• Tidak ada hasil yang ditemukan

MENGANALISA KINCIR ANGIN SAVONIUS SEBAGA

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2018

Membagikan "MENGANALISA KINCIR ANGIN SAVONIUS SEBAGA"

Copied!
7
0
0

Teks penuh

(1)

1

MENGANALISA KINCIR ANGIN SAVONIUS SEBAGAI

PENGGERAK DINAMO LISTRIK UNTUK LAMPU PENERANG

JALAN

RIVANDY DAUD IRWANTO

1)

, NELSON PAYUNG

1)

YUSUF SIAHAYA

2)

, ATUS BUKU

2)

Fakultas Teknik, Universitas Kristen Indonesia Paulus Makassar Email : fandpongtuluran@gmail.com

Abstrack

Indonesia has a pretty good energy resource and the most widely used energy is fossil energy. But it becomes the limitation that the fossil energy that has been used can not be recycled into new energy. And fossil energy in Indonesia is currently experiencing a decrease in its availability. Gradually the availability of fossil energy will be exhausted from the face of the earth. To overcome the scarcity of energy, we can begin to think of renewable energy - renewable energy in the earth without realizing it. One source of energy that never runs out is wind energy. Wind energy can be developed into a useful energy for life, one of them by utilizing the energy of wind speed as a windmill Savonius, wind energy will be converted to Savonius windmill along with the components of the windmill into electrical energy that is useful for turning on the street lights.

Keywords: Wind energy, Savonius Windmill, Street light.

Abstrak

Indonesia memiliki sumber daya energi yang besar dan energi yang paling banyak digunakan adalah energi fosil. Namun menjadi batasan bahwa energi fosil yang telah digunakan tidak dapat didaur ulang menjadi energi yang baru. Dan energi fosil di Indonesia saat ini mengalami penurunan ketersediaannya. Ketersediaan energi fosil yang semakin berkurang dari muka bumi. untuk mengatasi kelangkaan energi, maka perlu dipikirkan energi terbarukan yang sebetulnya melimpah di bumi tanpa disadarai. Salah satu sumber energi yang tidak pernah habis adalah energi angin. Energi angin mampu dikembangkan menjadi energi yang berguna untuk kehidupan, salah satunya dengan memanfaatkan energi dari kecepatan angin sebagai pemutar kincir Savonius, energi dari angin akan dikonversi ke kincir angin Savonius bersama dengan komponen

– komponen kincir tersebut menjadi energi listrik yang berguna untuk menyalakan lampu jalan.

Kata kunci : Energi angin, Kincir angin Savonius, Lampu jalan.

I. PENDAHULUAN

Sejak revolusi industri, penggunaan bahan bakar meningkat oleh karena itu diperlukan sumber energi yang dapat memenuhi semua kebutuhan. Salah satu sumber energi yang banyak digunakan adalah energi fosil (Habibie dkk. 2011). Energi ini adalah bentuk energi yang tidak

(2)

2

langsung seperti pemanasan global yang berdampak pada kerusakan ekologi (Elfridus dkk. 2015).

Energi angin adalah salah satu energi terbarukan yang besar potensinya untuk dikembangkan dalam melawan krisis energi. Energi angin juga merupakan salah satu sumber energi yang tersedia sepanjang tahun di Indonesia dan ramah lingkungan karena mampu menekan emisi gas CO2, oleh

karena itu dapat diperoleh listrik murah yang tidak terbatas dari energi angin (Ruzita & Aidil, 2013). Energi ini telah lama dimanfaatkan di Negara maju seperti Eropa dan Amerika serikat, dan terus dikembangkan hingga saat ini (Novri & Arnetto, 2011).

Dalam hal memanfaatkan energi angin menjadi energi listrik, diperlukan suatu sistem yang bertujuan untuk mengubah energi kinetik menjadi energi mekanik poros kincir, untuk kemudian diubah lagi oleh generator atau dinamo menjadi energi listrik. Sistem ini disebut sebagai Sistem Konversi Energi Angin (SKEA), dengan menggunakan kincir angin sebagai media konverternya (Melda, 2013). Kincir angin akan berfungsi sebagai alat yang digunakan dalan SKEA yang mampu merubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik berupa putaran poros (Nakhoda & Chorul, 2016). Putaran poros tersebut kemudian dimanfaatkan sebagai gaya torsi untuk memutar dinamo. Dinamo yang mendapat putaran dari poros akan mengakibatkan berputarnya kumparan di dalam medan magnet atau sebaliknya medan magnet yang berputar di dalam kumparan, sehingga menghasilkan gaya gerak listrik (GGL) (Anggraini, 2016).

