Unjuk kerja kincir angin poros horisontal tiga sudu, berbahan komposit, Berdiameter 100 cm, sudut serang sudu 20° dengan variasi posisi lebar sudu maksimum pada 7 cm, 10 cm, dan 13 cm dari pusat poros

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL TIGA SUDU, BERBAHAN KOMPOSIT, BERDIAMETER 100 CM, SUDUT SERANG SUDU 20° DENGAN VARIASI POSISI LEBAR SUDU MAKSIMUM PADA 7 CM, 10 CM, DAN 13 CM DARI PUSAT POROS SKRIPSI Untuk memenuhi sebagai persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1 TeknikMesin. Oleh :. DEWA AGUNG YOGIE NOVIAN 145214085. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2018. i.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. THE PERFORMANCE OF THREE BLADES HORIZONTAL AXIS WINDMILL COMPOSITE MATERIAL, DIAMETER 100 CM, ANGLE ATTACK OF BLADE 20°, WITH VARIATION POSITION WIDTH OF BLADE MAXIMUM 7 CM, 10 CM, AND 13 CM FROM AXIAL CENTER OF SHAFT. FINAL PROJECT As partial fulfillment of the requirements to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering. By :. DEWA AGUNG YOGIE NOVIAN 145214085. MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2018. ii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRAK Seiring berkembangnya kemajuan teknologi menyebabkan kebutuhan energi listrik pun ikut meningkat, namun tidak dengan cadangan energi fosil yang sudah mulai menipis. Atas dasar kondisi ini, muncul ide untuk menghasilkan energi terbarukan sebagai energi alternatif yang lebih ramah lingkungan. Energi terbarukan juga sebagai sumber energi yang dapat dengan cepat dipulihkan kembali secara alami dengan proses yang berkelanjutan, misalnya energi angin. Dengan menggunakan prinsip kekekalan energi, kincir angin dapat digunakan sebagai alat untuk mengubah energi angin menjadi energi listrik. Penelitian ini bertujuan untuk meneliti unjuk kerja kincir angin poros horisontal, berbahan komposit. Kincir angin yang diteliti adalah kincir angin poros horisontal tiga sudu, berbahan komposit, berdiameter 100 cm, sudut serang sudu 20° dengan jarak posisi lebar maksimum sudu 7 cm, 10 cm, dan 13 cm dari pusat poros. Penelitian ini diarahkan pada 2 variasi kecepatan angin, yaitu kecepatan angin 5 m/s dan kecepatan angin 7 m/s. Besarnya beban kincir dilihat pada timbangan digital, putaran kincir angin diukur menggunakan tachometer, kecepatan angin diukur menggunakan anemometer, tegangan diukur dengan voltmeter, dan arus yang mengalir diukur menggunakan amperemeter. Dari hasil penelitian ini, kincir angin pada kecepatan angin 5 m/s dengan menghasilkan Cp maksimum pada posisi lebar sudu 10 cm sebesar 28.32% pada tsr 3.54 dengan daya output mekanis 16,41 watt pada torsi 0,46 Nm, dan daya output listrik sebesar 10,07 watt pada torsi 0,46 Nm. Kincir angin dengan variasi kecepatan angin rata-rata 7 m/s menghasilkan Cp maksimum pada posisi lebar sudu 10 cm sebesar 17,09% pada tsr 3.05 dengan daya output mekanis 27,16 watt pada torsi 0,64 Nm, dan daya output listrik sebesar 20,07 watt pada torsi 0,64 Nm. Dari ketiga variasi sudu yang diteliti telah disimpulkan bahwa variasi posisi lebar maksimum sudu 10 cm dari pusat poros memiliki koefisien daya tertinggi pada 2 jenis kecepatan angin. Kata kunci : Energi angin, kincir angin poros horisontal, komposit, sudut serang sudu, Cp, tsr, koefisien daya, daya output. vii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. ABSTRACT As technology advances, electrical energy needs to increase. Meanwhile, fossil energy reserves are already running low. Regarding this situation, came the idea to create renewable energy, which is more environmentally friendly. Renewable energy is also a source of energy that can be quickly restored naturally by a sustainable process, such as wind energy. By using the principle of conservation of energy, windmills can be used as a tool to convert wind energy into electrical energy. This research has aim to observe the performance of the horizontal axis, composite-headed windmills. The object of this research is the horizontal axis, composite-headed windmills. The diameter of the windmills is 100 cm, angle attack of blade 20°, with variation position width of blade maximum 7 cm, 10 cm, and 13 cm from axial center of shaft. This research was directed on the two various wind velocity, which are 5 m/s, and 7 m/s. The magnitude of the load wheel could be seen in the set of scales weight digital. The rotation of the windmill could be measured using tachometer. The wind velocity was gauged using the anemometer. The voltage is measured by voltmeter while the electrical current flowing was measured by amperemeter. The best result of the research shows that windmills of which wind velocity 5 m/s could produce a maximum power coefficient of 28.32% at the tip speed ratio 3.54 with mechanical output power of 16,41 at a torque of 0,46 Nm and electricity output power of 10,07 watt, the produce torque is 0,46 Nm. Meanwhile, the windmills of which wind velocity 7 m/s could produce a maximum power coefficient of 17,09% at the optimum tip speed ratio 3.05 with mechanical output power 27,16 watt at a torque 0,64 Nm and electricity output power of 20,07 watt, the produce torque is 0,64 Nm. Regaring the result of research, it can be concluded that variation position width of blade maximum 10 cm from axial center of shaft windmill can produce a maximum power coefficient and the highest tip speed ratio. Keyword : Wind energy, horizontal axis wind turbines, composite, angle attack of blade, maximum power coefficient, tip speed ratio. viii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. KATA PENGANTAR. Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat yang telah diberikan dalam penyelesaikan skripsi ini sehingga semuanya dapat berjalan dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib mendapatkan gelar S1 Teknik Mesin di Prodi Teknik Mesin, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Berkat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, akhirnya skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas segala yang telah diberikan selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin atas segala yang telah diberikan selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. 3.. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi Prodi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan banyak waktu, pikiran dan tenaga selama penulis menyelesaikan tugas akhir .. ix.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 4.. Ir. Rines, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan saran, kritik dan bimbingan selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.. 5.. Segenap Dosen dan Staff Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kerjasama dan pelayanan selama penulis menempuh proses belajar.. 6.. Kristantina Indriastuti di Palembang selaku orang tua yang selalu memberi doa, dukungan baik moril maupun material, serta semangat kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir dan studi ini.. 7.. Bude Putu di Yogyakarta selaku orang tua kedua yang selalu memberi semangat kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.. 8.. Dewa Bagus Odie Oxcivian, Putu Ratih, Tasya Saraswati selaku kakak yang telah memberikan motivasi kepada penulis.. 9.. Agus Fartanto dan Anthony Prabowo selaku teman satu tim dalam pembuatan alat penelitian.. 10. Bryan Kuzuma, Dimazt Ariyanto Catur N, Cyrillus Adi W, Raditya Raka dan Klaten crew lainnya selaku teman seperjuangan yang selalu mendukung selama penulis melakukan penelitian. 11. Rekan–rekan mahasiswa Prodi Teknik Mesin dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu, yang telah memberikan dukungan dan bantuan dalam wujud apapun selama penulis menyelesaikan skripsi ini.. x.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL.......................................................................................... i TITLE PAGE ..................................................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ iii DAFTAR DEWAN PENGUJI........................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ................................................ v LEMBAR PUBLIKASI ..................................................................................... vi ABSTRAK ......................................................................................................... vii ABSTRACT ....................................................................................................... viii KATA PENGANTAR ....................................................................................... ix DAFTAR ISI ...................................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xv DAFTAR TABEL .............................................................................................. xviii. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................ 4 1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 4 1.4 Batasan Masalah............................................................................... 5 1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................... 6. BAB II DASAR TEORI 2.1 Angin .............................................................................................. 