Adek -adekku ( Angga N.S ,Oktavia Rani , Q.Salsabila M.W ,Labita.F. M.W ) yang tiada hentinya memberikan dukungan, baik dalam bentuk moril yang setiap harinya selalu membantu disaat penulis dalam mengerjakan skripsi dalam keadaan sakit. Selain dari dukungan itu,kakakku menjadi penyemangat tersendiri untuk memperoleh indeks prestasi yang lebih baik dari dia dan Syukur Alhamdullillah akhirnya dapat tercapai. AMIN!.
Selanjutnya, penghargaan penulis sampaikan kepada ( Ir. Trihono Sewoyo, MT. ) dan ( Ir. A.Fauzan, MT ) pembimbing skripsi terbaik yang pernah
ada, sekaligus konselor terbaik yang “menyadarkan” penulis bahwa hidup terlalu
ix
curahan perhatian yang bapak berikan pada penulis. Tidak banyak yang bisa penulis lakukan untuk membalas segenap kebaikanbapak sepanjang waktu ini.
Selanjutnya, penulis berikan penghargaan kepada ( Ir. Mulyono, MT ) selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, ( Ir.Ali Syaifullah, MT ) selaku Dosen dosen pembimbing akademik Jurusan Teknik Mesin angkatan tahun 2007 beserta bapak dan ibu dosen lainnya atas curahan ilmu pengetahuan selama masa studi dan bersedia menjadi pendengar atas keluh kesah penulis selama menjalani masa studi.
Untuk sahabat - sahabat penulis di Jurusan Teknik Mesin UMM ( 07 A) yang empat setengah tahun terakhir menemani penulis di saat senang maupun sedih, teman – teman se-bimbingan ( anggotanya Pak Tri : Ulum Oktavianto, Enggar Pramugiatmo, Rizqi Hadi’i, Rica Budi Valianto, Wiramartas Rachmat, Mashud Badarudin, Puja Kharisma, Dhita Angga Kusuma, Hendy Wahyu
Oktavianto, Totok Sardianto, Arif Tri Cahyono, Muhammad Lutfi, Candra Fajar Prasetya, Rizka Arif Bachtiar, Nur Aziz Riadi, M.Mukhlisin, Roni Chanie , teman
– teman “ Rong ewu pitu” A yang lainnya yang tak dapat penulis sebutkan satu
persatu, terima kasih banyak atas kerja samanya dalam penyelesaiaan tugas akhir ini dan segala bantuan teman – teman selama menjalani masa studi dan waktu - waktu indah yang kita lalui bersama, serta maafkan segala sikap saya yang tidak berkenan.
x
Penulis juga sangat berterima kasih terhadap Bill Gates, yang menciptakan Microsoft yang penulis gunakan untuk mengetik skripsi, juga kepada Thomas Alpha Edison, yang telah menciptakan lampu yang menemani penulis membaca di malam hari, dan kepada penemu - penemu lainnya yang sangat berjasa, bukan hanya untuk penulis, namun kepada semua pembuat skripsi di dunia.
Akhirnya, untuk figur attachment penulis yang paling sering terlintas di pikiran saat diri ini sedang tak tahu harus berbuat apa dalam perjalanan menyelesaikan tugas akhir ini ( Merk tidak di sebutkan). Terima kasih banyak untuk segenap doa, motivasi, telinga yang selalu setia mendengar segala keluh kesah penulis, serta untuk setiap usaha yang dilakukan demi memenuhi harapan-harapan penulis. Banyak hal yang terjadi selama lima tahun terakhir, keceriaan dan air mata. Semoga akhirnya dapat mendewasakan kita ( berdua, bertiga, berempat, berlima, etc ). Untuk pertemuan kita dan apa pun kehendak-Nya, akan arah hubungan kita selanjutnya. Penulis kembali mengucap syukur, yakin itu adalah bagian dari rencana sempurna-Nya.
Skripsi ini penulis persembahkan untuk setiap individu yang pernah mengecap manisnya cinta, dan lebih khusus, untuk mereka yang juga merasakan pahit getirnya pengalaman hidup karena cinta. Ingatlah, bahwa rasa pahit itu ada
dimaksudkan agar kita dapat mengenali rasa manis. “Ya Rabb kami, tiadalah
xi
Sekali lagi, terima kasih untuk semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu penulis dalam pengerjaan skripsi ini, kebaikan yang kalian berikan semoga dibalas-Nya dengan lebih banyak kebaikan.
Penulis sadar bahwa tulisan ini masih sangat sederhana, oleh karena itu saran - saran demi perbaikan akan diterima dengan senang hati.
