UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS DUA TINGKAT DENGAN VARIASI CELAH ANTAR SUDU

(1)

i

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh :

Y. TEGUH TRIHARYANTO NIM : 055214017

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

FINAL PROJECT

Presented as Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering Study Programme

by

Y. TEGUH TRIHARYANTO Student Number : 055214017

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMME SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

v

Ayah dan Ibuku :

Antonius Parjiman dan Restituta Musirah

Kakek Nenekku:

Simbah Kariyo Iyono – Simbok Wakinem

Kedua kakakku :

Ag. Ari Budi Cahyanto, S. Ag

F. Septa Sulistianingsih, S. Pd.

Adikku :

V. Atik Sumarlina

Yang selalu setia mendampingiku :

Maria Novika Ardhyaningsih, S. Pd

(6)

vi

KESALAHAN, YAITU MELAKUKAN HAL YANG SALAH DAN

MELAKUKAN SESUATU DENGAN CARA YANG SALAH.

( MARIO TEGUH )

AWALILAH SEGALA SESUATU DENGAN SEBUAH KEYAKINAN,

MAKA AKAN TERBUKA JALAN UNTUK MENCAPAI TUJUAN.

(NN)

UNTUK MENJADI PEMIMPIN TIDAK HANYA MEMBUTUHKAN

KEKUATAN. SESEORANG YANG LEMAH DALAM FISIK TETAPI

TEGAS DALAM PEMIKIRAN DAN TINDAKAN AKAN MAMPU

PULA MENJADI SEORANG PEMIMPIN.

(7)

vii

(8)

(9)

ix

yang salah satunya adalah energi angin. Diperlukan sebuah alat yang digunakan untuk mengubah energi kinetik dari angin menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip konversi energi. Alat yang digunakan adalah kincir angin jenis Savonius. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui dan mencari efisiensi Kincir Angin Savonius Dua Tingkat dengan Variasi Celah Antar Sudu.

Pembuatan kincir angin Savonius ini dengan bahan sudu yang terbuat dari mika. Dalam pengujiannya menggunakan variasi celah antar sudu 0 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm, dengan panjang busur sudu yang sama yaitu 62 cm, yang divariasikan pula dengan kecepatan angin 3,5 m/s, 4,5m/s, 5,5 m/s, 6,5m/s, dan 7 m/s. Pengujian kincir dilakukan dengan cara memasang kincir angin pada Wind Tunnel dan dihubungkan pada generator yang telah dihubungkan dengan beban yang berupa lampu, dengan variasi 0-220 watt yang ditambahkan secara bertahap dengan kelipatan 8 watt.

(10)

x

karuniaNya, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini adalah sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Tugas akhir ini mengambil judul “Unjuk Kerja Kincir Angin Savonius Dua Tingkat dengan Variasi Celah Antar Sudu“.

Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Budi Sugiarto, S.T, M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin dan dosen Pembimbing Akademik.

3. Bapak Ir. YB. Lukiyanto, M.T., Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

4. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing penulis selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

5. Kepala Laboratorium dan Laboran Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

6. Semua rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2005 khususnya. 7. Serta semua pihak yang telah membantu atas terselesainya Tugas Akhir ini

(11)

xi

Semoga naskah ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Jika ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis minta maaf yang sebesar-besarnya, terima kasih.

Yogyakarta, 25 Januari 2010

(12)

xii

Pengesahan ... iii

Persembahan ... v

Moto ... vi

Pernyataan ... vii

Persetujuan ... viii

Intisari ... ix

Kata Pengantar ... x

Daftar Isi ... xii

Daftar Gambar ... xiv

Daftar Tabel ... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar belakang ... 1

