• Tidak ada hasil yang ditemukan

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

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2019

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

Copied!
100
0
0

Teks penuh

(1)

i

MODEL KINCIR ANGIN POROS VERTIKAL DENGAN EMPAT

SUDU DATAR BERSEKAT SATU RUANG YANG

MEMBENTANG DAN MENGATUP OTOMATIS

TUGAS AKHIR

untuk memenuhi sebagai persyaratan memperoleh gelar sarjana

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan oleh : Stephanus Berlian Wibisono

065214056

kepada

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

(2)

ii

VERTICAL AXIS WINDMILL MODEL WITH FOUR FLAT

OUTSIDE BORDERS BLADES THAT AUTOMATICALLY

OUTSTRETCHED AND CLOSED

A THESIS

presented as partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknikdegreein

Mechanical Engineering Study Programme

By:

Stephanus Berlian Wibisono 065214056

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

(3)

iii

(4)
(5)
(6)

vi INTISARI

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dan mencari torsi statis, koefisien daya dan efisiensi sistem yang dihasilkan sebuah model kincir angin poros vertikal. Model kincir angin ini dibuat dengan empat sudu datar bersekat satu ruang yang membentang dan mengatup otomatis terhadap kecepatan angin atau yang disebut kincir kupu-kupu.

Ukuran dibuat dalam tiga variasi sudu, yakni 20x24 cm, 25x24 cm dan 30x24 cm. Kemudian agar menghasilkan listrik, kincir angin dihubungkan dengan generator. Generator diberi empat variasi beban berupa lampu pijar, yakni 8 watt, 16 watt, 24 watt, dan 32 watt. Pada setiap pembebanan dilakukan pengukuran putaran poros kincir dengan menggunakan tachometer serta tegangan dan arus listrik yang dihasilkan diukur dengan menggunakan multimeter. Lalu dilanjutkan mencari koefisian daya dan efisiensi sistem.

Daya poros maksimal diperoleh pada model kincir angin dengan ukuran sudu 30x24 cm sebesar 2,38 watt. Demikian juga koefisien daya maksimal sebesar 2,17 % dan efisiensi sistem maksimal sebesar 0,33 % diperoleh pada model kincir angin dengan kuran sudu 30x24 cm pada kecepatan angin 7,8 m/s.

(7)
(8)

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan YME, atas lindungan dan karunia-Nya penulis 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 Jurusan 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 ini.

4. Seluruh dosen, staf laboratorium dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan, serta fasilitas yang diberikan selama masa kuliah.

5. Kedua orang tua yang membiayai kuliah dan kakek nenek, yang selalu mendukung dalam bentuk apapun.

6. Seluruh teman-teman Teknik Mesin yang sudah membantu , yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu.

(9)

ix

(10)

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ………..…... i

HALAMAN PENGESAHAN ………. iii

HALAMAN PENYATAAN ……….………..………. v

INTISARI ……….……… vi

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ... vii

KATA PENGANTAR ……….……… viii

DAFTAR ISI ………..………..………... x

DAFTAR GAMBAR ………...……...…... xiii

DAFTAR TABEL ………...……. xvii

BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang Masalah ……… 1

1.2Perumusan Masalah ………..…… 3

1.3Tujuan penelitian ………..…. 3

(11)

xi BAB II DASAR TEORI

2.1. Dasar turbin angin ……….…. 5

2.2. Desain kincir angin ……….……… 5

2.3 Gaya drag dan lift ……….…... 9

2.4 Rumus perhitungan ……… 10

2.4.1. Daya yang tersedia pada angin ……… 10

2.4.2. Perhitungan torsi dan daya..……… 12

2.4.2.1. Torsi statis ………. 12

2.4.2.2. Torsi dinamis ………. 12

2.4.2.3 Daya output Poros Kincir ……….. 12

2.4.2.4 Daya generator ……….……….. 13

2.4.3. Tip Speed Ratio (TSR) ………..… 13

2.4.4. Efisiensi Menyeluruh Sistem ……… 14

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

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ……….. 16

(12)