Akhirnya penulis berharap, semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat dan dapat menambah wawasan bagi penulis dan bagi pembaca umumnya. Semoga Allah SWT senantiasa membimbing kita menuju jalan-Nya dan melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya. AMIN...
Malang, 20 Januari 2012
xii DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR JUDUL. ... .i
LEMBAR PENGESAHAN. ... .ii
LEMBAR KONSULTASI/ASISTENSI... ... .iii
LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT...iv
ABSTRAKSI INDONESIA.... ... ...v
ABSTRAKSI INGGRIS. ... ...vi
KATA PENGANTAR ... ...vii
DAFTAR ISI ... ...xii
DAFTAR TABEL ... ...xiv
DAFTAR GAMBAR. ... ...xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... .1
1.2 Rumusan Masalah ... .2
1.3 Tujuan Penelitian ... .2
1.4 Manfaat Penulisan ... .2
1.5 Batasan Masalah ... .4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Konversi Energi Angin ... .5
2.1.1 Kecepatan angin. ... .5
2.1.2 Teori Betz ... 8
2.1.3 Teori Tip Speed Ratio (tsr) ... .10
2.1.4 Bagian-bagian Turbin Angin Sumbu Vertikal Tipe Helix BAB III METODE PENGUJIAN TURBIN ANGIN ROOFTOP TIPE HELIX 3.1 Peralatan Pengujian ... 21
3.1.1 Anemometer ... 21
3.1.2 Tachometer ... 21
3.2 Prosedur Pengujian Turbin Angin Tipe Helix ... 22
xiii
BAB IV HASIL PENGUJIAN TURBIN ANGIN TIPE HELIX (3 SUDU) 4.1 Data Hasil ... 25 4.2 Analisa Dan Pembahasan Data ... 27 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ... 34 5.2 Saran ... 34 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
FOTO DOKUMENTASI PENGUJIAN CURRICULUM VITAE
xiv
DAFTAR TABEL
2.1 Skala Beaufort. ... 6
2.2 Data Klimatologi. ... 7
2.3 Betz Limits. ... 8
2.4 Syarat –syarat kondisi dan angin... 9
4.5 Data hasil pengujian dan perhitungan turbin angin ... 26
4.6 Data Hasil Pengujian Turbin Helix 3 Sudu Dengan Generator Walid DC Dengan Beban Accu ( 12V 7Ah )...27
xv
DAFTAR GAMBAR
2.1 Alat pengukur kecepatan angin ... .6
2.2 Sudu helix...12
2.3 Naf ... .13
2.4 Bantalan gelinding kerucut baris tunggal... .14
2.5 Tiang peyangga yang diperkuat sling baja...14
2.6 Tiang penumpu jenis rooftoop berkaki 4 ... .15
2.7 Battery kering... .18
3.8 Anemometer... ... .22
3.9 Tachometer...23
3.10 Pengujian menggunakan mobil pick-up... ... .24
3.11 Diagram alir... ... .25
4.12 Grafik Grafik perbandingan Vtip dengan Vangin... .28
4.13 Grafik perbandingan TSR dengan dengan Vangin...28
4.14 Grafik perbandingan kecepatan sudut dengan putaran...29
4.15 Grafik perbandingan kecepatan sudut dengan kecepatan angin...30
4.16 Grafik perbandingan putaran dengan kecepatan angin... ...30
4.17 Grafik perbandingan Arus dengan kecepatan angin...31
4.18 Grafik perbandingan Tegangan dengan kecepatan angin... 31
4.19 Grafik perbandingan Daya dengan kecepatan angin...32
DAFTAR PUSTAKA
1. www.jawapos.co.id
2. Adam. Ferry, dkk “Perancangan, Pembuatan Dan Pengujian Turbin Angin Tipe Helix Sebagai Sumber Energi Alternatif Lampu Penerangan
Jalan” 2010.
3. http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin. 4. http://id.wikipedia.org/wiki/Anemometer. 5. http://id.wikipedia.org/wiki/Tachometer.
6. Gourieres L, "Wind Power Plant", Pergamon Press, 1982. 7. BMG Karangploso Malang, 2008.
8. www.google.com/Betz limit. 9. www.awea.org
10.www.aerolapan.com.
11.Sularso, “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin”, Edisi 3
Erlangga Jakarta, 1987.
12.Steven Fahey, “ Basic Principles Of the Homemade Axial Flux
Alternator”, 2006.
13.http://www.rise.org.au 2008.