1.2 Perumusan masalah ... 2

1.3 Batasan masalah ... 2

1.4 Tujuan penelitian ... 2

1.5 Manfaat penelitian ... 3

BAB II DASAR TEORI ... 4

2.1 Energi - Energi yang Terdapat Dalam Angin ... 4

2.2 Dasar Kincir Angin ... 6

2.3 Daya Kincir Angin ... 9

2.4 Perhitungan Daya………..11

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 14

3.1 Diagram Alir Penelitian ... 14

(13)

xiii

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ... 26

4.1 Data Hasil Pengujian ... 26

4.2 Pengolahan Data ... 50

4.3 Grafik Hasil Perhitungan……….…...54

4.4 Pembahasan ... 60

BAB V PENUTUP ... 61

5.1 Kesimpulan ... 61

5.2 Saran ... 62

DAFTAR PUSTAKA ... 63

(14)

xiv

Gambar 2.2 Rotor Kincir Angin Savonius ... 7

Gambar 2.3 Arah Aliran Udara Pada Sudu Kincir ... 9

Gambar 2.4 Grafik Hubungan Koefisien Daya Dan Tip Speed Ratio Maksimal yang Dapat Dihasilkan Oleh Berbagai Macam Model Kincir ... 10

Gambar 2.5 Transmisi Kincir ... 11

Gambar 2.6 Kurva Hubungan Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio ... 12

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 14

Gambar 3.2 Skema Kincir Angin Savonius ... 15

Gambar 3.3 Bentuk Penampang Sudu ... 16

Gambar 3.4 Lingkaran Batas Sudu ... 17

Gambar 3.5 Poros Kincir ... 17

Gambar 3.6 Penahan Sudu ... 18

Gambar 3.7 Plat Pemegang Sudu ... 18

Gambar 3.8 Blower ... 18

Gambar 3.9 Wind Tunnel ... 19

Gambar 3.10 Tachometer ... 19

Gambar 3.11 Multimeter ... 20

Gambar 3.12 Lampu Beban ... 20

Gambar 3.13 Anemometer ... 21

Gambar 3.14 Timbangan ... 21

(15)

(16)

xvi

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian dengan Kecepatan Angin 7 m/s ... 26

Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian dengan Kecepatan Angin 6,5 m/s ... 27

(17)

xvii

(18)

1

1.1 Latar Belakang

(19)

menghasilkan torsi yang besar. Kincir angin Savonius yang penulis gunakan adalah kincir angin Savonius 2 tingkat. Penelitian ini untuk pengembangan Savonius yang desainnya sederhana sehingga mudah dalam pembuatan dan pemeliharaan dan dapat diaplikasikan di berbagai tempat.

1.2 Perumusan Masalah

Menguji kincir angin savonius 2 tingkat berdiameter 80 cm dan tinggi 100 cm, menggunakan 2 sudu pada masing-masing tingkat dengan variasi celah antar sudu. Penelitian ini untuk mengetahui efisiensi kincir serta daya keluaran yang dihitung pada poros kincir.

1.3 Batasan masalah

(20)

1.4 Tujuan penelitian

1. Memiliki pengalaman dalam pembuatan kincir angin Savonius.

2. Mengetahui pengaruh kecepatan angin (V) terhadap daya (P) yang dihasilkan di oleh kincir savonius.

3. Mengetahui pengaruh variasi celah antar sudu dengan daya yang dihasilkan kincir angin.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :

1. Menambah kepustakaan teknologi pembangkit tenaga listrik.

2. Ikut serta dalam upaya memasyarakatkan pemanfaatan energi alternatif. 3. Menjadi referensi dalam pembuatan kincir angin savonius di

(21)

BAB II DASAR TEORI

2.1 Energi - Energi yang Terdapat Dalam Angin

Energi angin diperoleh dari dua penyebab utama, yaitu :

1. Pemanasan udara atmosfer yang membangkitkan arus konveksi. 2. Gerakan relatif udara atmosfer terhadap perputaran bumi.

Daya angin adalah daya yang dibangkitkan oleh angin tiap luasan, sehingga daya angin dapat digolongkan sebagai energi potensial.

Daya potensial angin akan bertambah baik seiring dengan bertambahnya kecepatan angin.