II. METODOLOGI PENELITIAN

Pengambilan data kecepatan angin dan temperatur dilaksanakan pada bulan Mei 2017, dan tempat pengambilan data dilakukan di kantor Badan Meteorologi, Klimatologi Dan Geofisika, Makassar Sulawesi Selatan. Data kecepatan yang diambil dalam bentuk data per bulan selama satu tahun (2016) dan telah dikonversi dari satuan Knot ke dalam satuan m/s (1 knot =

0.514444 m/s) dan satuan 0C sebagai

berikut.

Tabel 2.1. Data Kecepatan Angin dan Suhu Udara Dalam 1 Tahun

Bulan Kecepatan

Dalam merancang sebuah kincir angin untuk pembangkit listrik penerangan lampu jalan, maka hal – hal yang perlu diperhatikan antara lain :

1. Menentukan besar daya yang dibutuhkan dari sekian banyak bola lampu yang digunakan.

2. Memilih kapasitas sebuah penyimpanan arus dari kincir yang mampu mencukupi kebutuhan energi bola lampu yang dinyalakan sekian jam.

3. Menentukan alat yang berfungsi untuk mengkonversi arus yang berasal dari kincir untuk disimpan di dalam baterai 4. Menentukan dinamo/generator sebagai

sumber utama pembangkit listrik.

5. Merencanakan daya yang dibutuhkan pada kincir.

Dengan melakukan metode pengambilan data di kantor BMKG dan mencari data dalam referensi – referensi/ buku yang telah ada, maka data – data yang mendukung penelitian tersebut dirampungkan sebagai berikut :

1. Lampu

(3)

3

b. Tipe lampu :Light-Emitting Diode (LED) c. Daya lampu :15 watt d. Banyaknya :1 buah e. Lama penyalaan :11 jam

2. Aki/Baterai/Penyimpanan

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. HASIL

3.1.1. Perhitungan Pada Lampu

Beban total yang digunakan :

= ⁄ dengan waktu penyalaan 11 jam energi yang dibutuhkan untuk menyala adalah :

= �

= ⁄ ⁄

=

=

= ⁄

Besarnya energi yang dibutuhkan bola lampu dengan beban daya 15 watt untuk menyala selama 11 jam yaitu = 594 kJ.

3.1.2. Perhitungan Pada Aki

Pada kondisi dimana aki menyuplai energi ke lampu selama 11 jam, maka disaat tersebut energi yang tersedia pada aki haruslah sama atau lebih besar dari pada daya yang dibutuhkan. Untuk mengetahui kapasitas energi yang dapat tertampung dalam sebuah baterai jika Diketahui:

Aki dengan :

1. Voltase : 12 volt 2. Kapasitas 20 Hr : 100 Ah 3. Jumlah aki yang digunakan : 1 buah

Untuk menghitung lama aki dapat menyuplai daya dengan beban tertentu secara spesifik, maka hasil dari perhitungan kasar tersebut harus dikurangi sebesar 20%. 20% dianggap sebagai kerugian oleh baterai atau (www.edukasielektronika.com/2015). Kapasitas aki tersebut mampu menyimpan daya sebesar :

Sehingga dengan diketahuinya besar beban daya yang digunakan = 15 watt, maka lama waktu aki untuk menyuplai daya ke total beban 15 watt yang dinyalakan selama 64 jam.

Namun aki tidak menghasilkan daya sehingga penggunaanya hanya akan mengurangi daya yang tertampung pada aki sampai daya tersebut habis. Sehingga aki juga membutuhkan pengisian saat tidak dalam kondisi beroperasi.

3.1.3. Perhitungan Pada Dinamo

Daya yang digunakan untuk pengisian baterai berasal dari daya output dinamo yang digunakan pada kincir.

Jika diketahui :

Dinamo sepeda dengan tegangan 12 volt Kuat arus 1,25 ampere

Daya max. nya :

(4)

4

= �

= ⁄ ⁄

=

= ,

3.1.4. Perhitungan Pada Kincir

Menghitung daya dan dimensi pada kincir dapat dilakukang dengan persamaan sebagai berikut.

��� � = � �

Massa jenis udara didapatkan dari tabel sifat-sifat udara dengan menghitung temperature rata-rata dalam jumlah data tertentu berdasarkan tabel 2.1.

= + + … … +

=

, + , + , + , + , + , + , + , + , + , + , + ,

= ,

= , = 302 K

Tabel 3.1. Sifat – Sifat Udara

T, K Ρ

kg/m3

300 1.1774

302 ρx

350 0.9980

Karena temperatur rata – rata yang diketahui tidak terdapat dalam tabel sifat –

sifat udara pada tekanan atmosfer, maka ρx

didapatkan dengan menggunakan metode interpolasi.