7 2.1.1 Pengertian angin dan potensi angin di Indonesia .................. 7 2.1.2 Jenis – jenis Angin ................................................................. 9 2.2 Kincir Angin ................................................................................... 14. xii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal .............................................. 15 2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal .................................................. 19 2.3 Grafik Hubungan CP terhadap tsr .................................................. 21 2.4 Rumus Perhitungan......................................................................... 22 2.4.1 Energi dan Daya Angin ......................................................... 22 2.4.2 Daya Mekanis ........................................................................ 24 2.4.3 Daya Listrik ........................................................................... 24 2.4.4 Koefisien Daya ...................................................................... 25 2.4.5 Torsi ....................................................................................... 25 2.4.6 Tip Speed Ratio ...................................................................... 26 2.5 Tinjauan Pustaka............................................................................. 27 2.6 Komposit ........................................................................................ 28 2.6.1 Kelebihan Komposit .............................................................. 31 2.6.2 Kekurangan Komposit ........................................................... 32 2.7 Resin polyester .............................................................................. 35 2.7.1 Kelebihan dan kekurangan resin............................................ 35 2.8 Serat............................................................................................... 36 2.8.1 Serat glass .............................................................................. 36. BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Penelitian ......................................................................... 39 3.2 Objek Penelitian ............................................................................. 40 3.3 Waktu dan Tempat Penelitian......................................................... 40 3.4 Bahan dan Alat ............................................................................... 40 3.5 Bentuk sudu kincir angin ................................................................ 47 3.5.1 Desain sudu kincir angin ....................................................... 47 3.6 Pembuatan sudu kincir angin .......................................................... 48. xiii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. 3.6.1 Alat dan Bahan ...................................................................... 48 3.6.2 Proses Pembuatan Sudu/Blade .............................................. 48 3.7 Langkah Penelitian ......................................................................... 51. BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data hasil penelitian ....................................................................... 53 4.2 Olah Data dan Perhitungan ............................................................. 56 4.3 Hasil Perhitungan ........................................................................... 59 4.4 Grafik hasil perhitungan ................................................................. 63 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 72 5.2 Saran ............................................................................................... 72. Daftar Pustaka .................................................................................................... 74 Lampiran ............................................................................................................ 76. xiv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR GAMBAR. Gambar 1.1 Potensi Kecepatan Angin di Indonesia........................................... 2 Gambar 2.1 Angin laut ....................................................................................... 10 Gambar 2.2 Angin darat ..................................................................................... 11 Gambar 2.3 Angin gunung ................................................................................. 12 Gambar 2.4 Angin lembah ................................................................................. 13 Gambar 2.5 Angin muson .................................................................................. 14 Gambar 2.6 American Windmill......................................................................... 16 Gambar 2.7 Cretan Sail Windmill ...................................................................... 17 Gambar 2.8 Dutch Four Arm ............................................................................. 18 Gambar 2.9 Wind Turbine Propeller ................................................................. 19 Gambar 2.10 Savonius Wind Turbine ................................................................ 20 Gambar 2.11 Darrius Wind Turbine .................................................................. 21 Gambar 2.12 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio dari berbagai jenis kincir angin ................................................................................. 22 Gambar 2.13 Klasifikasi komposit berdasarkan penguatnya ............................. 29 Gambar 3.1 Diagram alur penelitian .................................................................. 39 Gambar 3.2a Kincir angin 3 sudu variasi posisi lebar sudu maksimum ............ 40 Gambar 3.2b 3 variasi sudu posisi lebar sudu maksimum ................................. 41 Gambar 3.3 Fan Blower ..................................................................................... 41 Gambar 3.4 Tachometer ..................................................................................... 42 Gambar 3.5 Anemometer ................................................................................... 42 Gambar 3.6 Hub Kincir ...................................................................................... 43 Gambar 3.7 timbangan digital ............................................................................ 44 Gambar 3.8 Generator DC Permanent Magnet ................................................. 44 Gambar 3.9 Voltmeter ........................................................................................ 45. xv.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 3.10 Amperemeter ................................................................................ 45 Gambar 3.11 Skema Pembebanan...................................................................... 46 Gambar 3.12 Lampu untuk pembebanan ........................................................... 46 Gambar 3.13 Blade wind turbine design by inventor 2015 ................................ 47 Gambar 3.14 Cetakan sudu ................................................................................ 49 Gambar 3.15 Pengolesan campuran resin dan karbon ....................................... 50 Gambar 3.16 Pengecekan berat sudu ................................................................. 51 Gambar 4.1 Grafik hubungan antara CP mekanis dengan tsr kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm, sudut serang 20° dengan kecepatan angin 5 m/s. .......................................................................... 63 Gambar 4.2 Grafik hubungan antara CP mekanis dengan tsr kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm, sudut serang sudu 20° dengan kecepatan angin 7 m/s ..................................................................... 65 Gambar 4.3 Grafik hubungan kecepatan putaran poros dengan torsi kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm, sudut serang sudu 20° dengan kecepatan 5 m/s ...................................................................... 67 Gambar 4.4 Grafik hubungan kecepatan putaran poros dengan torsi kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm, sudut serang sudu 20° dengan kecepatan 7 m/s ...................................................................... 67 Gambar 4.5 Grafik hubungan daya mekanis dengan torsi kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm, sudut serang sudu 20° dengan kecepatan 5 m/s ............................................................................... 68 Gambar 4.6 Grafik hubungan daya mekanis dengan torsi kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm, sudut serang sudu 20° dengan kecepatan 7 m/s ............................................................................... 69. xvi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Gambar 4.7 Grafik hubungan daya listrik dengan torsi kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm, sudut serang sudu 20° dengan kecepatan 5 m/s. .............................................................................. 