1
STRATEGI IMPLEMENTASI KINCIR ANGIN SUMBU VERTIKAL
(KASV) TIPE NACA 3412
Bambang Sugiyono Agus Purwono1, Sudarmadji2, Bambang Irawan3
1,2,3
Jurusan Teknik Mesin, Politteknik Negeri Malang
1
bambangsap2010@gmail.com, 2 sudmaji@yahoo.co.id, 3 bair9@yahoo.co.id
Abstrak
Kebutuhan energi baik dalam bentuk energi yang tidak terbarukan maupun energi terbarukan di tingkat nasional meningkat secara signifikan. Pemerintah telah mencanangkan investasi pembangkit listrik pada tahun 2016 s.d. 2019 dengan total kapasitas energi sebesar 35.000 MW (mega watt) oleh swasta maupun dana Anggaran Belanja dan Pendapatan Negera (APBN).
Produksi minyak mentah nasional pada tahun 2015 sebesar 860.000 bpd, sedangkan target sebesar 900.000 bpd dan permintaan minyak mentah nasional sebesar 1.050.000 bpd, sehingga perlu import minyak mentah sebesar 210.000 bpd. Penurunan harga bahan bakar mentah pada tahun 2016 hampir menyentuh US$ 30 per barel dari US$ 100 per barel, bahkan harga minyak mentah pernah mencapai US$ 28 per barel pada awal tahun 2016. Harga jual daya listrik yang belum kompetitif di tingkat dunia. Adanya kebutuhan bahan bakar yang ramah terhadap lingkungan dan usaha-usaha yang dilakukan untuk reduksi emisi gas buang (misal: kandungan COx, NOx, dan SOx) dari industri manufaktur dan jasa, pembangkit tenaga listrik, dan kendaraan bermotor, serta
rumah tangga. Perlu usaha untuk mengubah atau menggeser kebutuhan sumber energi fosil ke energi non fosil yang lebih ramah lingkungan, murah, mudah untuk dioperasikan dan mudah untuk dilakukan pemeliharaan.
Tujuan adalah untuk menganalisis pengaruh kecepatan angin, jumlah sudu dan interaksinya terhadap daya listrik yang dihasilkan oleh Kincir Angin Sumbu Vertikal(KASV) dan strategi implementasinya.
Hipotesis nul adalah tidak ada pengaruh yang signifikan antara kecepatan angin, dan jumlah sudu dan interaksinya terhadap daya listrik yang dihasilkan kincir angin. Hipotesis alternatif adalah ada pengaruh yang signifikan antara kecepatan angin, dan jumlah sudu dan interaksinya terhadap daya listrik yang dihasilkan kincir angin.
Kesimpulan hasil penelitian adalah paling tidak ada satu nilai rataan kecepatan angin, dan jumlah sudu dan interaksinya terhadap daya yang dihasilkan KASV tipe NACA 3412 yang berbeda secara signifikan pada taraf nyata 5%. Alternatif strategi I yang dipilih adalah dengan jumlah sudu 4 unit dan kecepatan angin 3,4 [m/s] dengan rataan daya sebesar 26,73 watt. Alternatif strategi II yang dipilih adalah dengan jumlah sudu 4 unit dan kecepatan angin 3,5 [m/s] dengan rataan daya sebesar 26,37 watt. Alternatif strategi III yang dipilih adalah dengan jumlah sudu 4 unit dan kecepatan angin 3,6 [m/s] dengan rataan daya sebesar 23,17 watt.
Kata kunci: strategi, KASV, energi, NACA, sudu.
1. Pendahuluan
Kebutuhan energi baik dalam bentuk energi yang tidak terbarukan maupun energi terbarukan di tingkat nasional meningkat secara signifikan. Pemerintah telah mencanangkan investasi pembangkit listrik pada tahun 2016 s.d. 2019 dengan total kapasitas energi sebesar 35.000 MW (Tabel 1) oleh swasta maupun dana Anggaran Belanja dan Pendapatan Negera (APBN).