Daya teoritik yang tersedia dari angin dihitung dengan persamaan :

(

_1/2 ρ _A _V3

)

in

P

= ⋅ ⋅ ⋅ ………..(1) Dengan :

ρ = massa jenis udara, kg/m3

A = luas penampang melintang arus angin yang ditangkap kincir, m2

V = kecepatan angin, m/s

(Sumber : W. Arismunandar, Penggerak Mula Turbin)

Apabila massa jenis udara (standarρ =1,225kg/m3) dan satuan daya dihitung dengan satuan watt maka persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi :

(22)

3 in 0,6 A v

P = ⋅ ⋅ ………..….(2) (Sumber : Ir. YB. Lukiyanto, M.T., KuliahRekayasa Tenaga Angin )

Kecepatan angin yang ada di Indonesia dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis, yaitu:

a. kecepatan angin rendah, kurang dari 4 meter/detik

b. kecepatan angin sedang, antara 4 meter/detik sampai 5 meter/detik c. kecepatan angin tinggi, lebih dari 5 meter/detik

Tabel 2.1 Kecepatan angin di Indonesia (sumber: http://energi-angin.com/potensi angin indonesia)

Kelas Kec.Angin (m/s) Daya Spesifik (W/m2)

Kapasitas (kW) Skala Kecil 2,5 - 4,0 < 75 s/d 10 Skala Sedang 4,0 – 5,0 75 - 100 10 - 100 Skala Besar > 5,0 > 150 > 100

(23)

2.2 Dasar Kincir Angin

Kincir angin adalah alat suatu alat yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik.

Meskipun masih terdapat susunan dan perencanaan yang beragam, namun secara umum kincir digolongkan ke dalam dua macam tipe (horisontal dan vertikal). Kincir angin poros Vertikal atau VAWT (Vertical Axis Wind Turbine) adalah kincir dengan poros vertikal sepanjang menara dan mempunyai generator pembangkit listrik dibawah poros. Sedangkan turbin angin poros horizontal atau HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) adalah turbin dengan poros utama horizontal dan generator pembangkit listrik pada puncak menara.

Gambar 2.1 Jenis-Jenis Kincir Angin

(sumber: http://www.awea.org/images/wtconfig.gif)

(24)

Gambar 2.2 Rotor Kincir Angin Savonius (sumber: http.//www.google.com/Savonius_turbine.gif)

Kincir angin savonius pada awalnya kurang diminati karena nilai efisiensi yang rendah. Namun kincir savonius mempunyai nilai kelebihan dibandingkan dengan kincir angin konvensional model lainnya, diantaranya:

1. Sederhana dan murah dalam konstruksinya.

2. Menerima angin dari berbagai macam arah tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah (mengurangi kebutuhan untuk penyesuaian kedudukan).

3. Tidak memperhitungkan hembusan angin (memiliki keuntungan dalam berbagai tingkat hembusan angin).

4. Nilai torsi yang besar pada angkatan awal. Kemampuannya ini menghasilkan torsi pelan tetapi cukup bertenaga untuk memutar generator.

5. Bekerja pada rpm yang rendah.

(25)

besar untuk diameter tertentu daripada wilayah tiupan berbentuk lingkarannya HAWT.

7. VAWT 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.

8. VAWT 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.

Gambar 2.3 Arah Aliran Angin Pada Celah Sudu Kincir

(sumber: http://www.wikimedia.org/SavoniusQuerschnit.png)

(26)

Tetapi kincir ini juga memiliki beberapa kekurangan, terutama dibanding dengan kincir angin sumbu horisontal.

Kekurangan tersebut diantaranya adalah :

1. Kebanyakan VAWT memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi HAWT karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar. 2. Kecepatan angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga

yang tersedia adalah energi angin yang sedikit.

3. Sudu yang mengambil energi angin disebut downwind sedangkan sudu yang melawan angin disebut upwind. Sudu upwind ini dapat mengurangi kecepatan rotor. Besarnya torsi pada rotor dan kecepatan rotor (rpm) tergantung pada selisih drag force sudu upwind

dengan drag force sudu downwind.

2.3 Daya Kincir Angin

Daya turbin angin adalah daya yang dibangkitkan oleh rotor turbin angin akibat mendapatkan daya dari hembusan angin. Daya turbin angin tidak sama dengan daya angin dikarenakan daya turbin angin terpengaruh oleh koefisien daya.

Koefisien daya adalah presentase daya yang terdapat pada angin yang diubah ke dalam bentuk energi mekanik.

P = Cp . ½ . ρ . A . V3………(3) Umumnya daya efektif yang dapat diambil oleh sebuah kincir angin hanya sebesar 20% - 30%.