xii

3.3 Variabel yang divariasikan ……… 25

3.4 Variabel yang diukur ………. 25

3.5 Langkah Penelitian ……… 27

3.5.1. Torsi Statis ……….… 27

3.5.2. Pengukuran Daya Listrik ……… 27

3.5.3. Torsi dinamis ………..……… 28

3.6 Pengolahan dan analisis data ………. 29

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Penelitian ………....… 30

4.1.1. Data pengukuran gaya statis yang diperoleh dari perhitungan 3 variasi ukuran sudu ………...…. 30

4.1.2. Data pengukuran daya output yang diperoleh dari perhitungan 3 variasi ukuran sudu……….… 33

4.2 Pengolahan data dan perhitungan …..……… 48

4.2.1. Perhitungan torsi statis …...……… 48

4.2.2. Perhitungan torsi dinamis ………..……… 49

4.2.3. Luas penampang kincir ………..……....……… 49

(13)

xiii

4.2.5. Daya poros……….………..……… 52

4.2.6. Daya generator dan efisiensi sistem ……… 53

4.2.7. Koefisien daya (Cp) ……..………..……… 54

4.2.8. Tip Speed Ratio ………….………..……… 54

4.3 Grafik Hasil Perhitungan ………...……… 55

4.4 Pembahasan ………...……… 61

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ……… 63

5.2 Saran ………. 64

DAFTAR PUSTAKA ……….………..……… 65

(14)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Contoh kincir angin poros vertikal ……… 6

Gambar 2.2 Kincir angin Darrieus ……… 7

Gambar 2.3 Kincir angin Savonius ……… 8

Gambar 2.4 Gaya pada setiap blade ………..………. 9

Gambar 2.5Gambar Betz limit ……….………. 11

Gambar 2.6 Kurva hubugan Cp – TSR .……… 14

Gambar 3.1 Skema kincir angin ………... 16

Gambar 3.2 Poros utama kincir ……….….. 17

Gambar 3.3 Bearing 6202z……… 17

Gambar 3.4 Poros sudu bagian dalam ………. 18

Gambar 3.5 Poros sudu bagian luar ……… 18

Gambar 3.6 Variasi ukuran sudu ……… 19

Gambar 3.7 Pembatas gerak sudu (stopper)……….. 19

Gambar 3.8 Terowongan angin ………. 20

Gambar 3.9 Fan blower ……….……….…... 20

(15)

xv

Gambar 3.11Multimeter ……… 21

Gambar 3.12 Alat pengukur torsi statis……….….… 22

Gambar 3.13 Alat pengukur gaya ……….…...… 22

Gambar 3.14 Stopwatch …….……….…….… 23

Gambar 3.15 Anemometer ……….…….… 23

Gambar 3.16 Rangkaian beban lampu ……….…….… 24

Gambar 3.17Tachometer ………..….……….… 24

Gambar 3.18 Pengambilan data torsi statis ……….……….… 26

Gambar 3.19 Pengambilan data torsi statis ……….……….… 26

Gambar 3.20 Rangkaian alat ukur listrik ……….……….… 27

Gambar 3.21 Alat bantu dalam pengambilan torsi dinamis…………....………28

Gambar 4.1 Penampang kincir ……….……….……….… 50

Gambar 4.2 Sudut kemiringan sudu 20×24 cm ……….………….… 50

Gambar 4.3 Sudut kemiringan sudu 25×24 cm ……….………….… 51

Gambar 4.2 Sudut kemiringan sudu 30×24 cm ……….………….… 51

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara torsi statis dengan kecepatan angin …… 55

(16)

xvi

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada beban 8 watt……. 56

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada beban 16 watt …... 57

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada beban 24 watt …... 57

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada beban 32 watt...…. 58

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin tanpa beban tambahan ……….…….. 58

