MODEL KINCIR ANGIN POROS VERTIKAL DENGAN EMPAT SUDU DATAR BERSEKAT DUA RUANG YANG MEMBENTANG DAN MENGATUP OTOMATIS

(1)

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi sebagai persyaratan

mencapai gelar sarjana

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh :

Raden Fidelis Dimaz Heryuda Winahyu

065214001

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

(2)

A THESIS

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik

In Mechanical Engineering

By:

Raden Fidelis Dimaz Heryuda Winahyu

065214001

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

angin, daya yang dihasilkan generator, koefisien daya kincir angin terhadap tip speed ratio(TSR) dan efisiensi menyeluruh sistem dari model kincir angin poros vertikal dengan empat sudu datar bersekat dua ruang yang membentang dan mengatup otomatis terhadap kecepatan angin untuk setiap variasi ukuran sudu 20×24 cm, 25×24 cm dan 30×24 cm.

Agar menghasilkan listrik, kincir angin dihubungkan dengan generator. Generator ini diberi variasi pembebanan berupa lampu DC. Pada setiap pembebanan dilakukan pengukuran putaran poros kincir dengan menggunakan tachometer. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan diukur dengan menggunakan multitester.

Torsi statis terbesar dihasilkan oleh model kincir angin dengan sudu berukuran 30×24 cm pada kecepatan angin 7,9 m/s yakni sebesar 1,57 Nm. Daya poros maksimal dihasilkan oleh model kincir angin dengan sudu berukuran 30×24 cm yakni sebesar 2,72 watt pada kecepatan angin 6,4 m/s. Koefisien daya tertinggi sebesar 2,67 % pada TSR 0,25 dihasilkan oleh model kincir angin dengan ukuran sudu 30×24 cm. Efisiensi menyeluruh sistem tertinggi sebesar 0,25 % dihasilkan oleh model kincir angin dengan ukuran sudu 30×24 cm.

(8)

saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir dalam mencapai gelar sarjana.

Dalam menyusun laporan ini penulis banyak mendapat bantuan, bimbingan,

dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu perkenankanlah penulis

mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. sebagai Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T. sebagai Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Ir. Rines, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan

bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk membimbing saya dalam

menyelesaikan Tugas Akhir.

4. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan, serta fasilitas yang

diberikan selama masa kuliah.

5. Seluruh teman-teman Teknik Mesin, yang tidak dapat saya sebutkan satu per

satu, serta

(9)

(10)

x

HALAMAN JUDUL………..…... i

HALAMAN PENGESAHAN………. iii

HALAMAN PENYATAAN……….………..………. v

HALAMAN PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA……..……..………. vi

INTISARI……….……… vii

KATA PENGANTAR……….……… viii

DAFTAR ISI………..………..………….…………... x

DAFTAR GAMBAR………...……...…... xiv

DAFTAR TABEL………...……. xvi

DAFTAR GRAFIK………..… xix

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ……… 1

1.2 Perumusan Masalah ………..…… 3

1.3 Batasan Masalah ………..…. 3

1.4 Tujuan Penelitian ……….………. 3

(11)

xi

2.1.1. Pengertian Angin ……… 5

2.1.2. Tipe Kincir Angin ………..……… 5

2.1.3. Gaya Drag dan Gaya Lift ……..….……… 9

2.1.4. Efisiensi Kincir Angin ……… 10

2.1.5. Kelebihan dan Kekurangan Kincir Angin Poros Vertikal ……… 10

2.2. Tinjauan Pustaka ……….………..……… 12

2.3. Rumus Perhitungan ………..………… 13

2.3.1. Daya yang Tersedia pada Angin ……… 13

2.3.2. Perhitungan Torsi..………..……… 14

2.3.3. Daya yang Dihasilkan oleh Poros Kincir Angin ………… 15

2.3.4. Daya yang Dihasilkan oleh Generator Listrik ……… 16

2.3.5. Tip Speed Ratio (TSR) ……….………..… 16

2.3.6. Koefisien Daya (Cp). ………..……….. 14

2.3.7. Efisiensi Menyeluruh Sistem …………..……….……….. 17

(12)

xii

3.4. Variabel yang divariasikan ………..….……. 31

3.5. Variabel yang Diukur …………..………..…………..… 31

3.6. Langkah Penelitian ……….……… 31

3.5.1. Torsi Statis ……….… 31

3.5.2. Pengukuran Daya Listrik ……… 33

3.7. Pengolahan dan Analisis Data ………. 35

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Penelitian ………..… 37

4.1.1. Data Eengukuran Gaya Statis yang Diperoleh dari Perhitungan Tiga Variasi Ukuran Sudu ……….……....…. 37

4.1.2. Data Pengukuran Daya yang Diperoleh dari Perhitungan Tiga Variasi Ukuran Sudu……….…….… 39

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan …..………..……… 51

4.2.1. Torsi Statis …...………..……… 51

4.2.2. Torsi Dinamis ……….…………...……… 51

(13)

xiii

4.2.6. Tip Speed Ratio ………..……… 55

4.2.7. Koefisien daya ……..…………..………..……… 55

4.2.8. Efisiensi Menyeluruh Sistem ………..……… 56

4.3. Grafik Hasil Perhitungan ………...……… 56

4.3.1. Grafik Hubungan Torsi Statis dengan Kecepatan Angin … 56 4.3.2. Grafik Hubungan Daya Poros dengan Kecepatan Angin … 57 4.3.3. Grafik Hubungan Koefisien Data dengan TSR ………….. 60

4.3.4. Grafik Hubungan Efisiensi Menyeluruh Sistem dengan TSR ………..…………..………..………… 63

4.4. Pembahasan ………...……… 65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ……… 67

5.2. Saran ………. 68

DAFTAR PUSTAKA……….………..……… 69

(14)

xiv

Gambar 2.2Kincir angin Savonius ……… 6

Gambar 2.3Kincir angin Darrieus ……… 7

Gambar 2.4Kincir angin Savonius dan kincir angin Darrieus ………. 8

Gambar 2.5Kincir angin poros vertikal dengan empat sudu datar yang membentang dan mengatup otomatis ………. 8

Gambar 2.6Gaya drag dan gaya lift ……… 9

Gambar 2.7Grafik koefisien daya ( ) berbagai macam kincir ………. 10

Gambar 3.1Skema kincir angin ………... 19

Gambar 3.2Poros utama kincir ……….….. 20

Gambar 3.3Rumah bantalan ……… 20

Gambar 3.4Poros sudu bagian dalam ………. 21

Gambar 3.5Poros sudu bagian luar ……… 22

Gambar 3.6Variasi ukuran sudu ……… 23

Gambar 3.7Pembatas gerak sudu ……….. 24

Gambar 3.8Bantalan 6202z ………. 24

(15)

xv

Gambar 3.12Blower ……….….… 27

Gambar 3.13Multitester ……….…...… 28

Gambar 3.14Beban ……….…….… 28

Gambar 3.15Anemometer ……….…….… 29

Gambar 3.16Timbangan Pegas ……….…….… 30

Gambar 3.17Pengukur torsi statis……….……….… 30

Gambar 3.18(a) Posisi tali; (b) Beban pasir ……….…….… 32

Gambar 3.19Pengambilan data beban ……… 32

Gambar 3.20Skema beban dengan lampu……….……….… 33

Gambar 3.21Pengukuran arus listrik dan tegangan listrik ……… 34

Gambar 4.1Sudut kemiringan sudu 20×24 cm ……….……….… 52

Gambar 4.2Sudut kemiringan sudu 25×24 cm ……….……….… 53

(16)

xvi

Tabel 4.2Data hasil penelitian gaya statis untuk ukuran sudu 25×24 cm …… 37

Tabel 4.2Data hasil penelitian gaya statis untuk ukuran sudu 25×24 cm (lanjutan)