(27)

Angka 20 % - 30 % ini disebut batas Betz (Betz limit, diambil dari ilmuwan Jerman Albert Betz). Angka ini secara teori menunjukkan efisiensi maksimum yang dapat dicapai oleh rotor turbin angin tipe sumbu vertikal.

Di dalam rangkaian kincir angin yang berputar selain dipengaruhi Cp, terdapat pula koefisien Cd yang mempengaruhi sudu dalam menghasilkan daya. Coeffisient of drag (Cd) adalah koefisien dari gaya tarik (drag). Cd pada dasarnya adalah kecenderungan suatu benda untuk mempertahankan diri pada kondisi yang ada dari gaya geser atau gaya tekan yang timbul. Bila semakin halus permukaan suatu benda, maka nilai Cd akan semakin kecil.

Gambar 2.4 Grafik Hubungan Koefisien Daya Dan Tip Speed Ratio Maksimal Untuk Berbagai Model Kincir yang Dapat Dihasilkan

(28)

2.4 Perhitungan Daya

a. Daya output

Perhitungan daya keluaran pada poros dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : dengan : T = torsi yang dihasilkan akibat putaran poros, N.m

F = gaya pada poros akibat puntiran, N r = jarak lengan ke poros, m

Gaya didapatkan dengan menambahkan beban (lampu) secara bertahap.

(29)

0 .4

0 .3

0 .2

0 .1

0 .0 Cp

1 2 1 0

8 6

4 2

0

T ip Spe ed Ra tio

c. Perbandingan Kecepatan Pada Ujung Sudu – Tip Speed Ratio

Tip-speed ratio adalah perbandingan dari kecepatan ujung sudu –sudu yang berputar dengan kecepatan dari aliran udara.

..……….. (6) dimana,

D = diameter kincir, m2

V = kecepatan aliran angin, m/s n = kecepatan putaran poros, rpm

Tip speed ratio mempengaruhi besaran koefisien daya dari kincir. Hubungan ini digambarkan sebagai berikut :

a. Koefisien daya bergantung pada perbandingan ujung sudu. b. Ditandai dengan kurva Cp berbanding dengan perbandingan

kecepatan ujung sudu - Tip Speed Ratio Curve.

Gambar 2.6 Kurva Hubungan Koefisien Daya dengan Tip Speed Ratio

(sumber: http//www.wikipedia.org/energy in the wind) 60.V

π.D.n

(30)

e. Efisiensi Kincir

Perhitungan Koefisien daya (Cp) kincir dapat dihitung berdasarkan

perbandingan daya yang dihasilkan oleh kincir (Pout) dengan daya teoritis

(Pin) yang tersedia dari angin yang dapat dituliskan dengan persamaan

berikut :

… ………(7) dengan :

Cp = koefisien daya kincir, %.

Pin = daya yang tersedia dari angin, watt

Pout = daya yang dihasilkan oleh kincir, watt

(31)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

Diagram alir untuk penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut :

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian SELESAI

KESIMPULAN MULAI STUDI PUSTAKA

PERANCANGAN KINCIR SAVONIUS PEMBUATAN KINCIR SAVONIUS

PENGAMBILAN DATA PENGOLAHAN DATA

PEMBAHASAN

(32)

3.2 Perancangan Kincir Savonius

. Dalam perancangan ini, parameter yang sudah diketahui adalah :

a. Kecepatan angin = 3,5 m/s – 7 m/s b. Panjang poros = 130 cm

c. Diameter kincir = 80 cm d. Tinggi kincir = 100 cm e. Diameter puli I = 40 cm f. Diameter puli II = 8 cm

g. Jumlah Sudu = 2 buah/ tingkat

Keterangan : 1. Poros

2. Sudu

3. Penahan Sudu 4. Lingkaran batas sudu

5. Plat pemegang sudu 6. Dudukan transmisi

7. Puli besar 8. Lengan 9. Generator

Gambar 3.2 Skema Kincir Angin Savonius 1

6 7 4 3

9 8 2

(33)

Dalam pembuatannya melewati proses pembuatan komponen-komponen utama untuk selanjutnya dirakit, diantaranya adalah sebagai berikut :

1. Sudu.

Sudu dibuat dari bahan akrilik dengan tebal 1 mm.

