SKRIPSI
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TOWER MONOPOLE
KNOCK DOWN
UNTUK SISTEM ENERGI HYBRID
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar
Sarjana Teknik Mesin Strata Satu (S1)
Disusun Oleh :
FAJAR CANDRA WARDANI
NIM 06510007
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
i
SKRIPSI
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TOWER MONOPOLE
KNOCK DOWN
UNTUK
SISTEM KONVERSI ENERGI HYBRID
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar
Sarjana Teknik Mesin Strata Satu (S1)
Disusun Oleh :
FAJAR CANDRA WARDANI
NIM 06510007
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
iii
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TOWER
MONOPOLE
KNOCK DOWN
SISTEM KONVERSI ENERGI HIBRID
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Telah Diperiksa & Disetujui Oleh:
Pembimbing I Pembimbing II
(Ir. Trihono Sewoyo, MT) (Ir. Ali Saifullah, MT)
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Mesin
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 : Fajar Candra Wardani
NIM : 06510007
Fakultas/Jurusan : Teknik/Teknik Mesin Bidang Keahlian : Kontruksi
Judul : Perancangan Dan Pembuatan Tower
monopole Knock Down Sistem Konversi
Energi Hibrid
CATATAN
PARAF
Pembimbing I Pembimbing II
1
Persetujuan judul TA
2
ACC BAB I
3
BAB II
4
ACC BAB II
5
BAB III
6
ACC BAB III
7
BAB IV
8
ACC BAB IV
9
BAB V
10
ACC BAB V
Malang, Agustus 2011 Pembimbing I Pembimbing II
(Ir. Trihono Sewoyo, MT ) (Ir. Ali Saifullah, MT) Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Mesin
v
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah :
Nama : Fajar Candra Wardani
Nim : 06510007
Tempat / Tanggal Lahir : Malang, 20 Maret 1988
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : 1. Tugas Akhir dengan Judul :
“Perancangan dan Pembuatan Tower monopole Knock Down Sistem Konversi Energi Hibrid.“
Adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diiajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik disuatu perguruan tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian atau keseluruhan, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka. 2. Apabila ternyata didalam naskah tugas akhir inbi dapat dibuktikan terdapat
unsur-unsur “PLAGIASI”, saya bersedia “TUGAS AKHIR INI DIGUGURKAN” dan “GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA
PEROLEH DIBATALKAN”,serta diproses sesuai ketentuan yang berlaku.
3. Tugas Akhir ini dijadikan sumber pustaka yang merupakan “ HAK
BEBAS ROYALTY NON EKSLUSIF”
Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya.
Malang, Agustus 2011
Hormat,
Perancangan dan Pembuatan Tower monopole Knock Down untuk Sistem Konversi Energi Hibrid
Oleh:
Haris Taufik A 06510011 Pembimbing I: Ir. Trihono Sewoyo, MT Pembimbing II: Ir.Herry Mujayin.KH.MT
Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang
Jl.Raya Tlogomas 246 Malang 65144 Phone. (0341) 464318 Ext.153
ABSTRAKSI
Turbin angin merupakan sarana pengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik untuk memutar generator listrik. Turbin angin adalah salah satu pembangkit energi listrik alternatif yang sifatnya renewable, yaitu persediaannya tak terbatas. Dengan menggunakan prinsip konversi energi, turbin angin dapat menghasilkan energi listrik yang murah dan ramah lingkungan. Salah satu penyebab mahalnya pembangkit tenaga listrik dari angin ini adalah karena mahalnya harga komponen seperti tower.
Jenis-jenis tower turbin angin yang ada sekarang kebanyakan adalah jenis permanen, itu dikarenakan daya yang dihasilkan oleh turbin angin relatif besar, selain itu juga pada tower yang sudah ada dipasaran dalam perakitannya masih memakan waktu yang cukup lama. Dengan begitu, kami mencoba mendesain dan membuat tower knock down sebagai alternatif pemilihan tower untuk turbin angin sebagai lampu penerangan jalan. Knock down memungkinkan memberikan banyak keuntungan kepada user, salah satunya mempermudah dalam perawatan serta penggunaannya yang bongkar pasang mempermudah perakitan agar lebih praktis sehingga tidak memakan waktu yang lama.