………..….. 38

Tabel 4.3Data hasil penelitian gaya statis untuk ukuran sudu 30×24 cm ...… 38

Tabel 4.4Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 20×24 cm tanpa

tambahan beban ……… 39

Tabel 4.5Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 20×24 cm beban 8 watt

………..… 40

………. 40

(lanjutan) ………. 41

………. 41

(17)

xvii

tambahan beban (lanjutan) ……… 43

……….……… 43

(lanjutan) ……….……… 44

……….……… 44

(lanjutan) ……….……… 45

Tabel 4.12Data hasil penelitian torsi din daya listrik amis sudu ukuran 25×24 cm

beban 24 watt ……….……… 45

(lanjutan) ……….……… 46

……….……… 46

(18)

xviii

(lanjutan) ……….…….. 48

……….…….. 48

(lanjutan) ……….…….. 49

……….…….. 49

(lanjutan) ……….…….. 50

……….…….. 50

(19)

xix

Grafik 4.2Grafik hubungan Daya Poros dengan Kecepatan Angin untuk ukuran

sudu 20 × 24 cm ……… 57

sudu 25 × 24 cm ……….. 58

sudu 30 × 24 cm ………. 59

Grafik 4.5Grafik hubungan Koefisien Daya ( ) dengan TSR untuk ukuran sudu

20 × 24 cm ………. 60

25 × 24 cm ………. 61

30 × 24 cm ………. 62

Grafik 4.8Grafik hubungan Efisiensi Menyeluruh Sistem (ηsis) dengan TSR untuk ukuran sudu 20 × 24 cm ………. 63

(20)

(21)

1 1.1. Latar Belakang Masalah

Indonesia tercatat sebagai negara dengan garis pantai terpanjang di dunia.

Ini berarti bahwa Indonesia memiliki potensi besar akan salah satu sumber

energi terbarukan yaitu angin. Energi angin yang tersedia berlimpah, tidak

habis-habis, dan tersebar luas. Penggunaan energi angin memiliki beberapa

keunggulan yakni bersih dan tidak menimbulkan efek rumah kaca.

Energi angin merupakan salah satu sumber energi alternatif yang

berkembang pesat. Energi angin dapat dimanfaatkan untuk keperluan

misalnya untuk pembangkit listrik. Alat yang di gunakan adalah kincir

angin, energi potensial yang terdapat pada kicir angin akan memutar

sudu-sudu pada kincir. Sudu-sudu-sudu ini terhubung pada poros dan akan memutarkan

generator, sehingga menghasilkan listrik. Penggunaan energi di Indonesia

secara umum meningkat pesat sejalan dengan pertumbuhan penduduk,

pertumbuhan perekonomian maupun perkembangan teknologi.

Dikarenakan masyarakat membutuhkan sumber-sumber energi alternatif,

seiring dengan semakin sulitnya mendapat energi minyak bumi. Kebutuhan

energi merupakan hal yang tak terpisahkan dari kehidupan manusia maka

dari itu energi mempunyai peranan penting dalam memenuhi kebutuhan

(22)

Krisis energi global yang terjadi menyebabkan pemerintah Indonesia

harus mengantisipasi dengan mengeluarkan kebijakan penghematan sumber

daya energi, dan sumber energi lain yang menggunakan sumber daya alam

tak terbarukan (minyak bumi, gas alam, dan batubara), seperti penghematan

energi listrik yang sebagian pembangkitnya memakai bahan bakar minyak

dalam memproduksi energi listriknya. Peraturan pemerintah juga

menegaskan akan pentingnya penghematan energi listrik untuk mengurangi

kebutuhan pasokan energi listrik. Tak bisa dipungkiri bahwa kebutuhan

energi listrik merupakan faktor vital dalam keberlangsungan hidup manusia

saat ini. Hampir seluruh peralatan kebutuhan hidup manusia ditunjang

dengan peralatan elektronik. Pasokan daya listrik relatif konstan menjadi

tidak mencukupi, seiring dengan kebutuhan manusia yang meningkat dalam

menggunakan peralatan listrik untuk menunjang kehidupannya sehari-hari.

Sumber daya alam tak terbarukan sebagai bahan bakar konversi utama

energi listrik di Indonesia kini persediaannya makin menipis. Pasar

internasional juga menjadi faktor pengendali harga yang melambung tinggi

terhadap kebutuhan minyak mentah menyebabkan pasokan energi makin

dikurangi. Hal ini menjadikan pasokan sumber daya energi listrik yang

dimiliki PT. PLN juga berkurang namun permintaan serta kebutuhan akan

listrik terus meningkat. Lembaga resmi pemerintah yang berhak

menyediakan pasokan listrik juga mengalami kesulitan dalam memenuhi

(23)

1.2. Perumusan Masalah

Pada penelitian ini akan dibuat model kincir angin berporos vertikal

dengan sudu-sudu yang membentang dan mengatup otomatis menggunakan

bahan dan teknologi yang tersedia di pasar dan industri lokal. Untuk

mengetahui kemungkinan penerapannya di Indonesia, kemungkinan

penerapan kincir angin ini ditentukan oleh unjuk kerja yang dihasilkan.

Unjuk kerja kincir angin ini ditunjukkan oleh kecepatan angin maksimal,

efisiensi kincir angin dan torsi yang dihasilkan.

1.3. Batasan Masalah

a. Variasi ukuran sudu yang digunakan 20x24 cm, 25x24 cm dan 30x24

cm.

b. Sudu yang digunakan memiliki satu sekat (dua ruang) dengan tinggi

sekat yaitu 2 cm.

c. Setiap variasi ukuran sudu menggunakan lima variasi kecepatan angin,

yaitu 6 m/s, 6,5 m/s, 7 m/s, 7,5 m/s dan 8 m/s.

d. Variasi beban yang digunakan yaitu tanpa tambahan beban, beban 8

watt, 16 watt, 24 watt dan 32 watt.

1.4. Tujuan Penelitian

a. Mengetahui torsi statis, daya pada poros kincir angin, daya yang

dihasilkan generator dari model kincir angin untuk tiga variasi ukuran

(24)

b. Mengetahui koefisien daya kincir angin terhadaptip speed ratio. c. Mengetahui efisiensi menyeluruh sistem.

Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat : a. Menambah kepustakaan teknologi kincir angin.

b. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk

membuat model dan produk teknologi kincir angin yang dapat diterima

masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

c. Memanfaatkan potensi alam khususnya energi angin agar dapat

menghemat energi.

1.5. Manfaat Penelitian

a. Mengganti energi yang berasal dari fosil yang semakin lama akan habis.

(25)

5 2.1.1. Pengertian Angin

Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi

dan perbedaan tekanan udara disekitarnya. Angin bergerak dari tempat

bertekanan udara tinggi ke tempat bertekanan udara rendah.

Terjadinya angin karena adanya perbedaan temperatur, menyebabkan

adanya perbedaan tekanan udara.

2.1.2. Tipe Kincir Angin

Secara umum kincir angin digolongkan menjadi dua tipe, yaitu kincir

angin poros horizontal dan kincir angin poros vertikal. Kadang disebut

sebagai turbin karena sebagai penggerak rangkaian mekanik untuk

menghasilkan sebuah energi. Kincir angin poros vertikal memiliki poros

utama yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah

kincir angin tidak harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif.