Produksi minyak mentah nasional pada tahun 2015 sebesar 860.000 bpd, sedangkan target sebesar 900.000 bpd dan permintaan minyak mentah nasional sebesar 1.050.000 bpd, sehingga perlu import minyak mentah sebesar 210.000 bpd.
Penurunan harga bahan bakar mentah pada tahun 2016 hampir menyentuh US$ 30 per barel dari US$ 100 per barel, bahkan harga minyak mentah pernah mencapai US$ 28 per barel pada awal tahun 2016. Harga jual daya listrik yang belum kompetitif di tingkat dunia. Adanya kebutuhan bahan bakar yang ramah terhadap lingkungan dan usaha-usaha yang dilakukan untuk reduksi emisi gas buang (misal: kandungan COx, NOx, dan SOx) dari industri
manufaktur dan jasa, pembangkit tenaga listrik, dan kendaraan bermotor, serta rumah tangga. Perlu usaha untuk mengubah atau menggeser kebutuhan sumber energi fosil ke energi non fosil yang lebih ramah lingkungan, murah, mudah untuk
2 dioperasikan dan mudah untuk dilakukan pemeliharaan.
Tabel 1. Neraca Energi Terbarukan Indonesia
Tarif listrik di beberapa negara sebagai perbandingan dengan Indonesia, Amerika Serikat (AS) sebesar USD 3 cent per kwh, Bangladesh sebesar USD 3 cent per kwh, Vietnam sebesar USD 7 cent per kwh, Malaysia sebesar USD 6 cent per kwh, Pakistan sebesar USD 6,6 cent per kwh, Korea Selatan sebesar USD6 cent per kwh, dan Indonesia sebesar USD 11 cent per kwh. Dengan tanpa memperhatikan faktor lain, tarif listrik di Indonesia relatif lebih mahal (Catatan: USD 1 = Rp. 13.300).
Tujuan penelitian adalah untuk menganalisis pengaruh kecepatan angin dan jumlah sudu dan interaksinya terhadap daya listrik yang dihasilkan oleh Kincir Angin Sumbu Vertikal (KASV) dan strategi implementasinya.
Hipotesis nul adalah tidak ada pengaruh yang signifikan antara kecepatan angin, dan jumlah sudu dan interaksinya terhadap daya listrik yang dihasilkan kincir angin. Hipotesis alternatif adalah ada pengaruh yang signifikan antara kecepatan angin, dan jumlah sudu dan interaksinya terhadap daya listrik yang dihasilkan kincir angin.
2. Tinjauan Pustaka
Prinsip kerja dari KASV adalah sumber angin diperoleh dari alam menumbuk baling-baling (dengan teori segitiga kecepatan dan adanya lift and drag) akan memutar baling-baling, kemudian diteruskan ke generator melalui transmisi khusus. Kecepatan udara diharapkan berkisar antara 3 s/d 6 m/s, putaran poros kincir angin yang dihasilkan diukur dengan menggunakan tachometer dan anemometer. Transmisi digunakan untuk menyesuaikan putaran generator agar diperoleh tegangan dan frekuensi yang memadai.
Gambar 1 memperlihatkan profil geometris dari airfoil untuk KASV. Gambar 2 memperlihatkan KASV NACA 3412 dengan 4 unit sudu.
Penelitian yang dilakukan Bambang Sugiyono Agus Purwono dkk (Purwono, BSA, 2017:533) menyatakan bahwa ada 6 strategi untuk pemanfaatan kincir angin yang berkaitan dengan variabel kecepatan angin, putaran poros, variasi sudu dan daya. Penelitian berikutnya yang dilakukan Bambang Sugiyono Agus Purwono dkk (Purwono,
BSA, 2015:342-343) menyatakan bahwa: terdapat 5 Faktor dominan tentang strategi:
1. Green technology
2. Creating new market and regulation 3. Financing by state budget
4. Distributing product 5. Handling materials
Gambar 1. Profile geometry airfoil – 1: Zero lift line; 2: Leading edge; 3: Nose circle; 4: Camber;
5: Max. thickness; 6: Upper surface; 7: Trailing edge; 8: Camber mean-line; 9: Lower surface
280
Gambar 2. KASV NACA 3412 dengan 4 unit sudu Penelitian berikutnya yang dilakukan Bambang Sugiyono Agus Purwono dkk (Purwono, BSA, 2013:142) menyatakan bahwa: terdapat 5 Faktor dominan tentang strategi:
1. Local wisdom
2. Spirit of championship 3. Strong informal leader 4. Government financial support 5. Green technology
Fungsi dari manajemen terdiri dari perencanaan, pengorganisasian, pengarahan, dan pengendalian. Rencana strategi merupakan bagian dari perencanaan yang terdiri dari 8 langkah
3 (Gambar 3) yaitu: visi, misi, tujuan, strategi, kebijakan, program, anggaran, dan prosedur (Purwono, BSA, 2013: 139-140).