70 Gambar 4.8 Grafik hubungan daya listrik dengan torsi kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm, sudut serang sudu 20° dengan kecepatan 7 m/s. .............................................................................. 71 Gambar 4.9 Grafik hubungan daya mekanis dan daya listrik terbaik pada kecepatan 5 m/s dengan torsi kincir angin poros horizontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm, sudut serang sudu 20°. ..................................... 72 Gambar 4.10 Grafik hubungan daya mekanis dan listrik terbaik pada kecepatan 7 m/s dengan torsi kincir angin poros horizontal tiga sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm, sudut serang 20° ............................................................... 73. xvii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. DAFTAR TABEL. Tabel 2.1 Kekuatan Angin Dalam Skala Beaufort ............................................. 9 Tabel 2.2 Kekuatan resin thermoplastic............................................................. 33 Tabel 2.3 Kekuatan resin thermoset ................................................................... 34 Tabel 2.4 Sifat – sifat serat glass ....................................................................... 37 Tabel 2.5 Serat ................................................................................................... 38 Tabel 3.1 Alat dan bahan pembuatan sudu/blade .............................................. 48 Tabel 4.1 Data hasil penelitian kincir kecepatan angin 5 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 7 cm dari pusat poros ..................................................... 53 Tabel 4.2 Data hasil penelitian kincir kecepatan angin 7 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 7 cm dari pusat poros ..................................................... 54 Tabel 4.3 Data hasil penelitian kincir kecepatan angin 5 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 10 cm dari pusat poros ................................................... 54 Tabel 4.4 Data hasil penelitian kincir kecepatan angin 7 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 10 cm dari pusat poros ................................................... 55 Tabel 4.5 Data hasil penelitian kincir kecepatan angin 5 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 13 cm dari pusat poros ................................................... 55 Tabel 4.6 Data hasil penelitian kincir kecepatan angin 7 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 13 cm dari pusat poros ................................................... 56 Tabel 4.7 Data hasil perhitungan kincir kecepatan angin 5 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 7 cm dari pusat poros ........................................... 60 Tabel 4.8 Data hasil perhitungan kincir kecepatan angin 7 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 7 cm dari pusat poros ........................................... 60 Tabel 4.9 Data hasil perhitungan kincir kecepatan angin 5 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 10 cm dari pusat poros......................................... 61. xviii.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. Tabel 4.10 Data hasil perhitungan kincir kecepatan angin 7 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 10 cm dari pusat poros......................................... 61 Tabel 4.11 Data hasil perhitungan kincir kecepatan angin 5 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 13 cm dari pusat poros......................................... 62 Tabel 4.12 Data hasil perhitungan kincir kecepatan angin 7 m/s dengan variasi Posisi lebar sudu maksimum 10 cm dari pusat poros ........................................ 62. xix.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Indonesia sebagai negara yang sedang berkembang dari segi ekonomi maupun industri tentu saja menyebabkan kebutuhan energi listrik pun ikut meningkat. Apalagi di era sekarang ini kegiatan manusia tidak terlepas dari penggunaan inovasi digital sehingga sektor tenaga listrik menjadi suatu yang sangat penting. Konsumsi listrik yang terus meningkat ini akan menjadi masalah bila sumber pasokan listrik di Indonesia semakin menipis terutama yang menggunakan bahan bakar fosil, terlebih lagi untuk pemerataan pasokan listirk di Indonesia masih sangatlah kurang mengingat Indonesia adalah negara kepulauan yang memiliki banyak pulau-pulau kecil yang tidak bisa dijangkau dengan jaringan biasa. Energi terbarukan sebagai alternatif energi fosil dapat didefinisikan sebagai sumber energi yang dapat dengan cepat dipulihkan kembali secara alami dengan proses yang berkelanjutan, misalnya tenaga angin. Angin adalah aliran udara dalam jumlah besar yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena ada perbedaan tekanan udara disekitarnya. Pemanfaatan angin ini memang sangat disarankan karena jumlahnya yang tidak terbatas dan juga melimpah. PLTB adalah pembangkit listrik tenaga bayu (angin), yaitu memanfaatkan energi angin sebagai sumber energinya.. 1.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2. Gambar 1.1 Potensi Kecepatan Angin di Indonesia. Menurut hasil penelitian Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN), dari 166 lokasi yang diteliti, terdapat 35 lokasi yang mempunyai potensi angina yang bagus dengan kecepatan angin diatas 5 m/s pada ketinggian 50 m. Daerah yang mempunyai kecepatan angin bagus tersebut, diantaranya Nusa Tenggara Barat (NTB), Nusa Tenggara Timur (NTT), pantai selatan Jawa dan pantai selatan Sulawesi. Disamping itu, LAPAN juga menemukan 34 lokasi yang kecepatan anginnya mencukupi dengan kecepatan 4 sampai 5 m/s. (Energinet, DEA, 2016). Potensi angin Indonesia memang cukup besar. Rencana Umum Energi Nasional (RUEN) mencantumkan angka 60.647,0 MW untuk kecepatan angin 4 meter perdetik atau lebih (Lampiran Peraturan Presiden Nomor 22 Tahun 2017). Lokasi potensi angin tersebut dapat dibaca pada tabel berikut :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3. Berdasarkan data tersebut dapat dilihat bahwa potensi angin di Indonesia sangat melimpah sehingga potensi untuk membangun PLTB di Indonesia juga meningkat. Indikator makro menunjukkan, tingkat penggunaan listrik berkorelasi erat dengan tingkat kesejahteraan masyarakatnya. Selain itu kekurangan pasokan listrik dan rendahnya tingkat cadangan listrik juga menjadi persoalan. Salah satu alat dalam PLTB yang mampu mengubah energi angin menjadi energi mekanik adalah kincir angin, dengan memanfaatkan putaran kincir untuk memutar generator maka akan menghasilkan energi listrik. Energi yang dihasilkanpun beragam tergantung dari berbagai variabel misalnya bentuk sudu.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4. kincir angin poros horisontal. Untuk mengetahui perbedaan variabel bentuk sudu tersebut, dalam penelitian ini kami membuat sudu berbahan komposit, sudut serang sudu 20o dengan variasi posisi lebar sudu maksimum pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s yang masih bisa didapat di daerah pesisir pantai.. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang penelitian, maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini. Beberapa masalah tersebut yaitu : 1. Perlunya model kincir angin yang dapat mengubah energi angin menjadi energi mekanik dengan unjuk kerja yang maksimal pada kecepatan angin yang rendah. 2. Pengaruh penggunaan material berbahan komposit untuk menghasilkan coefficient of performance (CP) yang tinggi. 3. Pengaruh variasi posisi lebar sudu maksimum terhadap unjuk kerja kincir angin tiga sudu.. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 5. 1. Membuat sudu kincir angin poros horisontal berbahan komposit, berdiameter 100 cm, sudut serang sudu 20°, dengan variasi posisi lebar sudu maksimum. 2. Mengetahui unjuk kerja kincir angin poros horisontal yang dibuat. 3. Mengetahui dan membandingkan nilai coefficient of performance (CP) dan tip speed ratio (tsr) masing – masing variasi sudu.. 1.4 Batasan Masalah Untuk menghindari terlalu banyaknya permasalahan yang muncul, maka penulis memberikan batasan – batasan masalah yang sesuai dengan judul penelitian ini. Adapun batasan masalah tersebut yaitu: 1. Model kincir angin yang digunakan adalah jenis kincir angin poros horisontal tiga sudu, berbahan komposit berdiameter 100 cm, sudut serang sudu 20°. 2. Pengujian kincir dilakukan menggunakan kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s. 3. Menentukan tiga variasi yang digunakan yaitu posisi lebar sudu maksimum ditentukan dengan jarak masing-masing variasi posisi lebar sudu maksimum 7 cm, 10 cm, dan 13 cm dari pusat poros. 4. Menggunakan lampu sebagai pembebanan..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 6. 5. Pengujian dilakukan di dalam laboratorium Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.. 1.5 Manfaat Penelitian Pengujian kincir angin poros horisontal ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Memanfaatkan informasi mengenai unjuk kerja kincir angin poros horisontal. 2. Menambah informasi mengenai salah satu teknologi pembangkit listrik yang ramah lingkungan. 3. Menambah informasi mengenai penggunaan kincir angin sumbu horisontal sebagai salah satu alternatif dalam pemanfaatan energi terbarukan. 