Kelebihan ini sangat berguna di tempat-tempat yang arah anginnya sangat

bervariasi dan mampu mendayagunakan angin dari berbagai arah. Kincir

(26)

Gambar 2.1Kincir angin Cupanemometer (sumber:

http://joytalita.files.wordpress.com/2010/05/anemometer-pic.jpg)

Gambar 2.2Kincir angin Savonius (sumber:

(27)

Gambar 2.3Kincir angin Darrieus (sumber:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3c/Darrieus-windmill.jpg)

American Wind Energy Association (AWEA) mengelompokkan kincir angin poros vertikal menjadi dua, yaitu:Drag Type danLift Type. Contoh kincir angin

drag type adalah kincir angin cupanemometer pada Gambar 2.1 yang biasa dipergunakan untuk mengukur kecepatan angin dan kincir angin Savonius pada Gambar 2.2 yang pada awalnya dikembangkan di Finlandia. Contoh kincir angin

(28)

Gambar 2.4Kincir angin Savonius dan kincir angin Darrieus

(sumber:http://www.oswego.edu/nova/facts/wind/Image1.gif)

(29)

Dengan poros vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di

dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah

diakses untuk keperluan perawatan.

2.1.3. Gaya Drag dan Gaya Lift

Kincir angin poros vertikal mempunyai gaya-gaya pada setiap sudu

yang dihasilkan oleh energi angin, yaitu gaya drag dan gayalift (Gambar 2.6). Gaya Drag adalah gaya yang menahan pergerakan sebuah sudu terhadap angin dan bisa saja tercipta saat kincir berputar. Sedangkan gaya

Lift adalah gaya angkat sebuah sudu terhadap angin. Gaya lift lebih besar dari pada gayadragsehingga menghasilkan torsi.

Gambar 2.6Gaya drag dan gaya lift (sumber:

(30)

2.1.4. Efisiensi Kincir Angin

Unjuk kerja dari beberapa macam kincir angin (dari perhitungan

Profesor Betz) dapat dilihat pada grafik Gambar 2.7. Kincir yang

menggunakan gaya dorong (drag), seperti Savonius dan American multiblade mempunyai ratio kecepatan yang rendah dan koefisien power yang besar dari pada kincir yang menggunakan gaya angkat (lift).

Gambar 2.7Grafik koefisien daya (Cp) berbagai macam kincir (sumber:https://wiki.duke.edu/download/attachments/13375491/

turbinechart.jpg)

2.1.5. Kelebihan dan Kekurangan Kincir Angin Poros Vertikal

a. Kelebihan Kincir Angin Poros Vertikal

Kincir angin poros vertikal mempunyai beberapa kelebihan sebagai

berikut:

(31)

 Kincir angin poros vertikal memiliki sudut airfoil (bentuk bilah sudu

yang terlihat secara melintang) yang lebih tinggi, memberikan

keaerodinamisan yang tinggi dengan mengurangi dragpada tekanan yang rendah dan tinggi.

 Memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah dari pada poros

horizontal.

 Kincir angin poros vertikal biasanya memiliki tip speed ratio (perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung sebuah sudu

dengan laju sebenarnya angin) yang lebih rendah sehingga lebih

kecil kemungkinannya rusak di saat angin berhembus sangat

kencang.

 Memiliki putaran yang rendah tetapi biasanya memiliki torsi yang

besar.

b. Kekurangan Kincir Angin Poros Vertikal

Kincir angin poros vertikal mempunyai beberapa kekurangan

sebagai berikut:

 Kebanyakan kincir angin poros vertikal memproduksi energi hanya

50% dari efisiensi poros horizontal karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar.

 Kincir angin poros vertikal tidak mengambil keuntungan dari angin

(32)

 Kebanyakan kincir angin poros vertikal mempunyai torsi awal yang

rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar.

(sumber :http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin)

2.2. Tinjuan Pustaka

Energi mempunyai peranan penting dalam pencapaian tujuan sosial,

ekonomi, dan lingkungan untuk pembangunan berkelanjutan, serta

merupakan pendukung bagi kegiatan ekonomi nasional. Penggunaan energi

di Indonesia meningkat pesat sejalan dengan pertumbuhan ekonomi dan

pertambahan penduduk. Sedangkan, akses ke energi yang andal dan

terjangkau merupakan pra-syarat utama untuk meningkatkan standar hidup

masyarakat.

Untuk memenuhi kebutuhan energi yang terus meningkat tersebut,

dikembangkan berbagai energi alternatif, di antaranya energi terbarukan.

Potensi energi terbarukan, seperti: biomassa, panas bumi, energi surya,

energi air, energi angin dan energi samudera, sampai saat ini belum banyak

dimanfaatkan, padahal potensi energi terbarukan di Indonesia sangatlah

besar.

Kini kincir angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi

kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi

dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin.

Walaupun sampai saat ini pembangunan turbin angin masih belum dapat

(33)

kincir angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan karena dalam

waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber

daya alam tak terbaharui (seperti batubara, minyak bumi) sebagai bahan

dasar untuk membangkitkan listrik.

2.3. Rumus Perhitungan

2.3.1 Daya yang Tersedia pada Angin

Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik yaitu,

= 1 2

yang dalam hal ini,

= massa udara yang mengalir per satuan waktu, (kg)

= kecepatan angin, (m/s)

dengan,

=

Energi kinetik per satuan waktu :

= 1 2( )

Daya yang tersedia pada angin (Pin) berbading lurus dengan pangkat tiga

kecepatannya :

= 1

2× ( ) × ( ) × ( )

=1

2( )

(34)

Diasumsikan massa jenis udara = 1,2 kg/m3 (sumber:

http://www.engineeringtoolbox.com/air-properties-d_156.html), maka

persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi :

= 0,6 ………. (2.1)

yang dalam hal ini,

= daya angin, (watt)

= luas penampang melintang arus angin yang ditangkap kincir, (m2₎

2.3.2 Perhitungan Torsi

a. Torsi Statis

Torsi statis dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

= ∙ ………. (2.2)

yang dalam hal ini,

= torsi statis, (Nm)

= gaya pada poros akibat puntiran, (N)

= jarak sumbu poros kincir ke tali pada plat pengukur torsi statis, (m)

b. Torsi Dinamis

Torsi statis dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

(35)

yang dalam hal ini,

= torsi dinamis, (Nm)

= gaya pada poros akibat puntiran, (N)

= jarak sumbu poros kincir dengan sumbu poros motor dc, (m)

2.3.3 Daya yang Dihasilkan oleh Poros Kincir

Perhitungan daya pada gerak melingkar secara umum dirumuskan

dengan :

= ∙

yang dalam hal ini,

ω = kecepatan sudut, (rad/detik)

=2 60

Untuk perhitungan daya output yang dihasilkan oleh poros kincir dapat

dinyatakan dengan :

= 2 60

=

2

60 ………. (2.4)

yang dalam hal ini,

= daya yang dihasilkan oleh poros kincir, (Nm)

(36)

2.3.4 Daya yang Dihasilkan oleh Generator Listrik

Sebuah generator listrik berfungsi untuk mengubah energi mekanis

menjadi energi listrik yang besarnya :

= ∙ ………. (2.5)

yang dalam hal ini,

= daya yang dihasilkan oleh generator, (Watt)

= tegangan yang dihasilkan oleh generator, (Volt)

= kuat arus yang dihasilkan oleh generator, (Ampere)

2.3.5 Tip Speed Ratio (TSR)

Kecepatan bagian terluar atau ujung sudu tidak selalu sama dengan

kecepatan angin. Perbandingan keceptan ujung sudu dengan kecepatan

angin biasa disebut juga dengantip speed ratio(TSR). Kecepatan bagian ujung sudu :

= ………. (2.6)

yang dalam hal ini,

= jari-jari terluar sudu, (m)

= putaran sudu, (rpm)

Tip Speed Ratio :

TSR =

(37)

yang dalam hal ini,

= kecepatan ujung sudu, (m/s)

2.3.6 Koefisien Daya ( )

Koefisien daya ( ) digunakan untuk menggantikan istilah efisiensi atau

unjuk kerja sebuah kincir angin, yaitu perbandingan antara daya yang

dihasilkan oleh kincir angin dengan daya yang disediakan oleh angin.