Adapun tujuan perancangan dan pembuatan tower knock down sistem konversi energi hibrid angin dan surya untuk lampu penerangan jalan adalah: Memperoleh gambar teknik tower knock down. Memperoleh prototipe tower knock down sistem konversi energi hybrid angin dan surya untuk lampu penerangan jalan.
Dari hasil perancangan tower knock down sistem konversi energi hibrid (SKEH) angin dan surya ini didapatkan desain gambar teknik tower knock down dan juga
prototype tower knock down dengan spesifikasi tinggi tower 5,8 m terbagi menjadi 2 ruas tower dengan panjang 3 m dan 2,8 m. Dilengkapi dengan dudukan sel surya yang berdimensi 660 x 610 x 30 (mm),dan penyangga lampu sepanjang 2,5 M.
vii KATA PENGANTAR
Assalammu’alaikum Wr. Wb.
Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang senantiasa memberikan rahmat serta hidayah-Nya kepada kita semua. Sholawat serta salam selalu
tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW. Dengan rahmat dari Allah S.W.T penulisan dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul "Perancangan dan
Pembuatan Tower Knock Down Sistem Konversi Energi Hibrid (SKEH) Angin dan Surya untuk lampu penerangan jalan." Dengan baik dan sesuai dengan yang
diharapkan..
Dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini, banyak pihak yang telah membantu,baik secara materi, moral, maupun spiritual. Untuk itu, pada
kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih dan hormat yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ayahku “ Suroso” Dan Ibuku “Dyah Sulistyowati”yang telah memberi
bantuan doa,material dan semangat.
2. Bapak Ir. Trihono Sewoyo, MT selaku pembimbing satu yang telah memberi
bantuan dan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.Tidak lupa permintaan maaf saya apabila telah mengecewakan dalam bimbingan dan ujian tugas akhir. Semoga Allah SWT membalas semua
amalan dan memberinya kesehatan lahir dan batin agar terus mendidik para
3. Bapak Ir.Ali Saifullah, MT selaku pembimbing dua yang yang telah
Membimbing dengan sabar,memberi banyak masukan yang dapat mendukung terselesaikannya tugas akhir ini.
4. Bpk. Ir. Mulyono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM.
5. Bpk. Ir.Herry Suprianto, MT selaku dosen wali Teknik Mesin kelas A angkatan 2006.
6. Buat kakakku yang suka jalan-jalan, Keep Safety Riding .
7. Triyas (kucing) yang sudah banyak membantu baik berupa bantuan pikiran
dan semua hal yang memberi kesan khusus bagi penulis.
8. Teman-teman yang banyak membantu di tempat kost ataupun di kampus dan
teman satu perjuangan angkatan 2006 yang tak bisa penulis sebut satu persatu. 9. Teman –teman di lab CNC (anak -anak angkatan 2007) terima kasih atas
bantuannya. Kesempurnaan mutlak hanya milik Allah SWT, inilah karya
terbaik yang dapat penulis persembahkan, namun demikian tentunya penyusunan Tugas Akhir ini terdapat ketidaksempurnaan sehingga kami mengharapkan kritik saran yang konstruktif untuk perbaikan agar menjadi
lebih baik. Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat dan berguna bagi para pembaca.