Penampang sudu berbentuk segi empat dengan lebar disesuaikan dengan tinggi setiap tingkat dari kincir, yaitu 0,5 meter. Sedangkan panjang sudu dicari dengan menggunakan rumus keliling setengah lingkaran sebagai berikut:

= 0,62 m 0,62 m

0,5 m Gambar 3.3 Bentuk Penampang Sudu

2. Lingkaran Batas Sudu

Batas sudu digunakan sebagai tempat menempelnya sudu-sudu kincir sekaligus pembatas antara tingkat atas dan bawah. Batas sudu dibuat dari triplek dengan diameter 80 cm dan tebal 0,9 cm dan berjumlah 3 buah.

.3,14.0,4 2

1 Keliling=

π.r 2 1 Keliling=

(34)

Gambar 3.4 Lingkaran Batas Sudu 3. Poros

Poros dibuat dari pipa besi lubang dengan panjang 1,3 m dan diameter 3 cm. Pada poros dipasang plat dengan cara dilas, yang berfungsi sebagai dudukan dan pengikat lingkaran batas sudu.

Gambar 3.5 Poros Kincir 4. Penahan Sudu

(35)

Gambar 3.6 Penahan Sudu 5. Plat Pemegang Sudu

Dibuat dengan cara memotong plat siku berlubang dengan ukuran 2 cm. Plat ini berfungsi untuk mengikat dan menghubungkan antara sudu dengan lingkaran batas sudu.

Gambar 3.7 Plat Pemegang Sudu

3.3 Peralatan Pengujian

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : a. Blower

Berfungsi menghisap angin yang akan disalurkan ke Wind Tunnel.

.

(36)

b.Wind Tunnel

Berfungsi sebagai lorong yang menangkap dan mengumpulkan angin dan menghembuskannya pada kincir yang juga diletakkan didalam

Wind Tunnel tersebut

Gambar 3.9 Wind Tunnel c. Tachometer

Berfungsi untuk mengukur putaran poros utama kincir. Tachometer yang digunakan tachometer jenis digital light tachometer, yang prinsip kerjanya dengan memancarkan sinar untuk membaca sensor yang berupa pemantul cahaya (stiker) yang dipasang pada poros.

(37)

d. Multimeter

Berfungsi untuk mengukur kelistrikan (arus dan tegangan) pada beban yang diberikan.

Gambar 3.11 Multimeter e. Lampu

Berfungsi sebagai beban dalam percobaan ini dan beban ini yang akan diukur.

(38)

f. Anemometer

Berfungsi sebagai alat pengukur kecepatan angin.

Gambar 3.13 Anemometer g. Timbangan

Berfungsi untuk mengukur gaya yang bekerja pada lengan saat kincir berputar.

(39)

h. Motor Listrik

Berfungsi menghasilkan listrik untuk menyalakan beban (lampu).

Gambar 3.15 Motor Listrik

3.4 Variabel Pengujian

Variabel dalam pengujian adalah jarak celah antara sudu dengan variasi kecepatan angin.

Variasi celah sudu yang digunakan adalah: 0 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm dengan menggunakan luas penampang sudu yang sama.

Variasi kecepatan angin yang digunakan adalah : 3,5 m/s, 4,5 m/s, 5,5 m/s, 6,5 m/s, dan 7 m/s.

Variasi Beban :

(40)

(a) Celah antar sudu 0 cm (b) Celah antar sudu 10 cm

(c) Celah antar sudu 20 cm (d) Celah antar sudu 30 cm

(e) Celah antar sudu 40 cm

Gambar 3.16 Bentuk Variasi Celah Antar Sudu

3.5 Variabel yang Diukur

a. Putaran poros yang dihasilkan (n). b. Gaya pada timbangan

c. Kecepatan angin

(41)

3.6 Langkah Pengujian

Gambar 3.17 Diagram Alir Pengujian dan Pengambilan Data a

a

Mulai 1. Pasang kincir di

wind tunnel

2. Rangkai lampu dan multimeter 3. Atur kecepatan angin

6. Ukur V, I, n poros, F, V.angin

4. Nyalakan blower 5. Atur beban lampu 1-30

7. Matikan beban 8. Matikan blower

Selesai 9. Variasi Celah sudu

(42)