= × 100% .……….…………. (2.8)

Koefisien daya ( ) untuk tiap jenis kincir harganya berbeda dan

harganya berubah-ubah sesuai dengan TSR-nya seperti yang ditunjukkan

dalam Gambar 2.7.

2.3.7 Efisiensi Menyeluruh Sistem

Efisiensi menyeluruh sistem merupakan perbandingan antara daya yang

dihasilkan oleh generator dengan daya yang tersedia.

(38)

18 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Tempat penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas

Sanata Dharma. Dikarenakan pada pagi sampai siang hari ada kegiatan

perkuliahan dan setelah perkuliahan laboratorium telah tutup, maka

pengambilan data dilakukan sekitar pukul 18.00 – 23.00 selama 2 minggu yaitu

pada tanggal 16 Maret – 31 Maret 2010 dengan menggunakan surat ijin dari

Kepala Laboratorium Konversi Energi dan disampaikan kepada petugas

keamanan.

3.2. Perancangan Kincir Angin

Dalam perancangan ini, parameter yang diketahui adalah panjang poros

kincir 1260 mm yang disesuaikan dengan ukuran terowongan angin (wind tunnel), diameter kincir 600 mm, dengan empat sisi sudu yang setiap sisinya terdapat dua sudu seperti yang dituliskan pada Gambar 3.1. Sudu-sudu tersebut

(39)

Gambar 3.1Skema kincir angin

Kincir angin ini terdiri dari beberapa bagian, yaitu:

1. Poros utama

Dalam pembuatan kincir angin ini dilakukan proses permesinan untuk setiap

bagiannya, selanjutnya dilakukan proses perakitan. Adapun bagian dari kincir

angin ini sebagai berikut :

1. Poros utama

Merupakan badan kincir angin yang juga berfungsi sebagai poros kincir.

Poros ini terbuat dari pipa dengan diameter 30 mm dan panjang 1260 mm

(40)

Gambar 3.2Poros utama kincir

2. Rumah bantalan

Rumah bantalan terbuat dari pelat besi dengan tebal 10 mm yang diberi

dua lubang untuk dudukan bantalan. Rumah bantalan tersebut dilakukan

proses pengelasan pada sisi pipa berbentuk segi empat berukuran 50 × 50

mm yang ditempel pada poros utama dengan melakukan proses pengelasan

juga.

(41)

3. Poros sudu

Poros sudu terbagi dua bagian, yaitu poros sudu bagian dalam dan poros

sudu bagian luar. Poros tersebut merupakan benda rakitan. Poros sudu

bagian dalam (Gambar 3.4) terletak pada poros utama kincir, sedangkan

poros sudu bagian luar (Gambar 3.5) disambungkan ke poros sudu bagian

dalam dengan menggunakan baut.

(42)

Gambar 3.5Poros sudu bagian luar

4. Sudu

Sudu terbuat dari bahan triplek dengan tebal 5 mm. Penampang sudu

berbentuk persegi panjang dengan variasi ukuran 20×24 cm, 25×24 cm dan

30×24 cm. Pada sudu terdapat lis dipinggir sudu dan juga sekat di tengah

(43)

(a)

(b)

(c)

(44)

5. Pembatas gerak sudu

Pembatas ini berfungsi untuk membatasi pergerakkan sudu. Terbuat dari

besi berdiameter 5 mm yang dibentuk sesuai gambar dibawah ini. Proses

pembuatannya menggunakan proses pengelasan terlihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7Pembatas gerak sudu

6. Bantalan

Bantalan yang digunakan adalah bantalan tipe 6202z (Gambar 3.8)

dengan diameter dalam 15 mm dan diameter luar 35 mm.

(45)

3.3. Peralatan

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah :

1. Motor DC

Motor DC dalam penelitian ini digunakan sebagai generator. Alat ini

berfungsi untuk mengubah gaya gerak menjadi listrik. Motor DC

menghasilkan arus listrik dan tegangan listrik yang berfungsi untuk mencari

besar daya yang dikeluarkan terlihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9Motor DC

2. Tachometer

Alat ini digunakan untuk mengukur putaran poros motor DC.

Tachometer yang digunakan jenis digital light tachometer denga merk Checkline CDT-2000HD terlihat pada Gambar 3.10. Prinsip kerjanya

dengan memancarkan sinar ke benda yang ditempel pada poros kincir untuk

(46)

Gambar 3.10Tachometer

3. Terowongan Angin (Wind Tunnel)

Terowongan angin yang digunakan adalah terowongan angin yang

tersedia di Laboratorium Konversi Energi prodi Teknik Mesin Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. Alat ini berfungsi sebagai

lorong untuk menghisap dan mengumpulkan angin agar kincir angin yang

diletakkan didalam terowongan angin tersebut dapat berputar. Terowongan

angin ini memiliki dimensi panjang 2450 mm, lebar 1250 mm dan tinggi

1250 mm terlihat pada Gambar 3.11.

(47)

4. Blower

Alat ini berfungsi untuk menghisap angin yang akan disalurkan ke

terowongan angin. Alat yang bermerk CKE Ventilation System tipe AFP

1000 ini memiliki spesifikasi sebagai berikut:

 Putaran propeler: 960 rpm

 Daya: 7,6 HP

 Tegangan: 380 Volt

 Tekanan maksimal: 23 mm H2O

 3 fase

terlihat pada Gambar 3.12.

(48)

5. Multitester

Alat ini berfungsi untuk mengukur tegangan dan arus listrik pada beban

yang diberikan terlihat pada Gambar 3.13. Multitester ini bermerk Winner

dengan tipe KS-268.

Gambar 3.13Multitester

6. Beban

Beban yang dimaksud dengan beban penelitian ini berupa lampu DC

yang dirangkai dapat dilihat pada Gambar 3.14. Ukuran lampu yang

digunakan 8 W / 12 V.

(49)

7. Anemometer

Merupakan alat untuk mengukur kecepatan angin. Jenis anemometer

yang digunakan adalah cup-anemometer dengan merk EXTECH tipe AN400 terlihat pada Gambar 3.15. Alat ini dapat mengukur:

 Kecepatan angin: 0,9 – 35 m/s.

 Temperatur: 0ºC – 50 ºC

 Kelembaban: maksimal 80% RH

Gambar 3.15Anemometer

8. Timbangan Pegas

Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya beban yang bekerja pada

waktu kincir angin menerima gaya terlihat pada Gambar 3.16. Alat ini

(50)

Gambar 3.16Timbangan Pegas

9. Pengukur Torsi

Alat ini berbentuk plat lingkaran yang diletakkan pada poros kincir angin

terlihat pada Gambar 3.17. Pada alat ini dipasang tali yang berfungsi sebagai

penghubung poros kincir angin dengan beban (lihat Gambar 3.18 b). Jarak

tali dengan sumbu poros kincir angin adalah 10 cm.