Gambar 3. Definisi untuk setiap langkah pada rencana strategik
Wheelen (2004) dan Singh (2010) menyatakan bahwa “A strategy of a corporate forms a comprehensive master plan stating how the corporation will achieve its mission and objectives.” Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia [6], simulasi (n) adalah: 1. metode pelatihan yang memperagakan sesuatu dalam bentuk tiruan yang mirip dengan keadaan yang sesungguhnya; 2. penggambaran suatu sistem atau proses dengan peragaan berupa model statistik atau pemeranan
3. Metode Penelitian
Penelitian ini akan dilakukan di Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang dan di Jl. Dirgantara Permai B 5 No. 33, Malang.
3.1. Diagram Alir Penelitian
Gambar 4 memperlihatkan diagram alir penelitian.
3.2 Populasi
Desain kincir angin tipe sumbu vertikal dengan tipe NACA 3412.
3.3. Sampel
KASV tipe NACA 3412, kecepatan angin diantara 3,4, 3,5, dan 3,6 [m/s], dan daya yang dihasilkan diukur dengan menggunakan digital anemometer, digital multi tester dan microcontroller dengan 3 (tiga) variasi jumlah sudu (2, 3 dan 4 unit). Gambar 5 memperlihatkan eksperimentasi KASV NACA 3412 dengan 4 unit sudu dengan simulasi.
3.4. Variabel-variabel Penelitian
Variabel penelitian adalah,
1. Kincir Angin Sumbu Vertikal (KASV) dengan tipe NACA 3412.
2. Kecepatan angin adalah 3,4, 3,5dan 3,6 [m/s] (disimulasikan).
3. Jumlah sudu menggunakan 2, 3 dan 4 unit. 4. Daya listrik yang dihasilkan
Gambar 4 Diagram alir penelitian
Gambar 5 Ekspreimentasi KASV NACA 3412 dengan 4 unit sudu
4
Data primer diambil dari hasil observasi dan eksperimentasi dengan menggunakan digital anemometer, digital multi tester dan microcontroller.
3.6. Teknik pengumpulan data
Teknik pengumpulan data adalah dengan cara: 1. Data diambil adalah data primer (dari hasil
pengukuran/eksperimentasi). 2. Uji ekperimentasi.
3.7. Model Matematis
Model matematis yang digunakan adalah desain eksperimental – two way classification [Miller, I, and John E Freund, 1985: 379-387] adalah:
yijk = μ + KAi + JSj + KAJSjj + εijk (1)
dimana,
i = 1, 2, …, a; j = 1, 2, … , b. k = 1, 2, … , n.
KAi = Kecepatan angin KASV dengan tipe
NACA 3412 [m/s] ke i.
JSj = Jumlah sudu KASV dengan tipe NACA 3412 [unit] ke j.
yijk = Daya listrik yang dihasilkan [watt].
εijk = Galat
4. Hasil dan Pembahasan
Tabel 2 memperlihatkan tentang data berkaitan dengan kecepatan angin, jumlah sudu dan daya yang dihasilkan KASV. Kecepatan dilakukan dengan simulasi pada terowongan angin (wind tunnel).