Langkah-Langkah Pengujian Adalah Sebagai Berikut :

a. Merakit komponen-komponen kincir dengan variasi celah antar sudu 0 cm. b. Memasang kincir di dalam Wind Tunnel.

c. Menghubungkan kabel keluaran dari generator ke dalam multimeter. Kemudian menghubungkan kabel multimeter dengan lampu.

d. Memasang anemometer di depan kincir untuk mengetahui kecepatan angin. Atur kecepatan angin yang diinginkan dengan mengatur jarak antara Blower dan Wind tunnel

e. Hidupkan Blower

f. Nyalakan lampu yang awalnya semuanya pada posisi off dan ubah hingga variasi lampu secara bertahap hingga lampu ke 29 (220 watt).

g. Catat data dari lampu 0 watt hingga ke 220 watt (dari mulai tanpa beban hingga lampu ke 29).

h. Matikan semua beban

i. Matikan Blower

j. Mengganti variasi celah antar sudu dengan variasi celah antar sudu 10 cm. k. Mengulangi percobaan diatas hingga 5 variasi celah antar sudu yang

(43)

BAB IV

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1Data Hasil Percobaan

Dari hasil pengujian didapatkan data sebagai berikut :

a. Variasi Celah Antar Sudu 0 cm

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian dengan Kecepatan Angin 7 m/s

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

b. Variasi Celah Antar Sudu 10 cm

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

c. Variasi Celah Antar Sudu 20 Cm

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

d. Variasi Celah Antar Sudu 30 cm

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

e. Variasi Celah Antar Sudu 40 cm

(64)

(65)

(66)

(67)

Tabel 4.25 Data Hasil Pengujian Dengan Kecepatan Angin 3,5 m/s

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan

1. Luas penampang kincir

Kincir savonius ini memiliki penampang persegi panjang sehingga :

A = p x l

= 1 m x 0,8 m = 0,8 m2

(68)

Daya yang tersedia dari angin :

1. 7 m/ s = 0,6 x 0,8 x 73 = 164,64 watt 2. 6,5m/s = 0,6 x 0,8 x 6,53 = 131,82 watt 3. 5,5 m/s = 0,6 x 0,8 x 5,53 = 79,86 watt 4. 4,5 m/s = 0,6 x 0,8 x 4,53 = 43,74 watt 5. 3,5 m/s = 0,6 x 0,8 x 3,53 = 20,58 watt

3. Menghitung torsi = T = F.r

F = diperoleh dari pembacaan pada timbangan. r = 0,4 meter

Sebagai contoh perhitungan torsi pada tabel 4.1, pengujian no. 1. T = F.r

= 1,6 N . 0,4 m = 0,64 N.m

(69)

4. Daya keluaran poros kincir (Pout)

n = kecepatan putaran poros, rpm T = torsi pada poros, N.m

Sebagai contoh perhitungan daya keluaran poros kincir pada tabel 4.1 pada pengujian no. 1.

(70)

Sebagai contoh perhitungan Tip Speed Ratio pada tabel 4.1, pengujian

Untuk perhitungan lainnya dapat dilihat pada tabel 4.26 sampai 4.50 pada lampiran.

Sebagai contoh perhitungan efisiensi kincir pada tabel 4.1 pada pengujian no. 1.

(71)

4.3 Grafik Hasil Perhitungan

Dari perhitungan di atas maka didapatkan grafik sebagai berikut :

a. Grafik Perbandingan Kecepatan Angin dan Daya Output

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Kecepatan Angin dan Daya Output Pada Variasi Celah Antar Sudu 0 cm

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Kecepatan Angin dan Daya Output Pada

(72)

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Kecepatan Angin dan Daya Output Pada

Variasi Celah Antar Sudu 20 cm

(73)

(74)

b.Grafik Perbandingan TSR dan Efisiensi Kincir

Gambar 4.7 Grafik Hubungan TSR dan Efisiensi Pada Variasi Celah Antar Sudu 0 cm

(75)

(76)

(77)

4.4 PEMBAHASAN

Dari data-data hasil pengujian, dapat dilihat bahwa semakin bertambah bertambahnya beban yang diberikan maka akan mengurangi putaran pada poros kincir. Saat penambahan beban, tegangan yang dihasilkan oleh generator akan semakin turun sedangkan arus yang dihasilkan akan semakin besar seiring dengan bertambahnya beban. Hal ini terjadi karena semakin besar beban maka semakin besar arus yang dibutuhkan untuk menyalakan beban.