(51)

3.4. Variabel yang divariasikan

Pada penelitian ini variabel yang divariasikan adalah:

1. Ukuran sudu, yaitu 20×24 cm, 25×24 cm dan 30×24 cm.

2. Kecepatan angin, yaitu 8 m/s, 7,5 m/s, 7 m/s, 6,5 m/s dan 6 m/s.

3. Beban lampu yang digunakan, yaitu 8 watt, 16 watt, 24 watt dan 32 watt.

3.5. Variabel yang diukur

Data yang diambil dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Kecepatan angin ( ) yang digunakan didapat dari pengukuran anemometer

yang diletakan didepan terowongan angin.

2. Beban yang bekerja pada waktu kincir angin menerima gaya ( ).

3. Putaran poros kincir yang dihasilkan ( n ).

4. Tegangan ( ) dan arus listrik ( ) pada lampu.

3.6. Langkah Penelitian

3.6.1. Torsi Statis

Pengambilan data pada penelitian torsi statis dapat dilakukan dengan

langkah sebagai berikut:

1. Pemasangan variasi sudu pertama pada kincir angin.

2. Kincir angin dipasang di dalam terowongan angin dengan memasang

bantalan pada poros kincir yang terletak di atas dan bawah poros.

3. Pemasangan anemometer pada terowongan angin yang berada di depan

(52)

4. Pemasangan besi plat dan tali yang dihubungkan ke poros kincir sebagai

indikator beban. Posisi tali harus tegak lurus dengan sudu dan diberi

wadah untuk menghitung beban pasir seperti terlihat pada Gambar 3.18.

(a) (b)

Gambar 3.18(a) Posisi tali; (b) Beban pasir

5. Ppemasangan besi penyangga tali (Gambar 3.19) pada terowongan angin

yang berada di depan kincir.

Gambar 3.19Pengambilan data beban

Besi penyangga Besi plat

(53)

6. Menyalakan blower dan mengatur kecepatan angin untuk variasi pertama

dengan cara memajukan blower menuju terowongan angin untuk

menambah kecepatan angin dan memundurkan blower untuk

mengurangai kecepatan angin.

7. Memasukkan pasir ke wadah (Gambar 3.18b) secara perlahan sampai

besi plat bergeser.

8. Menghitung berat pasir yang ada di dalam wadah tersebut.

9. Mengulangi langkah 7 dan 8 sampai lima kali percobaan dengan

masing-masing variasi kecepatan angin dan variasi ukuran sudu.

3.6.2. Pengukuran Daya Listrik

Untuk mengukur daya listrik dilakukan langkah sebagai berikut:

1. Setelah melakukan pengambilan data untuk torsi statis, lalu dilakukan

pengambilan data pengukuran daya listrik untuk torsi dinamis.

2. Merangkai rangkaian listrik pada motor DC yang terhubung pada lampu

dimana rangkaian tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.20.

Gambar 3.20Skema beban dengan lampu

(54)

3. Dengan menggunakan tali, sambung dudukan motor DC dan

sambungkan tali dengan timbangan pegas yang berada di samping

terowongan angin.

4. Menyalakan blower lalu mengatur kecepatan angin seperti langkah 6

pada pengambilan data torsi statis.

5. Mencatat kecepatan angin yang tertera pada anemometer.

6. Mencatat putaran poros yang tertera pada tachometer. Caranya dengan menyinari stiker scottlite yang ditempel pada poros kincir angin yang berputar.

7. Mencatat arus listrik dan tegangan listrik dengan multitester (Gambar

3.21) sesuai rangkaian pada Gambar 3.20.

Gambar 3.21Pengukuran arus listrik dan tegangan listrik

8. Mencatat jumlah lampu yang dibebankan dengan menyalakan lampu,

(55)

disini merupakan beban yang digunakan untuk menghitung torsi dinamis.

Dimulai pada saat tanpa beban.

9. Mencatat beban yang tertera pada timbangan pegas.

10. Mengulangi langkah 5 sampai 9 minimal 5 set data.

3.7. Pengolahan dan Analisis Data

Setelah pengambilan data maka dilakukan pengolahan data sebagai berikut :

1. Menghitung daya yang tersedia pada angin ( ) dengan menggunakan

persamaan (2.1).

2. Menghitung torsi statis ( ) dengan menggunakan persamaan (2.2).

3. Menghitung torsi dinamis ( ) dengan menggunakan persamaan (2.3).

4. Menghitung daya yang dihasilkan oleh poros kincir ( ) dengan

menggunakan persamaan (2.5).

5. Menghitung daya yang dihasilkan oleh generator ( ) dengan

menggunakan persamaan (2.4).

6. Menghitung kecepatan bagian ujung sudu dengan menggunakan

persamaan (2.6).

7. Menghitung Tip Speed Ratio ( ) dengan menggunakan persamaan

(2.7).

8. Menghitung koefisien daya ( )dengan menggunakan persamaan (2.8).

(56)

Analisis akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik-grafik berikut :

1. Grafik hubungan daya yang dihasilkan poros kincir angin ( ) dengan

kecepatan angin ( ).

2. Grafik hubungan koefisien daya ( ) dengantip speed ratio( ).

(57)

37 4.1. Data Penelitian

4.1.1. Data Pengukuran Gaya Statis yang Diperoleh dari Perhitungan Tiga

Variasi Ukuran Sudu

Dari hasil penelitian didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 4.1Data hasil penelitian gaya statis untuk ukuran sudu 20×24 cm

No

Kecepatan Massa

No

Kecepatan Massa

Angin Beban Angin Beban

(m/s) (gram) (m/s) (gram)

1 8 970 14 6 630

No

Kecepatan Massa

No

Kecepatan Massa

1 7,9 1120 4 7,9 1215

2 7,9 1225 5 7,9 1115

(58)

Tabel 4.2Data hasil penelitian gaya statis untuk ukuran sudu

7 7 960 17 5 530

No

Kecepatan Massa

No

Kecepatan Massa

(59)

4.1.2. Data Pengukuran Daya yang Diperoleh dari Perhitungan Tiga Variasi

Ukuran Sudu

Variasi kecepatan angin diukur dari kecepatan 8 m/s dengan penurunan

0,5 m/s sampai kincir tidak berputar. Data penelitian yang diperoleh

sebagai berikut :

Tabel 4.4 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 20×24 cm tanpa tambahan beban

No

Kecepatan

Tegangan Arus Putaran Massa

Angin Beban

(m/s) (volt) (ampere) (rpm) (gram)

(60)

No

Kecepatan

Angin Beban

1 7,8 0,5 0,12 41,7 75

Tabel 4.6 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 20×24 cm beban 16 watt

No

Kecepatan

Angin Beban

(61)

Tabel 4.6 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 20×24 cm beban 16 watt (lanjutan)

No

Kecepatan

Angin Beban

11 7 0,4 0,08 26,9 65

No

Kecepatan

Angin Beban

(62)

No

Kecepatan

Angin Beban

1 7,8 0,3 0,15 29,4 85

No

Kecepatan

Angin Beban

(63)

Tabel 4.9 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 25×24 cm tanpa tambahan beban (lanjutan)

No

Kecepatan

Angin Beban

10 7,5 2,42 0 59,2 85

No

Kecepatan

Angin Beban

(64)

No

Kecepatan

Angin Beban

15 6,9 0,58 0,15 47,8 95

No

Kecepatan

Angin Beban

(65)

No

Kecepatan

Angin Beban

20 6,5 0,43 0,15 35,3 100

No

Kecepatan

Angin Beban

(66)

No

Kecepatan

Angin Beban

21 6 0,21 0,11 29,5 95

22 6 0,21 0,11 30,3 95

23 6 0,2 0,1 28 95

24 6 0,2 0,09 26,1 95

25 6 0,2 0,1 29,5 95

No

Kecepatan

Angin Beban

(67)