Tabel 3 dapat disimpulkan bahwa: a. Fhitung
lebih besar daripada Ftabel (1420,63 > 3,12), maka H0
ditolak, artinya paling tidak, ada satu nilai rataan kecepatan angin terhadap daya yang dihasilkan KASV yang berbeda secara signifikan pada taraf nyata 5%. b. Fhitung lebih besar daripada Ftabel (5,58 >
3,12), maka H0 ditolak, artinya paling tidak, ada satu
variasi jumlah sudu terhadap daya yang dihasilkan KASV yang berbeda secara signifikan pada taraf nyata 5%. c. Fhitung lebih besar daripada Ftabel (4,61 >
5,50), maka H0 ditolak, artinya paling tidak, ada satu
nilai rataan kecepatan angin dan variasi jumlah sudu terhadap daya yang dihasilkan KASV yang berbeda secara signifikan pada taraf nyata 5%.
Alternatif strategi I yang dipilih adalah dengan jumlah sudu 4 unit dan kecepatan angin 3,4 [m/s] dengan rataan daya sebesar 26,73 watt. Alternatif strategi II yang dipilih adalah dengan jumlah sudu 4 unit dan kecepatan angin 3,5 [m/s] dengan rataan daya sebesar 26,37 watt. Alternatif strategi III yang dipilih adalah dengan jumlah sudu 4 unit dan kecepatan angin 3,6 [m/s] dengan rataan daya sebesar 23,17 watt.
Tabel 2 Replikasi, Jumlah sudu [unit], Kecepatan angin [m/s] dan daya listrik [watt]
Tabel 3. Analisis Variansi
5. Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan adalah sbb.:
1. a. Fhitung lebih besar daripada Ftabel (1420,63
5 tidak, ada satu nilai rataan kecepatan angin terhadap daya yang dihasilkan KASV yang berbeda secara signifikan pada taraf nyata 5%. b. Fhitung lebih besar daripada Ftabel
(5,58 > 3,12), maka H0 ditolak, artinya
paling tidak, ada satu variasi jumlah sudu terhadap daya yang dihasilkan KASV yang berbeda secara signifikan pada taraf nyata 5%. c. Fhitung lebih besar daripada Ftabel
(4,61 > 5,50), maka H0 ditolak, artinya
paling tidak, ada satu nilai rataan kecepatan angin dan variasi jumlah sudu terhadap daya yang dihasilkan KASV yang berbeda secara signifikan pada taraf nyata 5%. 2. Ada kecenderungan bahwa semakin
meningkat kecepatan angin dan jumlah sudu yang digunakan akan semakin meningkat daya listrik yang dihasilkan KASV tipe NACA 3412.
UCAPAN TERIMA KASIH
Pemakalah mengucapkan terima kasih kepada Direktur Direktorat Riset dan Pengabdian kepada Masyarakat Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi – Republik Indonesia dan Direktur Politeknik Negeri Malang atas bantuan dan kesempatan yang diberikan.
Daftar Pustaka:
http://www.bappenas.go.id/. Diakses 25 Mei 2016 Miller, I and John E. Freund. (1985): Probability
and Statistics for Engineers, Third Edition. PHI, New Delhi.
Purwono, BSA, Suyanta, and Rahbini. (2013): Bio-gas digester as an alternaive energy strategy in the marginal villages in Indonesia. Journal Elsevier – Energy Procedia, Vol. 32, pp. 136-144.
Purwono, BSA, Rahbini, Ubud Salim, Djumahir, and Solimun. (2015): Analysis of dominants’ factors of national renewable energy strategy. Journal Elsevier – Energy Procedia. Vol. 68, pp. 136-144.
Purwono, BSA. (2011): Strategi pengembangan energi terbarukan (bio-fuel) di Indonesia. Disertasi. Fakultas Ekonomi dan Bisnis – Universitas Brawijaya. Malang.
Purwono, BSA, Masroni, dan Abd. Muqit. (2017): Strategi pemanfaatan Kincir Angin Sumbu Vertikal Tipe Naca 3412. Prosiding Seminar Nasional Teknk Mesin PNJ 2017.
Singh, K, and Pangarkar, N, and Heracleous, L. (2010): Business Strategy in Asia: A Casebook, Third Edition, Thompson, Singapore.
Wheelen, T L., and Hunger, JD. (2004): Strategic Management and Business Policy, Ninth Edition, Pearson-Prentice Hall, New Jersey.
6