Untuk mencari nilai ρx : ∆

∆ = ∆ ∆

= , ∆ �− , − ,

= − =

= ,

� = , ⁄

Kecepatan angin rata-rata didapatkan dengan menghitung data U1 sampai Un.

= + + ⋯ +

=

, + , + , + , + , + , + , + , + , + , + , + ,

= ,

= , ⁄

Efisiensi turbin angin adalah perbandingan antara energi kinetik yang diserap oleh turbin angin terhadap energi kinetik angin yang tersedia. Koefisien daya turbin angin didapatkan dari garfik diagram Cp– TSR sebagai berikut :

(Gambar 4.1. Diagram Cp – TSR untuk beberapa tipe turbin)

(Sumber : Ambrosio, 2010)

(5)

5

kincir angin Savonius memiliki Cp yang

paling rendah diantara semua jenis kincir angin yang ada pada grafik. Nilai Cp

maksimum dari kincir angin tipe Savonius adalah sekitar 0,18

Sehingga jika direncanakan daya pada kincir = 10% dari daya dinamo, maka :

��� � = �� � + % �� �

= + ,

= ,

sehingga luasan kincir dapat diperoleh sebagai berikut :

��� � = � �

, = , ,

/ , /

Maka luas penampang (A) kincir yang diperoleh :

= ,

, , / , /

= , , , / , ,

= ,

,

= ,

Karena luas penampang telah didapatkan maka dimensi pada kincir dapat ditentukan. Perhitungan untuk mencari dimensi kincir adalah sebagai berikut.

= , � & ,

D/t = 0,8 adalah ratio untuk menentukan lebar, tinggi dan diameter pada kincir angi Savonius (Napitupulu & Siregar, 2013)

= ,

Sehingga tinggi kincir :

= ,

, = ,

= ,

,

= √ ,,

= ,

Lebar kincir :

� =

= ,

,

= ,

Diameter kincir yang di peroleh adalah :

= , = , , = ,

Perhitungan pada torsi

= � . . ��� �

Untuk mendapatkan kecepatan sudut  :

� = . .

= . . /

Sehingga :

= ,

. , . = , ,

= , �

Perhitungan efisiensi kincir savonius

Efisiensi mesin turbin angin jenis savonius ini dapat dihitung dengan persamaan :

��� �

= � ��

� � � % � & ,

=

%

= , %

= %

Besarnya efisiensi kincir angin = 59,25 %

Tabel 3.2. perbandingan dimensi kincir angin savonius dengan kecepatan angin yang

(6)

6

3.2. Pembahasan

Dari hasil perhitungan dapat diperoleh sebuah pembahasan bahwa dalam merencanakan sebuah kincir angin, kemampuan daya dari dinamo/generator yang digunakan akan mempengaruhi desain dimensi dari kincir yang direncanakan karena daya pada dinamo adalah acuan untuk merencanakan daya pada kincir. Daya rencana pada kincir harus lebih besar sekian persen dari daya pada dinamo. Koefisien daya kincir yang direncanakan pun perlu untuk diketahui karena untuk setiap kincir angin memiliki tingkat koefisien daya yang berbeda – beda. Hal tersebut dapat dilihat pada diagram Cp – TSR untuk beberapa turbin. Besarnya Cp yang dimiliki oleh setiap kincir akan mempengaruhi desain dimensi dari kincir yang direncanakan. Hal yang tidak kalah pentingnya dalam merencanakan sebuah kincir angin adalah kecepatan angin. Kecepatan angin juga sangat mempengaruhi dimensi yang direncanakan pada kincir angin. Dalam tabel 3.2. di perlihatkan bahwa perencanaan kincir angin pada daerah kecepatan angin yang besar (5 m/s) akan menghasilkan dimensi kincir yang lebih kecil sedangkan pada perencanaan kincir pada daerah kecepatan angin yang rendah (2,26 m/s) akan menghasilkan dimensi dengan ukuran yang lebih besar.