No

Kecepatan

Angin Beban

1 7,8 2,73 0 66,13 110

No

Kecepatan

Angin Beban

1 7,8 1,23 0,23 64,6 125

2 7,8 1,23 0,22 65,7 125

3 7,8 1,22 0,22 65,51 125

4 7,8 1,22 0,22 65,49 125

(68)

No

Kecepatan

Angin Beban

6 7,5 1,06 0,22 58,33 120

No

Kecepatan

Angin Beban

(69)

No

Kecepatan

Angin Beban

11 6,9 0,64 0,2 45,88 120

No

Kecepatan

Angin Beban

(70)

No

Kecepatan

Angin Beban

16 6,4 0,6 0,17 45,77 110

No

Kecepatan

Angin Beban

(71)

Tabel 4.18Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 30×24 cm beban 32 watt (lanjutan)

No

Kecepatan

Angin Beban

21 5,9 0,31 0,16 35,42 100

22 5,9 0,33 0,17 35,09 100

23 5,9 0,31 0,16 34,52 100

24 5,9 0,27 0,15 34,15 100

25 5,9 0,27 0,15 33,25 100

4.2. Pengolahan Data dan Perhitungan

4.2.1. Torsi Statis

Torsi statis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.2.

Yang dalam hal ini, adalah jarak sumbu poros kincir ke tali pada plat

pengukur torsi = 0,1 meter

Sebagai contoh perhitungan torsi pada Tabel 4.1 no.1:

m

4.2.2. Torsi Dinamis

Sebagai contoh perhitungan digunakan Tabel 4.18 no.25:

(72)

= 0,98 N

b) Torsi dinamis (Td)

Torsi dinamis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

2.3. Yang dalam hal ini, rd adalah jarak antara poros kincir dengan poros motor = 0,3 m

Td= Fd∙rd

= 0,98 N∙0,3 m

= 0,29 Nm

4.2.3. Daya angin (Pin)

1. Ukuran sudu 20×24 cm

Panjang bentangan sudu = 60 cm = 0,6 m

Tinggi sudu = lebar 1 bilah sudu = 20 cm

Jarak antar sudu = 4 cm

Sudut kemiringan sudu = 12°

Gambar 4.1Sudut kemiringan sudu 20×24 cm

(73)

Yang dalam hal ini,ldidapat dari tinggi bentangan sudu. Panjang sisi tegak = tinggi sudu × cos 12°

= 20 cm × cos 12°

Panjang sisi tegak = tinggi sudu × cos 12°

(74)

A= 0,6 × 0,49 = 0,29 m2

Panjang sisi tegak = tinggi sudu × cos 12°

= 30 cm × cos 12°

Daya angin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.1.

(75)

4.2.4. Daya poros ( )

Daya poros dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.5.

=

= 1,02 watt

4.2.5. Daya generator ( )

Daya generator dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.4.

4.2.6. Tip Speed Ratio (TSR)

(76)

4.2.7. Koefisien Daya ( )

dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.8.

= 2,23 %s

4.2.8. Efisiensi menyeluruh sistem(ηsis)

Efisiensi menyeluruh sistem dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan 2.9.

= 0,08 %

4.3. Grafik Hasil Perhitungan

(77)

Grafik 4.1Grafik hubungan Torsi Statis dengan Kecepatan Angin

Hasil grafik menunjukkan bahwa semakin besar kecepatan angin maka

semakin besar torsi yang didapat. Torsi terbesar yang didapat sebesar 1,53

Nm pada sudu ukuran 30×24 cm dengan kecepatan angin 7,9 m/s.

4.3.2. Grafik Hubungan Daya Poros dengan Kecepatan Angin

1) Sudu 20 × 24 cm

(78)

Hasil grafik menunjukkan bahwa semakin besar beban yang diberikan,

semakin kecil daya poros yang didapat karena putarannya semakin kecil,

tetapi torsinya semakin besar. Daya poros terbesar didapat 1,09 watt

dengan beban 24 watt pada kecepatan angin 7,8 m/s.

2) Sudu 25 × 24 cm

Grafik 4.3Grafik hubungan Daya Poros dengan Kecepatan Angin untuk ukuran sudu 25 × 24 cm

(79)

3) Sudu 30 × 24 cm

Grafik 4.4Grafik hubungan Daya Poros dengan Kecepatan Angin untuk ukuran sudu 30 × 24 cm

(80)

4.3.3. Grafik hubungan Koefisien Daya ( ) dengan TSR

1) Sudu 20 × 24 cm

Grafik 4.5Grafik hubungan Koefisien Daya ( ) dengan TSR untuk

ukuran sudu 20 × 24 cm

Hasil grafik menunjukkan bahwa semakin besar beban yang

diberikan, semakin kecil koefisien daya yang didapat karena

putarannya semakin kecil, tetapi torsinya semakin besar. Koefisien

daya akan mengalami kenaikan sampai maksimal lalu mengalami

penurunan. Dari hasil grafik didapatkan koefisien daya tertinggi

adalah 1,48 % pada TSR 0,18 dengan beban 32 watt di kecepatan

(81)

2) Sudu 25 × 24 cm

(82)

3) Sudu 30 × 24 cm

(83)

4.3.4. Grafik hubungan Efisiensi Menyeluruh Sistem (ηsis) dengan TSR

1) Sudu 20 × 24 cm

Grafik 4.8Grafik hubungan Efisiensi Menyeluruh Sistem (ηsis) dengan TSR untuk ukuran sudu 20 × 24 cm

diberikan, semakin kecil efisiensi menyeluruh sistem yang didapat

karena putarannya semakin kecil. Dari hasil grafik didapatkan

efisiensi menyeluruh sistem tertinggi adalah 0,14 % pada TSR 0,16

(84)

2) Sudu 25 × 24 cm

(85)

3) Sudu 30 × 24 cm

dengan beban 8 watt di kecepatan angin 7,8 m/s.

4.4. Pembahasan

Pada penelitian ini, sudu kincir dapat membuka dan mengatup secara

otomatis dengan adanya aliran angin. Dengan sudu yang membuka, maka

kincir dapat menerima energi angin. Sudu yang lain dibuat mengatup

sehingga dapat mengurangi kerugian energi karena melawan arah angin

(86)

Sesuai dengan prinsipnya, energi yang diterima sudu kincir akan

diteruskan ke poros dan akhirnya ke generator yang akan menghasilkan

listrik.

Pada penelitian ini, daya dan koefisien daya terbesar yang dihasilkan

oleh kincir masih terbilang kecil, daya terbesarnya yaitu 2,63 watt pada

kecepatan angin 7,8 m/s dengan ukuran sudu 30×24 cm dan koefisien daya

terbesarnya 2,63% pada kecepatan angin 6,4 m/s dengan sudu ukuran

30×24 cm. Sedangkan efisiensi menyeluruh sistem terbesar yaitu 0,26 %

pada kecepatan angin 7,8 m/s dengan sudu ukuran 30×24 cm.

Pada perhitungan TSR dan koefisien daya didapatkan koefisien daya

terbesar yaitu 2,63% pada TSR 0,26. TSR dipengaruhi oleh jari-jari kincir

angin. Daya kincir dapat diperbesar dengan cara mengurangi rugi-rugi

yang timbul akibat bantalan yang seret atau aus dan juga meminimalisir

terjadinya putaran poros yang eksentris.

Dari perhitungan didapatkan bahwa torsi statis dan daya keluaran

terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin dicapai pada kecepatan 7,9 m/s

dengan ukuran sudu 30×24 cm. Dari hasil pengujian dapat dilihat bahwa

semakin besar kecepatan angin, maka semakin besar pula torsi statis dan

daya kincir karena kecepatan angin akan mempengaruhi putaran poros.