Malang, agustus 2011
ix DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL POSTER
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR KEGIATAN ASISTENSI ... iv
LEMBAR PERNYATAAN ... v
ABSTRAKSI ... vi
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xvii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Batasan Masalah... 2
1.4 Tujuan ... 3
1.5 Manfaat ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Umum Tower Turbin Angin ... 5
2.2 Daftar Persyaratan (Requirement List) ... 6
2.4 Bahan Tower Turbin Angin ... 9
2.5 Tinggi Tower Terhadap Kecepatan Angin ... 9
2.5.1 Kecepatan Angin... 11
2.5.2 Kekuatan Angin... 12
2.6 Prinsip Tenaga Angin... 14
2.6.1 Konversi Energi Angin... 14
2.6.2 Daya Angin Total...16
2.7 Turbin Angin ... 18
2.7.1 Turbin Angin sumbu Horizontal (TASH) ... 19
2.7.2 Turbin Angin Sumbu Vertikal(TASV) ... 19
2.7.3 Berdasarkan Kapasitas Pembangkitnya...21
2.8 Pemilihan Tower ... 23
2.9 Tali Kawat Baja... 25
2.9.1 Pemilihan Tali Kawat Baja...26
2.9.2 Daya Tahan Tali Kawat Baja... 26
2.10 Jangkar ... 27
2.11 Pemasangan Tali Kawat Baja pada Jangkar... 29
2.12 Pondasi Tower (Base) ... 30
2.13 Pipa ... 31
2.14 Baut Dan Mur ... 33
2.15 Sel Surya ... 35
2.16 Lampu LED ... 38
2.17 Sabuk (Belt) ... 30
xi
2.19 Diagram Alir ... 40
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN 3.1. Gambaran Umum Tower Knock Down ... 41
3.2. Konsep Desain ... 42
3.3. Gaya Yang Bekerja Pada Tower ... 44
3.4. Perancangan Pipa Tower...49
3.5. Perancangan sambungan Baut pada Pipa...57
3.6. Pemilihan Sel Surya ... 61
3.7. Pemilihan Lampu LED...64
3.8. Perancangan Kerangka Sel Surya...65
BAB IV PEMBUATAN 4.1 Gambar Desain...69
4.2 Proses Pembuatan ...70
4.2.1 Pembuatan Tower... 70
4.2.2 Pembuatan Kaki Tower...71
4.2.3 Pembuatan Penyanga Sel surya...71
4.2.4 Pembuatan Penyanga Lampu...74
4.2.5 Pemilihan Komponen...74
4.2.5.1 Pemilihan Tali Baja...74
4.2.5.2 Pemilihan Sel Surya...75
4.2.5.3 Pemilihan Lampu...76
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan...80 5.2 Saran...80
DAFTAR PUSTAKA………xvii
LAMPIRAN :
CURICULUM VITAE
GAMBAR TEKNIK TOWER MONOPOLE KNOCK DOWN UNTUK
xiii DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tower turbin angin ... 5
Gambar 2.2 Jenis-jenis tower turbin angin ... 8
Gambar 2.3 Turbolensi Angin pada permukaan tanah ... 10
Gambar 2.4 Anemometer ... 11
Gambar 2.5Grafik Hubungan Antara Kecepatan Ujung,Tipe Sudu Dan koefisien kincir.. ... 17
Gambar 2.6Turbin Angin ... 19
Gambar 2.7 Turbin Angin Sumbu Vertikal ... 20
Gambar 2.8Perbandingan Arah angin Pada Turbin Angin. ... 21
Gambar 2.9air x Guyed Tower Kit 29 FT EZUP ... 23
Gambar 2.10 Self Suporting Tower.………...23
Gambar 2.11Mobile Tower Tlailer System...24
Gambar 2.12 Lihgting Tower,Telokomunication tower,Lihgting Tower...29
Gambar 2.13Kontruksi tali Kawat baja ... 25
Gambar 2.14Tali yang Terdiri dari Serat Berwarna Cerah ... 26
Gambar 2.16 Teknik pemasangan jangkar pada permukaan tanah... 29
Gambar 2.17 Cara pemasangan kawat baj kejangkar (Anchor)...30
Gambar 2.18 Macam-macam pondasai tower (base)...30
Gambar 2.19 Mur dan baut...33