4. Turut serta dalam upaya mengurangi kerusakan lingkungan akibat penggunaan energi yang berlebihan dan tidak dapat diperbaharui..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB II DASAR TEORI. 2.1 Angin 2.1.1 Pengertian angin dan potensi angin di Indonesia Angin adalah udara yang bergerak akibat adanya perbedaan tekanan udara dengan arah aliran angin dari tempat yang memiliki tekanan tinggi ke tempat yang bertekanan rendah atau dari daerah yang memiliki suhu rendah ke wilayah bersuhu tinggi. Proses terjadinya angin memiliki hubungan yang erat dengan sinar matahari karena daerah yang terkena banyak paparan sinar matahari akan memiliki suhu yang lebih tinggi serta tekanan udara yang lebih rendah dari daerah lain di sekitarnya sehingga menyebabkan terjadinya aliran udara. Perubahan panas antara siang dan malam merupakan gaya gerak utama sistem angin harian dikarenakan beda panas yang kuat antara udara di atas darat dan laut atau antara udara di atas tanah tinggi (pegunungan) dan tanah rendah (lembah). Angin sendiri merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang jumlahnya sangat melimpah di alam, tetapi tidak semua angin dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit energi. Angin yang memiliki kecepatan yang sangat rendah tentu tidak dapat digunakan sebagai sumber pembangkit energi. Kecepatan angin dipengaruhi oleh tiga hal, yaitu topografi, letak geografis, dan faktor penghambat. Berdasarkan letak tempat atau topografinya, jika angin berada pada topografi berupa gunung, angin akan cenderung naik. Sebaliknya, angin akan cenderung lurus jika topografinya berupa daratan. Selain itu jika dikaitkan dengan letak. 7.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 8. geografisnya, setiap tempat dipenjuru dunia memiliki potensi kecepatan angin yang berbeda-beda. Dalam hal ini tentunya daerah tropis, sub tropis, dan kutub mempunyai perbedaan potensi angin. Pepohonan dan bangunan merupakan contoh faktor penghambat laju angin. Ketika terdapat pepohonan atau bangunan, aliran angin yang melewati objek - objek tersebut cenderung mengalami turbulensi. Listrik yang dihasilkan dari sistem konversi energi angin akan bekerja optimal pada siang hari dimana angin berhembus cukup kencang dibandingkan dengan pada malam hari, sedangkan penggunaan listrik biasanya akan meningkat pada malam hari. Untuk mengantisipasinya sistem ini sebaiknya tidak langsung digunakan untuk keperluan produk-produk elektronik, namun terlebih dahulu disimpan dalam satu media seperti baterai atau aki sehingga listrik yang keluar besarnya stabil dan bisa digunakan kapan saja. Indonesia merupakan salah satu negara yang mempunyai potensi angin yang cukup baik, banyak daerah di Indonesia yang mempunyai kecepatan angin yang cukup tinggi dan bisa dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga angin. Kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan kincir angin dan jari – jari 1 meter dapat dilihat pada Tabel 2.1..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 9. Tabel 2.1 Kekuatan Angin Dalam Skala Beaufort NAMA BILANGAN KEADAAN BEAUFORT 0 Tenang 1 Udara ringan 2. 3. 4 5. 6. 7 8 9 10. 11 12. URAIAN GEJALA YANG DIAMATI Tenang, asap naik vertikal Arah angin ditunjukkan oleh arah hanyut asap,tetapi tidak Sepoi lemah Angin terasa pada muka, daundaun menggerisik, alat pengukur arah angin mulai digerakkan Sepoi lembut Daun dan ranting kecil tetap bergerak, angin membentangkan bendera ringan. Sepoi sedang Debu dan kertas naik ke atas, cabang kecil bergerak. Sepoi segar Pohon kecil mulai bergoyang, timbul bentuk gelombang kecil pada perairan pedalaman. Sepoi kuat Cabang besar bergerak, kawat telepon kedengaran berdesing, sulit memakai payung . Angin ribut lemahSeluruh pohon bergerak, tidak mudah berjalan melawan angin. Angin ribut Ranting pohon patah, umumnya menghalangi gerak maju. Angin ribut kuat Kerusakan ringan pada bangunan. Badai Jarang terjadi di pedalaman, pohon tumbang, kerusakan agak besar pada bangunan. Badai amuk Sangat jarang terjadi, disertai kerusakan yang luas Topan. Knot <1 1-3. LAJU ANGIN m/s km/jam 0 - 0,2 <1 0,3 - 1,5 1-3. 4-6. 1,6 - 3,3. 4-7. 7 - 10. 3,4 - 5,4. 12 - 19. 11 - 16. 5,5 - 7,9. 20 - 28. 17 - 21. 8,0 - 10,7. 29 - 38. 22 - 27. 10,3 - 13,8. 39 - 49. 28 - 33. 13,9 - 17,1. 50 - 61. 34 - 40. 17,2 - 20,7. 62 - 74. 41 - 47 48 - 55. 20,8 - 24,4 24,5 - 28,4. 75 - 88 89 - 102. 56 - 63. 28,5 - 32,6. 103 - 117. ≥ 64. ≥ 32,7. ≥ 118. (Sumber : data.bmkg.go.id/share/Dokumen/mei%20%202011.pdf). 2.1.2 Jenis – jenis Angin 1. Angin Laut Angin laut adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di sepanjang tepian danau dan di sepanjang garis – garis pantai diseluruh dunia. Angin ini bergerak dari laut atau danau menuju daratan. Hal ini dikarenakan udara diatas.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 10. daratan mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan udara di permukaan laut atau danau, sehingga tekanan diatas daratan lebih rendah dibandingkan dengan permukaan laut atau danau. Selama udara hangat di atas daratan bergerak naik keatas, udara yang lebih dingin dari permukaan laut yang bertekanan lebih tinggi akan berhembus ke daratan yang tekanannya lebih rendah dan hembusan angin tersebut dikenal sebagai angin laut seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.. Gambar 2.1 Angin laut (Sumber: http://www.cuacajateng.com/angindaratdananginlaut.htm). 2. Angin Darat Angin darat adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di tepian danau dan disepanjang garis pantai diseluruh dunia. Hal ini terjadi disebabkan karena udara diatas daratan mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan udara diatas permukaan laut atau danau, sehingga tekanan udara diatas permukaan laut atau danau lebih rendah dibandingkan diatas daratan. Udara yang lebih dingin dan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 11. bertekanan lebih tinggi akan berhembus dari daratan ke perairan di malam hari dan inilah yang menyebabkan munculnya angin darat. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.. Gambar 2.2 Angin darat (Sumber: http://www.cuacajateng.com/angindaratdananginlaut.htm) 3. Angin Gunung Angin Gunung adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di kawasan pegunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari gunung menuju lembah. Hal ini terjadi karena udara diatas gunung mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan diatas permukaan lembah , sehingga tekanan udara di atas permukaan lembah lebih rendah dibandingkan dengan tekanan udara diatas gunung. Siklus terjadinya angin gunung dapat dilihat pada Gambar 2.3..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 12. Gambar 2.3 Angin gunung (Sumber: http://www.konsepgeografi.net/2016/01/angin-gunung-dan-angin-lembah.html). 4. Angin Lembah Angin lembah adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di kawasan pegunungan di seluruh dunia. Angin ini berhembus dari lembah menuju gunung. Hal ini terjadi dikarenakan udara diatas gunung mengalami pemanasan lebih cepat dibandingkan lembah, sehingga tekanan udara diatas permukaan gunung lebih rendah dibandingkan diatas permukaan lembah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 13. Gambar 2.4 Angin lembah (Sumber: http://www.konsepgeografi.net/2016/01/angin-gunung-dan-angin-lembah.html). 5. Angin Muson Angin muson yang terjadi di Indonesia ada dua, yaitu muson barat dan muson timur. Angin ini disebabkan adanya perbedaan tekanan udara dua benua yang mengapit kepulauan Indonesia, yaitu Benua Asia yang kaya perairan dan Australia yang kering. Angin musim/muson barat adalah angin yang mengalir dari benua Asia (musim dingin) ke Benua Australia (musim panas) dan mengandung curah hujan yang banyak di Indonesia bagian barat, hal ini disebabkan karena angin melewati tempat yang luas, seperti perairan dan samudra. Contoh perairan dan samudra yang dilewati adalah Laut China Selatan dan Samudra Hindia. Angin musim barat menyebabkan Indonesia mengalami musim hujan. Angin ini terjadi pada bulan Desember, Januari dan Februari, dan maksimal pada bulan januari dengan kecepatan minimum 3 m/s. Angin musim/muson timur adalah angin yang mengalir dari Benua Australia (musim dingin) ke Benua Asia (musim panas) sedikit curah hujan (kemarau) di Indonesia bagian timur karena angin melewati celah-celah.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 14. sempit dan berbagai gurun (Gibson, Australia Besar, dan Victoria). Ini yang menyebabkan Indonesia mengalami musim kemarau. Terjadi pada bulan juni, juli, dan agustus, dan maksimal pada bulan juli seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5.. Gambar 2.5 Angin muson (Sumber: http://www.referensibebas.com/2017/01/akibat-dari-adanya-angin-musonbarat.html). 2.2 Kincir Angin Kincir angin adalah sebuah alat yang digerakkan oleh tenaga angin sehingga menghasilkan energi mekanik atau gerak. Kincir angin dulunya banyak ditemukan di negara - negara Eropa khususnya Belanda dan Denmark yang pada waktu itu banyak digunakan untuk irigasi, menumbuk hasil pertanian, penggilingan gandum dan pembangkit tenaga listrik..