Dari perhitungan didapatkan bahwa daya keluaran terbesar yang didapatkan oleh kincir dicapai pada kecepatan angin 7 m/s dengan variasi celah antar sudu 10 cm. Hal ini membuktikan bahwa semakin tinggi kecepatan angin maka semakin besar daya keluaran yang dihasilkan, karena kecepatan angin akan mempengaruhi putaran pada poros kincir. Demikian pula jarak celah antar sudu akan mempengaruhi aliran angin yang akan memberikan dorongan awal pada sudu sehingga mempengaruhi putaran pada poros kincir.

(78)

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :

1. Kecepatan angin akan mempengaruhi daya yang dihasilkan oleh kincir angin Savonius. Semakin tinggi kecepatan angin maka semakin tinggi daya yang dihasilkan.

2. Hasil daya tertinggi yang dihasilkan oleh kincir Savonius pada masing- masing variasi celah antar sudu adalah :

a. Pada celah antar sudu 0 cm diperoleh daya 29,22 watt pada kecepatan angin 7 m/s.

b. Pada celah antar sudu 10 cm diperoleh daya 34,28 watt pada kecepatan angin 7 m/s.

c. Pada celah antar sudu 20 cm diperoleh daya 31,59 watt pada kecepatan angin 7 m/s.

d. Pada celah antar sudu 30 cm diperoleh daya 21,94 watt pada kecepatan angin 7 m/s.

e. Pada celah antar sudu 30 cm diperoleh daya 18,69 watt pada kecepatan angin 7 m/s.

3. Efisiensi celah antar sudu yang paling baik adalah dengan 10 cm, yaitu sebesar 33,06 %, dengan kecepatan angin 4,5 m/s.

(79)

5.2 Saran

Beberapa saran yang penting untuk penelitian selanjutnya adalah :

1. Gunakan sudu dengan panjang busur yang berbeda untuk variasi celah 0 cm, 10 cm, 20 cm, 30 cm, dan 40 cm, sehingga kelengkungan sudu tetap berbentuk setengah lingkaran

2. Kincir sebaiknya dibuat lebih ringan namun kuat, agar mampu berputar pada kecepatan yang lebih rendah.

3. Saat akan melakukan pengujian periksa setiap komponen kincir terutama baut-baut pengikat, karena kemungkinan baut kendur setelah kincir berputar lama.

(80)

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W., 2006, Penggerak Mula Turbin. Bandung : ITB PRESS. Lukiyanto, Y.B., 2007, Kuliah Rekayasa Tenaga Angin .ppt. Yogyakarta

Cangel, Y.A. dan Boles, M.A., 2006, Thermodynamics An Engineering Aproach . The Mcgraw-hill Companies, Inc.New York

Lapan, 2005, Potensi Energi Angin di Indonesia, diakses dari www.Energi-angin.com/potensi energi angin di Indonesia,pdf., pada tanggal 20 April 2009. National Wind Technology Center, 2005, Energy in the Wind, diakses dari www.wikipedia.org, pada tanggal 20 April 2009.

Daryanto Y., 2005, Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu, diakses dari www.google.com/Kincir_angin,pdf., Balai Pptagg-Upt-Lagg, Yogyakarta., pada tanggal 20 April 2009.

Saiful Anwar Moh., 2008, Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Angin Pada Stasiun Pengisian Accu Mobil Listrik, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember, diakses dari www.google.com, pada tanggal 20 April 2009.

(81)

(82)

A. Variasi Celah Sudu 0 cm

Tabel 4.26 Hasil Perhitungan Variasi Celah Sudu 0 cm dengan Kecepatan Angin 7 m/s

(83)

(84)

(85)

(86)

(87)

(88)

(89)

(90)