Gambar 2.29 Diagram Alir ... 40
Gambar 3.1 Tower Turbin angin helix ... 41
Gambar 3.3 Jarak Anchor Dengan Base Tower ... 46
Gambar 3.5 Tegangan Melingkar dan Memanjang pada Pipa...,., ..49
Gambar 3.6 Segitiga Siku-Siku...……….,,.52
Gambar 3.7Penampang Tower Ditinjau dari Satu arah...53
Gambar 3.8 Gaya yang Terjadi pada Tower ... 53
Gambar 3.9 Sambungan Pada Tower... 57
Gambar 3.10 Circular Base ... 59
Gambar 3.11Sel surya ... 63
Gambar 3.12Kerangka Penyangga Solar Cell ... 65
Gambar 3.13DBB Truss Kerangka Penyangga Solar Cell ... 66
Gambar 4.1 Desain Tower ... 69
Gambar 4.2 Batang Pipa ... 70
Gambar 4.3Sambungan Flange Pada Tower ... 70
Gambar 4.4 Tower ... 71
Gambar 4.5 Kaki Tower ... 71
Gambar 4,6 Batang Penyangga Sel Surya...72
Gambar 4.7 Penyanbungan Penyangga Sel Surya ... 72
Gambar 4.8 Besi Siku Yang Telah dipotong...73
Gambar 4.9 Penyambungan Bingkai Sel Surya ………..73
Gambar 4.10 Penyangga Sel Surya ... 74
Gambar 4.11 Bahan Diroll ... 74
Gambar 4.12 Tali Baja ... 75
Gambar 4.13 Sel Surya ... 76
xv
Gambar 4.15 Pemasangan Kaki Tower...77
Gambar 4.16 Pemasangan Penyangga Sel Surya dan Lampu...78
Gambar 4.17 Penyambungan Tower...78
Gambar 4.18 Pemasangan Tali Baja...78
Gambar 4.19 Pemasangan Jangkar...79
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Daftar Persyaratan (Requirement List)………...6
Tabel 2.2 Skala Beufort... 14
Tabel 2.3Syarat-Syarat dan Kondisi Angin... ...19
Tabel 2.5 Penggunaan jangkar menurut jenis tanah... 28
Tabel 2.6 Standart baut dan mur... 34
Tabel 3.1Daftar Persyaratan (Requirement List)………..43
Tabel 3.2 Standart Baut ...57
Tabel 3.3 Spesifikasi Solar Cell 50 Wp...62
Tabel 3.6Perbedaan antara Lampu AC dan LED... ..64
DAFTAR PUSTAKA
- Daryanto, Drs.(2000),Teknik Pekerjaan Pipa, Jakarta.,(2008) - N. Rudenko (1992), Mesin Pemindah Bahan, Erlangga, Jakarta.
- Popov, E.P. (1996), Mekanika Teknik (Mechanics of Material), Erlangga, Jakarta.
- Raswari(1978), Menggambar dan Penggambaran Sistem Perpipaan,Jakarta. - Syamsir A. Muin, Ir. (1999), Pesawat-pesawat Pengangkat, Rajawali, Jakarta. - Soelarso, Kiyakatsu Suga (1991), Dasar Perencanaan dan Pemilihan
Elemen Mesin, Cetakan ketujuh, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta.
- Sugeng, Herman” Perancangan, Pembuatan, dan Pengujian Generator Fluksi Aksial” Tugas Akhir, Teknik Mesin UMM 2009
- Sewoyo T,”Rancang Bangun Sistem Konversi Energi Hibrid (SKEH) untuk
Lampu Penerangan Jalan”, Makalah Usul Penelitian Hibah Bersaing, FT-UMM,
2010
- Dobrovolsky, V., dkk.Tt. Machine Elements. Terjemahan A. Troitsky. Moscow : Peace Publisher
- Febrianto,Arif “Perancangan dan Pembuatan Tower Knock Down Sistem Konversi Energi Hibrid (SKEH) Angin dan Surya untuk Penerangan
Jalan”.Tugas Akhir Teknik Mesin UMM,2010
- Rahman.Ramdani, Perancangan Tower Turbin Angin Sumbu Vertikal Sudu Tipe Helix Dengan Program Berbasis FEM.Tugas Akhir,Teknik Mesin UMM 2010
- Wardhana F.A, ”Perancangan, Pembuatan, dan Pengujian Sudu Turbin Angin
Sumbu Vertikal Tipe Helix Sebagai Sumber Energi Alternatif Lampu Penerangan
- http://www.comsiteconstruction.com, (2008). - http://www.ecw.org, (2008).