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 15. Dilihat dari posisi porosnya turbin angin dibedakan menjadi 2 yaitu Kincir Angin Poros Horisontal atau Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) dan Kincir Angin Poros Vertikal atau Vertical Axis Wind Turbine (VAWT). Turbin angin poros horisontal, juga dikenal sebagai turbin tipe HAWT memiliki poros rotor horisontal dan generator listrik yang keduanya terletak di puncak menara. Sedangkan VAWT dirancang dengan poros rotor vertikal, generator dan gearbox yang ditempatkan di bagian bawah turbin, dan bilah rotor berbentuk unik yang dirancang untuk memanen kekuatan angin tanpa memedulikan dari arah mana angin bertiup. (T.Al-Shemmeri, 2010). 2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal Kincir angin poros horisontal adalah kincir angin yang memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah angin. Kincir angin sumbu horisontal ini memiliki jumlah bilah lebih dari dua, kincir angin ini dapat berputar dikarenakan adanya gaya aerodinamis yang bekerja pada suatu kincir. Kelebihan kincir angin poros horisontal : 1. Mampu mengubah energi angin pada kecepatan tinggi. 2. Tidak memerlukan karakteristik angin karena arah angin langsung menuju rotor. 3. Banyak digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan skala besar. 4. Memiliki efisiensi yang tinggi. (Hendra Dermawan, 2015).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 16. Kekurangan kincir angin poros horisontal : 1. Memiliki desain yang lebih rumit karena membutuhkan perangkat tambahan untuk mengatur arah, selain itu penempatan generator di atas tower dapat menambah beban turbin. (Hendra Dermawan, 2015). 2. Perawatan lebih rumit dikarenakan letak komponen-komponen berada di atas tower. Adapun jenis-jenis turbin angin poros horisontal yang sering kita jumpai dibandingkan turbin angin sumbu vertikal, yaitu : 1. American Windmill American windmill dirancang oleh Daniel Halladay pada tahun 1857. Sebagian besar digunakan untuk mengangkat air dari sumur, sedangkan untuk versi yang lebih besar digunakan untuk penambangan dan penggilingan padi serta memotong jerami.. Gambar 2.6 American Windmill (Sumber: http://www.freestockphotos.biz/stockphoto/1951).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 17. 2. Cretan Sail Windmill Dibuat pada tahun 1973, dengan bahan atau material utama yang terbuat dari kayu dan sebuah kain di sudutnya.. Gambar 2.7 Cretan Sail Windmill (Sumber: pinterest.com). 3. Dutch Four Arm Desain rancangan turbin angin ini bisa dibilang sederhana dan mungkin pada awalnya dari rancangan kincir angin yang asli, karena bentuk dan bahan materialnya terbuat dari kayu dan tanah liat serta jumlah sudu nya ada empat. Model turbin angin ini sangat terkenal di Belanda, oleh karena itu kita menyebutnya sebagai negara kincir angin..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 18. Gambar 2.8 Dutch Four Arm (Sumber: https://ourdistantsojourns.wordpress.com/tag/dutch-windmills/). 4. Wind Turbine Propeller Desain rancangan turbin ini sejauh ini yang memiliki unjuk kerja terbaik. Pada tahun 1919 fisikawan Albert Betz menunjukkan bahwa untuk ideal hipotetis energi energi angin, hukum dasar kekekalan massa dan energi memungkinkan tidak lebih dari 16/27 (59,3%) energi kinetik angin yang akan ditangkap. Batas hukum Betz ini dapat didekati oleh desain turbin modern yang dapat mencapai 70 hingga 80% dari batas teoritis ini..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 19. Gambar 2.9 Wind Turbine Propeller 2 Blades and 3 blades type (Sumber: http://www.getsttpln.com/2014/03/jenis-jenis-turbin-angin.html). 2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal Kincir angin poros vertikal adalah salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah angin atau dengan kata lain kincir jenis ini dapat mengubah tenaga angin dari segala arah kecuali arah angin dari atas atau bawah. Kincir jenis ini biasanya menghasilkan torsi yang lebih besar daripada kincir angin poros horisontal. Kelebihan kincir angin poros vertikal : 1. Kerja turbin tidak dipengaruhi arah angin (Hendra Dermawan, 2015). 2. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah (Hendra Dermawan, 2015). Kekurangan kincir angin poros vertikal :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 20. 1. Kecepatan angin di bagian bawah sangat rendah, apabila tidak memakai tower akan menghasilkan putaran yang rendah juga (Hendra Dermawan, 2015). 2. Efisiensi lebih rendah dibandingkan turbin angin sumbu horisontal (Hendra Dermawan, 2015). Adapun jenis-jenis turbin angin poros vertikal yang sudah dikenal dan dikembangkan : 1. Savonius Wind Turbine Kincir angin savonius pertama kali ditemukan oleh Sigurd J Savonius yang berasal dari negara Filandia pada tahun 1922.. Gambar 2.10 Savonius Wind Turbine (Sumber: http://www.whirlopedia.com/index.php/savonius-wind-turbines/).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 21. 2. Darrieus Wind Turbine Kincir angin darrius sama dengan savonius namun sudu menggunakan sistem airfoil. Desain ini dipatenkan oleh Georges Darrieus pada tahun 1927.. Gambar 2.11 Darrieus Wind Turbine (Sumber: https://en.wind-turbinemodels.com/turbines/93-dornier-darrieus-55?picture=LPQ8tvaHYVd). 2.3 Grafik Hubungan CP terhadap tsr Menurut ilmuwan asal jerman, Albert Betz, efisiensi atau koefisien daya maksimal sebuah kincir angin adalah sebesar 59% . Teori tersebut kemudian dinamakan Betz limit yang grafiknya dapat dilihat pada Gambar 2.12 ..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 22. Gambar 2.12 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio dari berbagai jenis kincir angin. (Sumber : http://mragheb.com). 2.4 Rumus Perhitungan Berikut ini adalah rumus-rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang diteliti. 2.4.1 Energi dan Daya Angin Energi angin merupakan sumber daya alam yang terbarukan yang memiliki jumlah tidak terbatas di sekitar permukaan bumi. Energi angin adalah energi yang terkandung pada massa udara yang bergerak. Energi angin berasal dari energi matahari. Pemanasan bumi oleh sinar matahari menyebabkan perbedaan massa jenis (ρ) pada udara. Perbedaan massa jenis ini menyebabkan perbedaan tekanan pada udara sehingga akan terjadi aliran fluida dan menghasilkan angin. Kondisi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 23. aliran angin dipengaruhi oleh medan atau permukaan bumi yang dilalui oleh aliran angin dan perbedaan temperatur permukaan bumi. Energi yang terdapat di angin adalah energi kinetik, energi ini dapat dituliskan dalam persamaan berikut : 1. 𝐸𝑘 = 2 𝑚𝑣 2. (1). dimana : 𝐸𝑘. : energi kinetik (joule). m. : massa (kg). v. : kecepatan angin (m/s). Daya merupakan energi per satuan waktu , maka dari persamaan di atas dapat dituliskan : 1. 𝑃𝑖𝑛 = 2 𝑚̇ 𝑣 2. (2). dimana : 𝑃𝑖𝑛. : daya yang dihasilkan angin, J/s (watt). 𝑚̇. : massa udara yang mengalir persatuan waktu (kg/s). Massa udara yang mengalir per satuan waktu adalah : 𝑚̇ = 𝜌𝐴𝑣. (3). dimana : 𝑚̇. : massa jenis udara (1,18 kg/m3). A. : luas penampang keseluruhan (m2). Dengan menggunakan persamaan 3, maka daya angin dapat dirumuskan menjadi 1. 𝑃𝑖𝑛 = 2 (𝜌𝐴𝑣)𝑣 2 , yang dapat disederhanakan menjadi :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 24. 1. 𝑃𝑖𝑛 = 2 𝜌𝐴𝑣 3. (4). 2.4.2 Daya Mekanis Daya mekanis adalah daya yang dihasilkan turbin angin dengan cara mengubah energi kinetik menjadi energi mekanik. Daya mekanis dapat ditulis dengan persamaan berikut : 𝑃 = 𝑇𝜔. (5). dimana : T. : torsi (Nm). 𝜔. : kecepatan sudut (rad/s). Sedangkan persamaan dari kecepatan sudut didapat dari : 𝜔=. 2𝜋.𝑛. (6). 60. dimana : n. : putaran poros (rpm). Dengan demikian daya mekanis dapat dinyatakan dengan persamaan : 𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑇. 2𝜋.𝑛 60. (7). dimana : 𝑃𝑜𝑢𝑡. : daya yang dihasilkan kincir angin (watt). 2.4.3 Daya Listrik Daya listrik adalah daya yang dihasilkan oleh putaran generator, daya listrik dapat ditulis dengan persamaan berikut :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 25. 𝑃𝐿 = 𝑉. 𝐼. (8). dimana : 𝑃𝐿. : daya listrik (watt). V. : tegangan (volt). I. : arus yang mengalir pada beban (ampere). 2.4.4 Koefisien Daya Koefisien daya (𝐶𝑝 ) adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir (𝑃𝑜𝑢𝑡 ) dengan daya yang disediakan oleh angin (𝑃𝑖𝑛 ). Sehingga 𝐶𝑝 dapat dirumuskan : 𝐶𝑝 =. 𝑃𝑜𝑢𝑡 𝑃𝑖𝑛. . 100%. (9). dimana : 𝐶𝑝. : koefisien daya (%). 𝑃𝑜𝑢𝑡. : daya yang dihasilkan kincir (watt). 𝑃𝑖𝑛. : daya yang dihasilkan angin (watt). 2.4.5 Torsi Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya dorong pada sumbu turbin kincir, dimana gaya dorong ini memiliki jarak terhadap sumbu poros yang berputar, dengan persamaan berikut : 𝑇 = 𝐹. 𝑙. (10).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 26. dimana : T. : torsi yang dihasilkan dari putaran poros (Nm). l. : panjang lengan torsi ke poros (m). F. : gaya (N). 2.4.6 Tip Speed Ratio Tip speed ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu turbin angin yang berputar dengan kecepatan angin. 𝑡𝑠𝑟 =. 𝑉𝑡 𝑣. (11). dimana : 𝑉𝑡. : kecepatan ujung sudu (m/s). v. : kecepatan angin (m/s). Persamaan dari kecepatan ujung sudu yaitu : 𝑉𝑡 = 𝜔. 