Demikian pula dengan ukuran sudu, semakin bertambahnya luas sudu,

maka semakin besar pula torsi statis dan daya yang dihasilkan oleh kincir.

Hal ini disebabkan karena luasan permukaan sudu yang menerima energi

(87)

67 5.1. Kesimpulan

a) Semakin besar luas penampang sudu, semakin besar torsi statis yang

dihasilkan.

b) Semakin besar beban yang diberikan, semakin besar torsi dinamis yang

dihasilkan.

c) Semakin besar luas penampang sudu, semakin besar daya, koefisien

daya, TSR dan efisiensi menyeluruh sistem yang dihasilkan.

 Untuk ukuran sudu 20×24 cm diperoleh torsi statis 0,95 Nm pada

kecepatan angin 8 m/s.

kecepatan angin 7,9 m/s.

 Untuk ukuran sudu 20×24 cm diperoleh daya generator 0,08 watt

pada kecepatan angin 7,8 m/s, Cp poros 1,31 % pada TSR 0,19 dan

efisiensi menyeluruh sistem 0,11 %.

(88)

efisiensi menyeluruh sistem 0,25 %.

5.2.Saran

Untuk penelitian selanjutnya :

a) Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dapat menambah ukuran sudu.

b) Periksa komponen kincir, pastikan setiap komponen dapat bekerja

dengan baik.

c) Pada saat pengujian, pastikan semua alat ukur dapat berfungsi dengan

(89)

61

Boyle, G. 2004.Renewable Energy. New York: Oxford University.

Lukiyanto, Y.B. 2009. Buku Panduan Praktikum Prestasi Mesin. Modul: Kincir Angin (Wind Energy Converter).Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

(90)

(91)

2 8 940 9,22 0,92

Tabel L.2Data hasil perhitungan torsi statis untuk ukuran sudu 25x24 cm

(92)

6 7 965 9,47 0,95

Tabel L.3Data hasil perhitungan torsi statis untuk ukuran sudu 30x24 cm

No

10 7,1 1260 12,36 1,24

(93)

12 6 925 9,07 0,91

13 6 885 8,68 0,87

14 6 905 8,88 0,89

15 6 895 8,78 0,88

16 4,9 720 7,06 0,71

17 4,9 715 7,01 0,70

18 4,9 675 6,62 0,66

19 4,9 730 7,16 0,72

20 4,9 690 6,77 0,68

21 4 385 3,78 0,38

22 4 400 3,92 0,39

23 4 390 3,83 0,38

24 4 395 3,87 0,39

(94)

(95)

(96)

2 7,8 0,6 0,13 38,4 80 0,78 73,67 0,95 0,08 0,24 1,28 0,17 0,11

10 7,5 0,45 0,125 33,11 80 0,78 65,49 0,82 0,06 0,24 1,25 0,15 0,09

(97)

(98)

(99)

(100)

22 6 1,33 33,60 75 0,74 41,14 0,78 0,22 1,89 0,19

23 6 1,33 33,00 75 0,74 41,14 0,76 0,22 1,85 0,19

24 6 1,36 34,60 75 0,74 41,14 0,80 0,22 1,94 0,20

25 6 1,30 32,66 75 0,74 41,14 0,75 0,22 1,83 0,19

Tabel L.10Data hasil perhitungan daya untuk ukuran sudu 25x24 cm dengan beban 8 watt

No

Kecepatan

Tegangan Arus Putaran Beban Gaya Daya Daya Daya Torsi Cp TSR Efisiensi

Angin Gaya Angin Poros Generator Dinamis Poros

(m/s) (volt) (ampere) (rpm) (gram) (N) (watt) (watt) (watt) (Nm) (%) (%)

10 7,5 0,75 0,18 59,20 100 0,98 80,34 1,82 0,14 0,29 2,27 0,27 0,17

(101)

13 6,9 0,63 0,14 46,44 95 0,93 62,56 1,36 0,09 0,28 2,17 0,23 0,14

No

Kecepatan

1 7,8 0,61 0,23 58,9 100 0,98 90,37 1,81 0,14 0,29 2,01 0,26 0,16

(102)

(103)

25 6 0,33 0,13 29,4 95 0,93 41,14 0,86 0,04 0,28 2,09 0,17 0,10

No

Kecepatan

(104)

16 6,5 0,38 0,18 36,1 100 0,98 52,30 1,11 0,07 0,29 2,13 0,19 0,13

No

Kecepatan

(105)

(106)

2 7,8 2,68 69,47 110 1,08 107,08 2,35 0,32 2,20 0,31

3 7,8 2,64 67,11 110 1,08 107,08 2,27 0,32 2,12 0,30

4 7,8 2,65 67,92 110 1,08 107,08 2,30 0,32 2,15 0,30

5 7,8 2,7 66,56 110 1,08 107,08 2,26 0,32 2,11 0,29

6 7,5 2,73 66,56 110 1,08 95,20 2,26 0,32 2,37 0,31

7 7,5 2,67 65,8 110 1,08 95,20 2,23 0,32 2,34 0,30

8 7,5 2,63 65,44 110 1,08 95,20 2,22 0,32 2,33 0,30

9 7,5 2,7 66,24 110 1,08 95,20 2,24 0,32 2,36 0,31

10 7,5 2,62 65,39 110 1,08 95,20 2,22 0,32 2,33 0,30

(107)

23 5,9 1,59 37,03 80 0,78 46,34 0,91 0,24 1,97 0,22

24 5,9 1,57 37,11 80 0,78 46,34 0,91 0,24 1,97 0,22

25 5,9 1,62 37,09 80 0,78 46,34 0,91 0,24 1,97 0,22

No

Kecepatan

1 7,8 1,23 0,23 64,6 125 1,23 107,08 2,40 0,28 0,37 2,24 0,28 0,26

2 7,8 1,23 0,22 65,7 125 1,23 107,08 2,41 0,27 0,37 2,25 0,28 0,25

3 7,8 1,22 0,22 65,51 125 1,23 107,08 2,39 0,27 0,37 2,24 0,28 0,25

4 7,8 1,22 0,22 65,49 125 1,23 107,08 2,40 0,27 0,37 2,24 0,28 0,25

5 7,8 1,22 0,21 65,43 125 1,23 107,08 2,41 0,26 0,37 2,25 0,28 0,24

6 7,5 1,06 0,22 58,33 120 1,18 95,20 2,16 0,23 0,35 2,26 0,27 0,24

(108)

14 6,9 0,81 0,17 50,3 115 1,13 74,13 1,78 0,14 0,34 2,40 0,25 0,19

15 6,9 0,84 0,18 53,42 115 1,13 74,13 1,89 0,15 0,34 2,55 0,27 0,20

16 6,4 0,6 0,16 47,98 105 1,03 59,15 1,55 0,10 0,31 2,62 0,26 0,16

17 6,4 0,71 0,15 48,02 105 1,03 59,15 1,55 0,11 0,31 2,63 0,26 0,18

18 6,4 0,74 0,15 47,43 105 1,03 59,15 1,53 0,11 0,31 2,59 0,26 0,19

19 6,4 0,69 0,16 46,96 105 1,03 59,15 1,52 0,11 0,31 2,57 0,25 0,19

20 6,4 0,7 0,16 48,14 105 1,03 59,15 1,56 0,11 0,31 2,63 0,26 0,19

No

Kecepatan

1 7,8 0,8 0,28 62,28 125 1,23 107,08 2,31 0,22 0,37 2,16 0,27 0,21

2 7,8 0,81 0,29 62,67 125 1,23 107,08 2,31 0,23 0,37 2,15 0,27 0,22

(109)