- http://www.energy.iastate.edu, (2008). - http://www.four-winds-energy.com, (2008). - http://www.otherpower.com, (2008). - http://www.rise.org.au, (2008). - http://www.eere.energy.gov, (2008). - http://www.siliconsolar.com, (2008). - http://www.goalltech.com, (2008).
- http://www.towersolutionsinc.com, (2008). - http://www.vk3eg.org, (2008).
- http://en.wikipedia.org, (2008).
- http://www.thecrosbygroup.com, (2008). - http://gambarteknik.blogspot.com
- http:// www.skf.com
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Tower adalah tiang penyangga dengan tinggi dan lebar tertentu sehingga berbeda dengan tiang-tiang yang lain, misalkan : tiang listrik,tiang bendera,tiang
telpon. Tower dapat diaplikasikan juga sebagai penunjang konstruksi turbin angin pembangkit listrik. Jenis-jenis tower turbin angin yang ada sekarang kebanyakan
adalah jenis permanen. Selain itu juga pada tower yang sudah ada dipasaran dalam perakitannya masih memakan waktu yang lama.
Pada perancangan ini, Tower terdiri atas sebuah monopole yang terbuat dari pipa. Pondasi (base) terbuat dari sambungan pipa dan plat yang dipasang kebalok kayu sebagai pondasi (base) dasar. Sedangkan tali kawat dipasang pada tower tube sebagai penguat berdirinya tower yang dihubungkan dengan jangkar (anchor)
yang tertanam pada tanah. poros kincir sejajar dengan poros generator tanpa menggunakan transmisi. Penyangga solar cell diletakan di bawah dudukan
generator dengan dimensi solar cell 660 x 610 x 30 (mm), berat 6 kg dan menghasilkan daya 50 wp. Generator yang digunakan mempunyai diameter 44 cm
dan tinggi 56 cm berkapasitas 45 watt. Dari paparan diatas, dapat diharapkan menjadi produk yang andal dari segi teknis dan terjangkau dari segi harga produknya. Selain itu tower knock down dapat digunakan sebagai pengganti
tower permanen yang sulit dalam pemasangan dan perawatannya.
Berdasarkan kondisi di atas perlunya penulis membuat prototipe tower tipe
memanfaatkan sumber daya energi alternatif dengan judul “Perancangan dan
PembuatanTower monopoleKnock Down Sistem Konversi Energi Hibrid”.
1.2. Rumusan Masalah
Dalam Perancangan dan Pembuatan Tower monopole Knock Down Sistem Konversi Energi Hibrid, permasalahan yang dapat diangkat yaitu bagaimana
rancangan dan pembuatan tower sebagai penunjang konstruksi turbin angin dan surya (hibrid) untuk lampu penerangan jalan.
1.3. Tujuan
Adapun tujuan perancangan dan pembuatan tower monopole knock down
sistem konversi energi hibrid adalah:
1. Memperoleh gambar teknik tower knock down.
2. Memperoleh prototipe tower monopole knock down sistem konversi energi hibrid.
1.4. Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari perancangan dan pembuatan tower knock down ini adalah :
1. Dalam bidang IPTEK, dapat digunakan sebagai acuan untuk pembuatan tower knock down sistem konversi energi hibrid selanjutnya.
3 1.5. Batasan Masalah
Untuk mencapai tujuan di atas, maka perlu adanya batasan masalah. Adapun batasan masalahnya adalah
1. Tinggi tower turbin angin adalah 5,8 m, menyesuaikan dengan ketinggian lampu penerangan jalan di area kampus III UMM. 2. Beban komponen turbin yang ditopang tower tidak lebih dari 90
kg.meliputi: berat generator: 15 kg, blade: 15 kg, solar cell: 6 kg. 3. Kecepatan angin tidak lebih dari 20 m/s .