𝑟. (12). dimana : 𝜔. : kecepatan sudut (rad/s). r. : jari-jari kincir (m). Dari persamaan 11 dan 12 maka tsr dapat dirumuskan sebagai berikut : 𝑡𝑠𝑟 = dimana : r. : jari-jari kincir (m). n. : putaran poros (rpm). 𝜋.𝑟.𝑛 30.𝑣. (13).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 27. 2.5 Tinjauan pustaka Ada beberapa tinjauan pustaka yang menjadi contoh atau ukuran dalam penelitian yang akan dilakukan. Tinjauan pustaka yang dipilih sebagai ukuran dalam penelitian ini dilihat dari performa kincir yang telah diteliti sebelumnya. Penelitian kincir angin poros horisontal dua sudu. Kincir yang diteliti adalah kincir berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros. Penelitian ini diarahkan pada tiga variasi kecepatan angin, yaitu kecepatan angin 7,4 m/s, kecepatan angin 8,5 m/s, dan kecepatan angin 9,5 m/s. Besarnya beban kincir dapat dilihat pada neraca pegas, putaran kincir angin diukur menggunakan tachometer, kecepatan angin diukur menggunakan anemometer, tegangan diukur dengan voltmeter, dan arus yang mengalir diukur menggunakan amperemeter. Dari hasil penelitian ini, telah berhasil dibuat kincir angin dengan kecepatan angin 7,4 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 30% pada tip speed ratio optimal 4,3 dengan daya output mekanis sebesar 55,9 watt dan torsi sebesar 0,9 Nm. Kincir angin dengan variasi kecepatan angin 8,5 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 26% pada tip speed ratio optimal 3,9 dan daya output mekanis sebesar 73,8 watt pada torsi sebesar 1,1 Nm dan daya output listrik sebesar 50,3 watt pada torsi sebesar 1,05 Nm. Kincir angin dengan kecepatan angin 9,5 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 22% pada tip speed ratio optimal 4,1 dengan daya output mekanis sebesar 88,6 watt pada torsi sebesar 1,1 Nm. Dari ketiga variasi angin yang sudah diteliti, dapat disimpulkan bahwa kincir angin dengan kecepatan angin 7,4 m/s memiliki koefisien daya maksimal dan tip speed ratio paling tinggi. (Oktafianus Damar, P., 2016).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 28. 2.6 Komposit Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari dua atau lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Komposit terdiri dari dua bahan utama yaitu : 1. Matriks Material yang berfungsi sebagai perekat atau pengikat dan pelindung filler (pengisi) dari kerusakan eksternal. 2. Filler (Pengisi) Material yang berfungsi sebagai penguat dari matriks. Filler yang umum digunakan adalah Carbon, Glass, Aramid, dan Kevlar. Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakan : 1. Fibrous composites Fibrous composites (komposit serat) merupakan komposit yang terdiri dari satu lapisan atau dua lapisan yang menggunakan penguat berupa serat/fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa Glass fibers, Carbon fiber, dan Aramid fibers. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih komplek seperti anyaman..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 29. 2. Laminad composites Laminad composites (komposit laminat) merupakan komposit yang terdiri dari dua lapisan atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisan memiliki karakteristik sifat sendiri. 3. Particulate composites Particulate composites (komposit partikel) merupakan komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriknya.. Gambar 2.13 Klasifikasi komposit berdasarkan penguatnya Berdasarkan matriks yang digunakan, komposit dibagi menjadi 3 jenis, yaitu : 1.. Polymer Matrix Composites (Komposit Matrik Polimer).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 30. Polymer Matrix Composites merupakan jenis komposit yang sering digunakan. Komposit jenis ini menggunakan suatu polimer berbahan resin sebagai matriksnya. Kelebihan dari komposit jenis ini adalah mudah dibentuk mengikuti profil yang digunakan, memiliki ketangguhan yang baik, dan lebih ringan dibanding jenis komposit yang lainnya. Jenis polimer yang sering digunakan: •. Thermoplastic Thermoplastic adalah plastik yang dapat dilunakkan berulang kali (recycle). dengan menggunakan panas. Thermoplastic merupakan polimer yang akan menjadi keras apabila didinginkan. Thermoplastic akan meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu dan mempunyai sifat dapat balik (reversibel) kepada sifat. aslinya,. yaitu. kembali. mengeras. bila. didinginkan.. Contoh. dari thermoplastic yaitu Poliester, Nylon 66, PP, PTFE, PET, Polieter sulfon, PES, dan Polieter eterketon (PEEK). Kekuatan resin thermoplastic dapat dilihat pada Tabel 2.2. •. Thermoset Thermoset tidak dapat mengikuti perubahan suhu (irreversibel). Bila sekali. pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan yang tinggi tidak akan melunakkan thermoset melainkan akan membentuk arang dan terurai karena sifatnya yang demikian sering digunakan sebagai tutup ketel, seperti jenis-jenis melamin. Plastik jenis thermoset tidak begitu menarik dalam proses daur ulang karena selain sulit penanganannya juga volumenya jauh lebih.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 31. sedikit (sekitar 10%) dari volume jenis plastik yang bersifat thermoplastic. Contoh dari thermoset yaitu Epoksida, Bismaleimida (BMI), dan Poli-imida (PI). Kekuatan resin thermoset dapat dilihat pada Tabel 2.3. 2.. Metal Matrix Composites (Komposit Matriks Logam). Metal Matrix Composites merupakan jenis komposit yang menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matriksnya. Kelebihan dari jenis komposit ini adalah tahan terhadap temperatur tinggi, memiliki kekuatan tekan dan geser yang baik, dan tidak menyerap kelembapan. 3.. Ceramic Matrix Composites (Komposit Matriks Keramik). Ceramic Matrix Composites merupakan jenis komposit yang menggunakan bahan keramik sebagai penguatnya. Kelebihan dari jenis ini adalah memiliki kekuatan dan ketangguhan yang baik, tahan terhadap korosi, dan tahan terhadap temperatur tinggi. 2.6.1 Kelebihan komposit Keunggulan bahan komposit adalah : 1. Struktur lebih ringan, kuat. 2. Tahan terhadap berbagai kondisi lingkungan yang buruk. 3. Perbaikan struktur komposit dapat dilakukan dengan mudah. 4. Sifat – sifat bahan komposit yang dibuat disesuaikan dengan karakteristik beban dan kondisi lingkungan kerja. (Maryono Ismail, 2009).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 32. 2.6.2 Kekurangan komposit Selain keunggulan di atas, komposit mempunyai kelemahan antara lain : 1. Komposit bersifat anisotropik yang memiliki sifat berbeda antara satu lokasi orientasi dengan lokasi/orientasi lainnya. 2. Komposit tidak aman terhadap serangan zat – zat tertentu. 3. Komposit relatif mahal. 4. Komposit memerlukan pembuatan relatif lama dan mahal. (Viktor Malau, 2010).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 33. Tabel 2.2 Kekuatan resin thermoplastic Resin Thermoplastic -------------------Stiren : G.P. Dikopolimerkan Dengan Akrilonotril Resin ABS Nilon : Nilon 6 Nilon 66 Polietilen : Massa Jenis Tinggi Massa Jenis Rendah Polipropilen --Resin PVC : Kaku Dengan Pemlastis. Kekuatan Tarik (kgf/mm2). Perpanjangan (%). Modulus Elastik (kgf/mm2 X 102). Kekuatan Tekan (kgf/mm2). Kekuatan Lentur (kgf/mm2). 4,5 - 6,3. 1,0 - 2,5. 2,8 - 3,5. 8 - 11,2. 6,9 - 9,8. 6,6 - 8,4 1,6 - 6,3. 1,5 - 3,5 10 - 140. 2,8 - 3,9 0,7 - 2,8. 9,8 - 11,9 1,7 - 7,7. 9,8 - 13,3 2,5 - 9,4. 7,1 - 8,4 4,9 - 8,4. 25 - 320 25 - 200. 1,0 - 2,6 1,8 - 2,8. 4,6 - 8,5 5 - 9,1. 5,6 - 11,2 5,6 - 9,6. 2,1 - 3,8 0,7 - 1,4. 15 - 100 90 - 650. 0,4 – 1 0,14 - 0,24. 2,2 ---. 0,7 ---. 3,3 - 4,2. 200 - 700. 1,1 - 1,4. 4,2 - 5,6. 4,2 - 5,6. 3,5 - 6,3 0,7 - 2,4. 2,0 -40 200 - 400. 2,4 - 4,2 ---. 5,6 - 9,1 0,7 - 1,2. 7 - 11,2 ---. Polia setal : Delrin Polikarbonat : ---. 6,1 - 7. 15 - 40 ext. 75. 2,4 - 2,8. 12,6. 8,4 - 9,8. 5,6 - 6,6. 60 - 100. 22. 7,7. 7,7 - 9,1. Politetrafluoroetilen : (Telfon). 1,4 - 3,1. 200 - 400. 0,4. 1,19. ---. 38. 30. 300. 38. Baja Lunak -------------------Untuk Konstruksi 0,1 - 0,2% C. Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-6 PT. Pradnya Paramita 2005..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 34. Tabel 2.3 Kekuatan resin thermoset Kekuatan Tarik (kgf/mm2). Perpanjangan (%). Modulus Elastik (kgf/mm2 X 102). Kekuatan Tekan (kgf/mm2). Kekuatan Lentur (kgf/mm2). 4,9 - 5,6. 1,0 - 1,5. 5,2 - 7. 7,0 - 21. 8,4 - 10,5. 4,5 – 7. 0,4 - 0,5. 5,6 - 12. 15,4 - 25,2. 5,9 - 8,4. 3,8 - 5,2. 0,18 - 0,5. 7,0 - 21. 14 - 24. 5,6 - 9,8. 3,6 – 7. 0,2. 23,1. 12 - 24,0. 7,0 – 42. ---. ---. ---. ---. ---. 4,9 - 9,1. 0,6 - 1,0. 8,4 - 9,8. 17,5 - 30,1. 7 - 11,2. 4,2 - 9,1. 0,4 - 1,0. 7 - 10,5. 17,5 - 31. 7 - 11,2. (coran kaku). 4,2 - 9,1. <5. 2,1 - 4,2. 9,1 - 25. 5,9 - 16,1. Dengan serat glass Dengan serat sintetik Resin Epoksi :. 17,5 - 2,1. 0,5 - 5,0. 5,6 - 14. 10,5 - 21. 7,0 – 28. ---. ---. 14 - 21. 7,0 - 8,4. 2,8 - 9,1. 3,0 - 6,0. 2,4. 10,5 - 17,5. 9,3 - 14,7. 9,8 - 2,1. 4. 2,1. 21 - 26. 14 – 21. 2,8 - 3,5. ---. ---. 7,0 - 10,5. 7 - 9,8. Resin Thermoset Resin Fenol (Bakelit) : Tanpa pengisi Dengan bubuk kayu Dengan asbes Dengan serat glass Resin Melamin : Dengan pengisi Dengan selulosa Resin Urea : Dengan selulosa Resin Poliester : Dengan pengisi. Dengan pengisi (coran) Dengan serat glass Resin Silikon : Dengan serat glass. 3,1 4,2. Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-6 PT. Pradnya Paramita 2005..