5 7,8 0,75 0,28 62,48 125 1,23 107,08 2,38 0,21 0,37 2,22 0,27 0,20

13 6,9 0,63 0,19 45,57 120 1,18 74,13 1,68 0,12 0,35 2,27 0,23 0,16

14 6,9 0,7 0,2 48,46 120 1,18 74,13 1,79 0,14 0,35 2,42 0,24 0,19

15 6,9 0,66 0,2 47,25 120 1,18 74,13 1,75 0,13 0,35 2,36 0,24 0,18

16 6,4 0,62 0,16 46,87 110 1,08 59,15 1,59 0,10 0,32 2,68 0,25 0,17

17 6,4 0,66 0,17 47,54 110 1,08 59,15 1,61 0,11 0,32 2,72 0,26 0,19

18 6,4 0,6 0,16 46,73 110 1,08 59,15 1,58 0,10 0,32 2,68 0,25 0,16

19 6,4 0,52 0,16 45,83 110 1,08 59,15 1,55 0,08 0,32 2,63 0,25 0,14

20 6,4 0,55 0,16 45,93 110 1,08 59,15 1,56 0,09 0,32 2,63 0,25 0,15

21 5,9 0,41 0,12 38,43 95 0,93 46,34 1,12 0,05 0,28 2,43 0,22 0,11

(110)

24 5,9 0,33 0,13 37,25 95 0,93 46,34 1,09 0,04 0,28 2,35 0,22 0,09

25 5,9 0,34 0,12 37,15 95 0,93 46,34 1,09 0,04 0,28 2,35 0,22 0,09

No

Kecepatan

1 7,8 0,64 0,33 60,08 130 1,28 107,08 2,59 0,21 0,38 2,42 0,29 0,20

2 7,8 0,62 0,32 59,92 130 1,28 107,08 2,63 0,20 0,38 2,46 0,29 0,19

3 7,8 0,62 0,33 59,77 130 1,28 107,08 2,62 0,20 0,38 2,45 0,29 0,19

4 7,8 0,61 0,33 60,79 130 1,28 107,08 2,62 0,20 0,38 2,45 0,29 0,19

5 7,8 0,6 0,33 61,74 130 1,28 107,08 2,62 0,20 0,38 2,45 0,29 0,18

6 7,5 0,64 0,29 57,15 120 1,18 95,20 2,11 0,19 0,35 2,22 0,26 0,19

7 7,5 0,67 0,29 57,98 120 1,18 95,20 2,14 0,19 0,35 2,25 0,27 0,20

8 7,5 0,66 0,29 57,31 120 1,18 95,20 2,12 0,19 0,35 2,23 0,26 0,20

9 7,5 0,66 0,28 57,63 120 1,18 95,20 2,13 0,18 0,35 2,24 0,27 0,19

10 7,5 0,63 0,29 56,71 120 1,18 95,20 2,10 0,18 0,35 2,20 0,26 0,19

11 6,9 0,55 0,21 45,53 120 1,18 74,13 1,68 0,12 0,35 2,27 0,23 0,16

12 6,9 0,57 0,21 45,76 120 1,18 74,13 1,69 0,12 0,35 2,28 0,23 0,16

(111)

15 6,9 0,5 0,2 44,54 120 1,18 74,13 1,65 0,10 0,35 2,22 0,22 0,13

16 6,4 0,6 0,17 45,77 110 1,08 59,15 1,55 0,10 0,32 2,62 0,25 0,17

17 6,4 0,54 0,18 43,96 110 1,08 59,15 1,49 0,10 0,32 2,52 0,24 0,16

18 6,4 0,55 0,16 44,15 110 1,08 59,15 1,50 0,09 0,32 2,53 0,24 0,15

19 6,4 0,41 0,16 42,61 110 1,08 59,15 1,44 0,07 0,32 2,44 0,23 0,11

20 6,4 0,54 0,16 43,78 110 1,08 59,15 1,48 0,09 0,32 2,51 0,24 0,15

21 5,9 0,36 0,14 37,79 100 0,98 46,34 1,16 0,05 0,29 2,51 0,22 0,11

22 5,9 0,38 0,16 35,26 100 0,98 46,34 1,09 0,06 0,29 2,34 0,21 0,13

23 5,9 0,36 0,13 34,81 100 0,98 46,34 1,07 0,05 0,29 2,31 0,20 0,10

24 5,9 0,36 0,14 34,37 100 0,98 46,34 1,06 0,05 0,29 2,28 0,20 0,11

25 5,9 0,35 0,14 34,01 100 0,98 46,34 1,05 0,05 0,29 2,26 0,20 0,11

No

Kecepatan

1 7,8 0,55 0,35 60,7 130 1,28 107,08 2,53 0,19 0,38 2,36 0,28 0,18

2 7,8 0,54 0,33 59,59 130 1,28 107,08 2,50 0,18 0,38 2,34 0,28 0,17

3 7,8 0,53 0,33 60,27 130 1,28 107,08 2,41 0,17 0,38 2,25 0,27 0,16

(112)

6 7,5 0,5 0,31 56,91 125 1,23 95,20 2,19 0,16 0,37 2,30 0,26 0,16

7 7,5 0,49 0,31 56,75 125 1,23 95,20 2,19 0,15 0,37 2,30 0,26 0,16

8 7,5 0,49 0,3 56,99 125 1,23 95,20 2,19 0,15 0,37 2,31 0,26 0,15

9 7,5 0,51 0,3 57,28 125 1,23 95,20 2,21 0,15 0,37 2,32 0,26 0,16

10 7,5 0,51 0,3 57,18 125 1,23 95,20 2,20 0,15 0,37 2,31 0,26 0,16

11 6,9 0,39 0,22 42,46 120 1,18 74,13 1,57 0,09 0,35 2,12 0,21 0,12

12 6,9 0,48 0,22 43,47 120 1,18 74,13 1,61 0,11 0,35 2,17 0,22 0,14

13 6,9 0,4 0,23 43,23 120 1,18 74,13 1,60 0,09 0,35 2,16 0,22 0,12

14 6,9 0,38 0,2 42,4 120 1,18 74,13 1,57 0,08 0,35 2,11 0,21 0,10

15 6,9 0,4 0,2 43,29 120 1,18 74,13 1,60 0,08 0,35 2,16 0,22 0,11

16 6,4 0,42 0,18 44,28 110 1,08 59,15 1,50 0,08 0,32 2,54 0,24 0,13

17 6,4 0,5 0,18 42,41 110 1,08 59,15 1,44 0,09 0,32 2,43 0,23 0,15

18 6,4 0,45 0,17 42,55 110 1,08 59,15 1,44 0,08 0,32 2,44 0,23 0,13

19 6,4 0,51 0,17 42,02 110 1,08 59,15 1,42 0,09 0,32 2,41 0,23 0,15

20 6,4 0,5 0,16 41,63 110 1,08 59,15 1,41 0,08 0,32 2,38 0,22 0,14

21 5,9 0,31 0,16 35,42 100 0,98 46,34 1,09 0,05 0,29 2,35 0,21 0,11

22 5,9 0,33 0,17 35,09 100 0,98 46,34 1,08 0,06 0,29 2,33 0,21 0,12

23 5,9 0,31 0,16 34,52 100 0,98 46,34 1,06 0,05 0,29 2,29 0,20 0,11

24 5,9 0,27 0,15 34,15 100 0,98 46,34 1,05 0,04 0,29 2,27 0,20 0,09

(113)

Gambar L.2Hasil pembebanan pada penelitian torsi statis

(114)