IV. SIMPULAN DAN SARAN 4.1. Simpulan

Dalam penelitian ini dapat kita menyimpulkan hal – hal yang berkaitan dengan perancangan sebuah kincir sebagai berikut :

Dengan menggunakan data kecepatan angin rata – rata = 2,26 m/s serta data suhu rata – rata = 28,45 0C yang diperoleh dari kantor

Badan Meteorologi, Klimatologi Dan Geofisika, dengan daya yang direncanakan pada kincir = 19,8 watt, dan daya pada dinamo yang terhitung = 18 watt maka didapatkan sebuah kincir angin Savonius 2 sudu dengan dimensi sebagai berikut : a) Luas penampang (Akincir) = 16,36 m2

Berdasarkan kesimpulan penelitian, maka penulis merekomendasikan berupa saran-saran sebagai berikut :

1. Data kecepatan angin yang akurat didapat dengan pengambilan data dilapangan dengan waktu yang lama.

2. Merencanakan kincir angin, gunakanlah data kecepatan angin yang paling rendah sehingga perancangan tersebut tidak hanya bekerja pada saat kondisi kecepatan angin yang tinggi namun juga dapat beroperasi pada kecepatan angin yang rendah.

3.

Penelitian ini belum komprehensif karena hanya melihat dan membandingkan sebagaian besar penelitian yang serupa tanpa menguji lapangan secara langsung. Maka untuk kebutuhan penelitian berikutnya bagi yang berminat untuk merancang kincir angin Savonius tidak hanya merancang namun membuat benda nyatanya dan menguji secara langsung dilapangan berdasarkan teori yang ada dengan hasil yang lebih presisi.

V. DAFTAR PUSTAKA

Angraini. 2016. Pemanfaatan Energi Angin Pada Sepeda Motor Bergerak Untuk Menyalakan Lampu. Skripsi Universitas Lampung : Jurusan Fisika.

Daryanto. 2007. Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Baja. BALAI PPTAGG-UPT-ZAGG : Yogyakarta.

Elfridus. B .S. dkk. 2015. Pengaruh Kecepatan Angin Sudut Blade terhadap Unjuk Kerja Turbin Angin Poros Vertikal Tipe Savonius Duabelas Blade. Jurnal Teknik Mesin. Volume 03. Nomor 02.

(7)

7 http://edukasielektronika.com/2015

Melda. 2013. Efisiensi Protetipe Turbin Savonius Pada Kecepatang Angin Rendah. Jurnal Rekayasa Elektrika. Volume 3. Hlm 410-419.

Meteorologi Maritim Pottere. 2016.

Data Iklim. Makassar.

Nakhoda dan Chorul. 2016. Rancang Bangun Generator Magnet Permanen Untuk Pembangkit Tenaga Listrik Skala Kecil Menggunakan Kincir Angin Savonius Portabel. Jurnal Ilmiah SETRUM - Volume 5, No.2.

Napitupulu dan Siregar. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis Savonius Dengan Menggunakan 8 buah Sudu Lengkung. Jurnal Dinamis , Vol.1, No.13

Napitupulu dan Siregar. 2013. Uji Experimental Dan Analisis Pengaruh Variasi Kecepatan dan Jumlah Sudu Terhadap Daya dan Putaran Turbin Angin Verrtikal Axis Savonius Dengan Menggunakan Sudu Pengarah.Jurnal Dinamis, Volume 11, No.12.

Nofri dan Arnetto. 2011.

PembuatanProgram Perancangan Turbin SavoniusbTipe-U Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Angin.

Jurnal Mechanical, Volume 02, Nomor 01.

Gambar

Tabel 3.1. Sifat – Sifat Udara

Referensi

Dokumen terkait

Peneliti mengadakan proses pembelajaran yang di observasi oleh 1 orang pengamat. Pengamat memberikan skor pada aktivitas individu siswa pada lembaran

Proses crossover terlebih dahulu membangkitkan bilangan acak antara 0 dan 1 sebanyak kromosom dalam populasi. Jika nilai bilangan acak kromosom lebih kecil atau sama

Perawatan dan pengobatan paksa bukanlah hal yang baru bagi penderita-penderita gangguan jiwa, khususnya skizofrenia. Pada umumnya mereka dianggap tidak kompeten untuk

ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat

Dengan bantuan ilmu pengetahuan yang berkembang terutama pada perangkat keras dan piranti lunak komputer pada saat ini, maka dikembangkan suatu sistem yang menggunakan FPGA

Form ini berfungsi untuk menyimpan data tanah yang dimiliki pemohon, klik tambah untuk menambah data tanah, isi data sesuai dengan field yang disediakan, lalu klik simpan untuk

Kemampuan PT Kalbe Farma Tbk dalam menghasilkan laba kurang baik, hal tesebut dapat diketahui dari tingkat rentabilitas ekonomi yang mengalami penurunan sebesar 8,54%

Hasil penelitian menyimpulkan bahwa Sekolah Menengah Atas Global Islamic Boarding School (SMA GIBS) Barito Kuala merupakan sebuah sekolah menengah unggulan, plus