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 35. 2.7 Resin polyester Resin polyester merupakan jenis resin termoset atau lebih populernya sering disebut polyester. Resin ini berupa cairan dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoset lainnya. (Hendriwan Fahmi, et all., 2011) Resin polyester terbagi menjadi beberapa jenis antara lain : 1. Polyester (Orthophtalic) Merupakan salah satu tipe resin yang mem iliki daya tahan yang baik terhadap korosi air laut dan reaksi kimia. 2. Polyester (Isophtalic) Sifat resin ini memiliki daya tahan yang baik terhadap panas dan larutan asam, memiliki kekerasan yang lebih tinggi, serta kemampuan menahan resapan air (abesion) yang lebih baik bila dibandingkan dengan resin tipe Orthopthalic. 2.7.1 Kelebihan dan kekurangan resin Jenis polimer yang sering dipakai adalah resin polyester yang memiliki kelebihan – kelebihan : ringan, mudah dibentuk, tahan korosi dan murah. Tetapi polyester juga memiliki kekurangan karena sifat dasarnya kaku dan rapuh sehingga sifat mekaniknya lemah terutama terhadap uji impact..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 36. 2.8 Serat Serat adalah jenis bahan yang berupa potongan – potongan komponen yang membentuk jaringan memanjang yang utuh. Jenis – jenis serat berdasarkan asalnya dibedakan menjadi dua yaitu serat alami dan serat buatan atau sintesis. Serat yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari – hari adalah serat pada kain. Manusia sendiri telah menggunakan serat dalam banyak hal antara lain untuk membuat benang, kain, atau kertas. Kekuatan serat dapat dilihat pada Tabel 2.5. Serat dapat digolongkan menjadi dua jenis yaitu : 1. Serat alam Serat alam adalah serat yang dihasilkan oleh tanaman, hewan, dan proses geologis. Serat jenis ini sangat ramah lingkungan karena dapat mengalami pelapukan. 2. Serat buatan atau sintesis Serat sintesis terbuat dari bahan pertokimia. Serat buatan terbentuk dari polimer – polimer yang berasal dari alam maupun polimer – polimer buatan yang dibuat dengan cara kopolimeran senyawa – senyawa kimia. Cara pembuatan serat ini menggunakan cairan yang disemprotkan melalui lubang – lubang kecil. Salah satu yang termasuk serat buatan atau sintesis adalah serat fiber atau fiber glass. 2.8.1 Serat glass Serat glass adalah bahan yang tidak mudah terbakar, serat jenis ini biasanya digunakan sebagai penguat matriks jenis polimer. Serat mempunyai karakteristik.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 37. yang berbeda antara satu dengan yang lain. Pada penggunaannya serat glass disesuaikan dengan sifat atau karakteristik yang dimilikinya. Keunggulan serat glass terletak pada rasio harga dan performance yaitu biaya produksi rendah, proses produksi sederhana. Serat glass banyak digunakan di industri – industri otomotif seperti pada panel – panel bodi kendaraan, bahkan pada kendaraan roda dua seluruh bodi terbuat dari komposit yang berpenguat serat glass. Serat glass terbagi menjadi 3 jenis antara lain sebagai berikut ; serat E-glass, serat C-glass, dan serat S-glass (Istanto, 2006). Sifat – sifat serat glass dapat dilihat pada Tabel 2.4. Tabel 2.4 Sifat – sifat serat glass (Istanto, 2006) Jenis Serat No E-glass. C-glass. S-glass. Isolator listrik 1. Tahan terhadap korosi. Modulus lebih tinggi. Kekuatan lebih rendah dari. Lebih tahan terhadap. E-glass. suhu tinggi. Harga lebih mahal dari E-. Harga lebih mahal. glass. dari E-glass. yang baik. 2. 3. Kekakuan tinggi. Kekuatan tinggi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 38. Tabel 2.5 Serat Serat Karbon (Dasar Rayon Viskus) Karbon* (Dasar PAN) Gelas (Jenis E) Baja Kevlar Nilon 66 Poliester. Kekuatan Tarik. Perpanjangan Patah. Massa Jenis. Modulus Young. Modulus Jenis. (GN/m2). (%). (g/cm3). (GN/M2). (MJ/Kg). 2. 0,6. 1,66. 350. 210. 1,8 3,2 3,5 3,2 0,9 1,1. 0,5 2,3 2 6,5 14 9. 1,99 2,54 7,8 1,44 1,14 1,38. 400 75 200 57 7 15. 200 30 26 40 6 11. Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-6 PT. Pradnya Paramita 2005..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB III METODE PENELITIAN. 3.1 Diagram Penelitian Langkah kerja penelitian ini digambarkan sebagai berikut :. Mulai Perancangan desain kincir angin Pembelian alat dan bahan yang digunakan. Pembuatan sudu. Pengujian Sudu. Tidak. Ya Pengambilan data berupa kecepatan angin, putaran poros, dan massa. Pengolahan data, menghitung torsi, kecepatan sudut, daya angin, daya kincir, koefisien daya (𝐶𝑝 ), tip speed ratio (tsr). Kemudian membuat grafik.. Analisis dan pembahasan data Selesai Gambar 3.1 Diagram alur penelitian. 39.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 40. 3.2 Objek Penelitian Objek penelitian ini adalah kincir angin sumbu horisontal tiga sudu dengan variasi posisi lebar sudu maksimum.. 3.3 Waktu dan Tempat Penelitian Pembuatan kincir angin dilakukan pada bulan Februari 2018 sampai Maret 2018 dan pengambilan data dilakukan pada bulan April 2018 sampai Mei 2018 di Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.. 3.4 Bahan dan Alat Bahan - bahan utama dalam penelitian adalah sebagai berikut : a) Sudu kincir angin Sudu kincir angin dibuat dari komposit menggunakan serat campuran karbon dan fiberglass dengan cetakan yang terbuat dari logam besi ringan. Sudu kincir ditunjukkan pada Gambar 3.2b.. Gambar 3.2a Kincir angin 3 sudu dengan variasi posisi lebar sudu maksimum.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 41. Posisi Lebar Sudu Maksimum 13 cm dari Pusat Poros. Posisi Lebar Sudu Maksimum 10 cm dari Pusat Poros. Posisi Lebar Sudu Maksimum 7 cm dari Pusat Poros. Gambar 3.2b 3 variasi sudu posisi lebar sudu maksimum b) Poros utama kincir Poros utama kincir terbuat dari pipa pejal berbahan baja. Alat pendukung yang digunakan dalam proses pengambilan data antara lain : 1. Fan Blower. Fan Blower adalah alat yang digunakan untuk menciptakan hembusan angin dengan kecepatan yang dapat ditentukan menggunakan inverter. Fan Blower yang digunakan selama penelitian digerakkan oleh motor listrik berdaya 11.000 kW dan dihubungkan menggunakan transmisi sabuk dan puli. Fan Blower ditunjukkan pada Gambar 3.3.. Gambar 3.3 Fan blower (kanan) dan inverter (kiri).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 42. 2. Takometer Takometer (tachometer) adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan putar poros kincir angin. Jenis yang digunakan adalah digital light takometer. Takometer ditunjukkan pada Gambar 3.4.. Gambar 3.4 Tachometer 3. Anemometer Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Alat ini diletakkan di depan kincir angin. Anemometer ditunjukkan pada Gambar 3.5.. Gambar 3.5 Anemometer.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 43. 4. Naf/hub kincir Untuk bagian hub kincir angin akan digunakan piringan besi pejal dengan tebal 4 cm berbentuk bulat, yang dibentuk menjadi segi 12. Kemudian dilubangi agar kincir angin dapat dipasang dengan konfigurasi 2 sudu, 3 sudu, dan 4 sudu. Kemudian penulis juga akan menggunakan besi siku sebagai pemegang antara sudu dan hub. Penulis berharap agar dengan digunakan model hub yang seperti ini dapat dilakukan variasi jumlah sudu pada penelitian pembanding. Hub kincir ditunjukkan pada Gambar 3.6.. Gambar 3.6 Hub Kincir. 5. Timbangan digital Merupakan komponen yang berfungsi untuk mengetahui beban pada generator pada saat kincir berputar. Timbangan ini dapat menampilkan satuan kg atau lb. Timbangan digital ditunjukkan pada Gambar 3.7..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 44. Gambar 3.7 timbangan digital 6. Generator Pada penelitian ini akan digunakan generator DC Permanent Magnet dengan tegangan 48 volt dan arus 18 ampere. Generator yang digunakan merupakan motor listrik permanen magnet yang biasa digunakan pada sepeda listrik. Generator ditunjukkan pada Gambar 3.8.. Gambar 3.8 Generator DC Permanent Magnet.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 45. 7. Voltmeter Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang dihasilkan kincir angin oleh setiap variasinya. Gambar voltmeter seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.9.. Gambar 3.9 Voltmeter 8. Amperemeter Amperemeter digunakan untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh kincir angin dengan setiap variasinya. Gambar amperemeter seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.10.. Gambar 3.10 Amperemeter.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 46. 9. Pembebanan Pembebanan. yang dilakukan. dengan. menggunakan. lampu. bermaksud untuk mengetahui performa kincir angin. Jumlah lampu yang digunakan tergantung dari seberapa kuat unjuk kerja kincir masing-masing variasi. Lampu yang digunakan adalah lampu 25 watt. Skema rangkaian lampu pembebanan dapat dilihat pada Gambar 3.11. Lampu yang digunakan untuk pembebanan dapat dilihat pada Gambar 3.12. Sumber. -. + A Potensio. V. Beban Bola Lampu. Gambar 3.11 Skema Pembebanan. Gambar 3.12 Lampu untuk pembebanan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 47. 3.5 Bentuk sudu kincir angin Sudu – sudu kincir angin yang dibuat permukaannya berbentuk datar dan terdapat patahan yang dinamakan sudut serang. Patahan ini membentuk sebuah sudut serang sudu yang besarnya 20°.. 3.5.1 Desain sudu kincir angin Desain sudu kincir yang dibuat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.13. Gambar tersebut menunjukkan bahwa kincir angin berukuran 100 cm dengan variasi posisi lebar sudu maksimum.. Gambar 3.13 Blades wind turbine design Gambar desain di atas menggunakan proyeksi amerika dan menunjukkan desain tampak atas dan samping. Perbedaan dimensi hanya terletak pada variasi posisi lebar sudu maksimum..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 48. 3.6 Pembuatan sudu kincir angin 3.6.1 Alat dan bahan Pembuatan sebuah sudu/blade merupakan proses yang dilakukan secara bertahap serta membutuhkan alat dan bahan, seperti yang ditunjukkan oleh Tabel 3.1. Tabel 3.1 Alat dan bahan pembuatan sudu/blade ALAT BAHAN Bor. Resin lycal. Gerinda. Serat Fiberglass. Gergaji besi. Silikon. Timbangan. Karbon Powder. Ampelas. Cat. Gunting. Alumunium foil. Kuas Sarung tangan kerja. 3.6.2 Proses Pembuatan Sudu/Blade Dalam pembuatan sudu / blade dilakukan dengan beberapa tahapan. Tahapan – tahapan pembuatan sudu sebagai berikut : 1. Pembuatan Cetakan Pembuatan cetakan dibuat berdasarkan gambar 3D dan 2D sudu yang akan diteliti. Dari model tersebut dibuat cetakan dari fiberglass yang dilapisi dengan silikon. Cetakan yang sudah jadi ditunjukkan pada Gambar 3.14..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 49. Gambar 3.14 Cetakan sudu 2. Pelapisan Cetakan Pelapisan cetakan sudu menggunakan alumunium yang berfungsi untuk mempermudah proses pengambilan sudu dari cetakan.. 3. Pembuatan Sudu Dalam membuat sudu dengan bahan komposit yang terdiri dari resin, serrat fiberglass, dan filler dari karbon powder. Proses pembuatan sudu / blade dilakukan secara berulang dan cepat. Sudu yang akan saya buat nanti terdiri dari tiga lapis serat fiberglass. Langkah – langkah pembuatan sudu sebagai berikut : a) Mengoleskan campuran resin dan karbon powder pada permukaan cetakan yang telah dilapisi oleh alumunium foil menggunakan kuas. b) Menempelkan lapisan pertama serat fiberglass pada cetakan yang telah dioleskan campuran resin dan karbon. c) Mengoleskan campuran resin dan karbon pada lapisan serat fiberglass pertama pada Gambar 3.15..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 50. d) Menempelkan lapisan kedua serat fiberglass. e) Mengoleskan campuran resin dan karbon pada lapisan serat fiberglass kedua. f) Menempelkan lapisan ketiga serat fiberglass. g) Mengoleskan campuran resin dan karbon pada lapisan serat fiberglass ketiga.. Gambar 3.15 Pengolesan campuran resin dan karbon 4. Pengeringan sudu / blade. Setelah proses pembuatan sudu selesai dilakukan, kemudian sudu/blade dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari. Proses pengeringan yang dilakukan memerlukan waktu paling lama 1 hari. 5. Finishing. Proses finishing sudu / blade meliputi : pemotongan, penghalusan, pengurangan berat sudu, dan pewarnaan sudu. Pengurangan berat sudu yang.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 51. dimaksud adalah menyamakan berat sudu menggunakan gerindra dan ampelas sehingga rata-rata ketiga variasi menjadi 210 gram sesuai dengan timbangan duduk digital.. Gambar 3.16 Pengecekan berat sudu 6. Pembuatan lubang baut. Pembuatan lubang pada sudu dilakukan menggunakan bor dengan diameter lubang baut sebesar 10 mm.. 3.7 Langkah Penelitian Langkah yang dilakukan sebelum pengambilan data penelitian adalah pemasangan kincir angin di depan fan blower, pemasangan komponen poros penghubung kincir angin dengan sistem pembebanan lampu yang berada di belakang kincir angin. Data yang diambil adalah kecepatan angin, putaran poros (rpm), tegangan, arus listrik dan pembebanan kincir angin. Ada beberapa hal yang perlu dilakukan yaitu :.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 52. a. Poros kincir dihubungkan dengan mekanisme pembebanan lampu. b. Memasang blade/sudu pada dudukan sudu. c. Memasang anemometer pada tiang di depan kincir angin untuk mengukur kecepatan angin. d. Memasang timbangan digital pada lengan generator. e. Memasang generator pada poros kincir angin. f. Merangkai pembebanan lampu pada generator. g. Jika sudah siap, fan blower dihidupkan untuk memutar kincir angin. h. Percobaan pertama kincir angin tiga sudu variasi posisi lebar sudu maksimum 7 cm, 10 cm, dan 13 cm dari pusat poros dengan kecepatan angin 5 m/s, percobaan kedua kincir angin ketiga variasi dengan kecepatan angin 7m/s. i. Untuk mengatur kecepatan angin dengan cara mengatur tegangan pada inventer yang terhubung pada fan blower agar dapat menentukan variasi kecepatan angin. j. Bila kecepatan angin dan variasi beban telah sesuai dengan yang diinginkan, maka pengukuran dapat dilakukan dengan membaca massa pengimbang yang terukur pada timbangan digital. k. Mengukur kecepatan angin dengan menggunakan anemometer dan kecepatan kincir angin dengan menggunakan tachometer. l. Mengamati selama waktu yang telah ditentukan..

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI. BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN. 4.1 Data hasil penelitian Berikut ini adalah hasil data dari penelitian kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit. Data yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.1 sampai dengan Tabel 4.6. Tabel 4.1 Data hasil penelitian kincir kecepatan angin 5 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 7 cm dari pusat poros. Kecepatan. Massa. Tegangan. Arus. [rpm]. [kg]. [V]. [A]. 0. 395. 0.085. 19.2. 0. 1. 385. 0.110. 18.9. 0.06. 2. 364. 0.125. 18.6. 0.09. 3. 359. 0.130. 18.3. 0.12. 4. 342. 0.140. 18.0. 0.14. 345. 0.150. 17.7. 0.16. 6. 325. 0.160. 17.4. 0.18. 7. 304. 0.175. 17.1. 0.19. 8. 274. 0.190. 16.8. 0.21. 9. 250. 0.205. 16.5. 0.22. 10. 236. 0.220. 16.2. 0.24. Beban. Kecepatan Angin [m/s]. 5. 5. Putar Poros. 53.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 54. Tabel 4.2 Data hasil penelitian kincir kecepatan angin 7 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 7 cm dari pusat poros. Kecepatan. Massa. Tegangan. Arus. [rpm]. [kg]. [V]. [A]. 0. 470. 0.095. 34.0. 0. 1. 468. 0.110. 33.7. 0.07. 2. 464. 0.125. 33.4. 0.12. 3. 459. 0.140. 33.1. 0.19. 4. 442. 0.170. 32.8. 0.33. 434. 0.190. 32.5. 0.40. 6. 421. 0.200. 32.2. 0.45. 7. 406. 0.220. 31.9. 0.55. 8. 374. 0.230. 31.6. 0.59. 9. 356. 0.240. 31.3. 0.65. 10. 334. 0.250. 31.0. 0.69. Beban. Kecepatan Angin. Putar Poros [m/s]. 5. 7. Tabel 4.3 Data hasil penelitian kincir kecepatan angin 5 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 10 cm dari pusat poros. Kecepatan. Massa. Tegangan. Arus. [rpm]. [kg]. [V]. [A]. 0. 460. 0.085. 33.5. 0. 1. 442. 0.105. 33.2. 0.07. 2. 414. 0.115. 32.9. 0.11. 3. 394. 0.125. 32.6. 0.15. 4. 385. 0.135. 32.3. 0.19. 368. 0.145. 32.0. 0.21. 6. 359. 0.160. 31.7. 0.23. 7. 351. 0.160. 31.4. 0.27. 8. 345. 0.165. 31.1. 0.30. 9. 338. 0.175. 30.8. 0.32. 10. 326. 0.175. 30.5. 0.33. Beban. Kecepatan Angin [m/s]. 5. 5. Putar Poros.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 55. Tabel 4.4 Data hasil penelitian kincir kecepatan angin 7 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 10 cm dari pusat poros. Kecepatan Angin. Kecepatan. Massa. Tegangan. Arus. [rpm]. [kg]. [V]. [A]. 0. 540. 0.095. 41.6. 0. 1. 525. 0.105. 41.3. 0.07. 2. 498. 0.125. 41.0. 0.15. 3. 478. 0.140. 40.7. 0.19. 4. 470. 0.165. 40.4. 0.30. 468. 0.170. 40.1. 0.32. 6. 445. 0.190. 39.8. 0.37. 7. 439. 0.215. 39.5. 0.42. 8. 430. 0.220. 39.2. 0.46. 9. 418. 0.230. 38.9. 0.50. 10. 408. 0.240. 38.6. 0.52. Beban. Putar Poros [m/s]. 5. 7. Tabel 4.5 Data hasil penelitian kincir kecepatan angin 5 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 13 cm dari pusat poros. Kecepatan. Massa. Tegangan. Arus. [rpm]. [kg]. [V]. [A]. 0. 385. 0.085. 29.1. 0. 1. 374. 0.110. 28.8. 0.05. 2. 367. 0.115. 28.5. 0.10. 3. 355. 0.120. 28.2. 0.12. 4. 351. 0.125. 27.9. 0.14. 330. 0.130. 27.6. 0.14. 6. 312. 0.140. 27.3. 0.18. 7. 295. 0.145. 27.0. 0.21. 8. 275. 0.155. 26.7. 0.23. 9. 260. 0.160. 26.4. 0.27. 10. 255. 0.165. 26.1. 0.31. Beban. Kecepatan Angin. Putar Poros [m/s]. 5. 5.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 56. Tabel 4.6 Data hasil penelitian kincir kecepatan angin 7 m/s dengan variasi posisi lebar sudu maksimum 13 cm dari pusat poros. Kecepatan. Massa. Tegangan. Arus. [rpm]. [kg]. [V]. [A]. 0. 474. 0.08. 36.3. 0. 1. 459. 0.100. 36.0. 0.08. 2. 454. 0.110. 35.7. 0.12. 3. 443. 0.125. 35.4. 0.16. 4. 442. 0.140. 35.1. 0.18. 432. 0.140. 34.8. 0.20. 6. 424. 0.150. 34.5. 0.27. 7. 420. 0.165. 34.2. 0.30. 8. 414. 0.170. 33.9. 0.35. 9. 395. 0.185. 33.6. 0.40. 10. 388. 0.190. 33.3. 0.44. Beban. Kecepatan Angin. Putar Poros [m/s]. 5. 7. 4.2 Olah Data dan Perhitungan Pengolahan data menggunakan berbagai asumsi untuk mempermudah dalam proses perhitungan, yaitu percepatan gravitasi bumi 9,81 m/s2 dan massa jenis udara 1,18 kg/m3. Sebagai contoh perhitungan diambil data dari beban 1 pada kecepatan angin rata – rata 5 m/s . Data tersebut meliputi kecepatan angin, kecepatan putar poros, massa yang bekerja, serta tegangan dan arus yang dihasilkan generator. Untuk mengetahui daya yang dihasilkan oleh angin dapat dicari dengan menggunakan persamaan (4) pada Subbab 2.4.1. 1. 𝑃𝑖𝑛 = 2 𝜌𝐴𝑣 3.