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin dengan beban tambahan 8 watt ……….... 59

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin dengan beban tambahan 16 watt ………...………..…………. 60

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin dengan beban tambahan 24 watt …..………...………. 60

(17)

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data hasil penelitian gaya statis untuk ukuran sudu 20×24 cm …… 30

Tabel 4.2 Data hasil penelitian gaya statis untuk ukuran sudu 25×24 cm …… 31

Tabel 4.3 Data hasil penelitian gaya statis untuk ukuran sudu 30×24 cm ...… 32

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

tambahan beban ……… 33

Tabel 4.5 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 20×24 cm beban 8 watt ………..… 34

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

………. 35

Tabel 4.7 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 20×24 cm beban 24 watt

………. 36

Tabel 4.8 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 20×24 cm beban 32 watt

………. 37

Tabel 4.9 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 25×24 cm tanpa

tambahan beban ……… 38

Tabel 4.10 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 25×24 cm beban 8 watt

(18)

xviii

Tabel 4.11 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 25×24 cm beban 16 watt

……….……… 40

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

beban 24 watt ……….……… 41

Tabel 4.13 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 25×24 cm beban 32 watt

……….……… 42

Tabel 4.14 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 30×24 cm tanpa

tambahan beban ………. 43

Tabel 4.15 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 30×24 cm beban 8 watt

……….…….. 44

Tabel 4.16 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 30×24 cm beban 16 watt

……….…….. 45

Tabel 4.17 Data hasil penelitian daya listrik sudu ukuran 30×24 cm beban 24 watt

……….…….. 46

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

(19)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Krisis energi global yang terjadi, menyebabkan pemerintah Indonesia mau tidak mau mengantisipasinya dengan mengeluarkan kebijakan penghematan sumber daya energi, dan sumber energi lain yang menggunakan sumber daya alam tak terbarukan (minyak bumi, gas alam, dan batubara). Peraturan pemerintah 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.

Sebagian besar energi yang digunakan di Indonesia adalah berbahan bakar fosil yang berbentuk minyak bumi, gas bumi, dan batubara. Dapat disimpulkan bahwa ketergantungan manusia terhadap bahan bakar fosil secara terus menerus setidaknya akan mendapatkan beberapa ancaman serius, seperti :

1. Polusi gas rumah kaca (terutama CO2) akibat pembakaran bahan bakar fosil,

(20)

3. menipisnya cadangan minyak bumi.

Kadar CO2 saat ini memiliki kandungan tertinggi dan efek buruk terhadap pemanasan global. Hal ini menimbulkan ancaman serius terhadap mahkluk hidup di muka bumi. Ditambah lagi efek dari Peraturan Presiden nomor 71 tahun 2006 atas penugasan terhadap PLN untuk membuat pembangkit listrik tenaga batubara. Menurut data yang diperoleh, sebanyak sembilan miliar ton gas CO2 (karbon dioksida) yang dihasilkan oleh pembakaran batubara di pabrik dan pembangkit listrik di dunia, telah mencemari atmosfir setiap tahunnya. Angka itu diperoleh dengan mempertimbangkan asumsi konsumsi batubara di dunia 5,3 miliar ton per tahun, yang 75 persen diantaranya untuk kebutuhan pembangkit listrik, itulah yang dikatakan oleh Dr Armi Susanti MT (Antara news,2007). Untuk wilayah Asia, termasuk China dan India menggunakan batubara sekitar 1,7 miliar ton per tahunnya dan diperkirakan meningkat menjadi 2,7 miliar ton di tahun 2025. Oleh karena itu, diperlukan pengembangan teknologi pembangkit listrik yang ramah lingkungan.

(21)

1.2.Perumusan Masalah

Pada penelitian ini akan dibuat model kincir angin poros vertikal dengan empat sudu datar yang membentang, dan di desain mengatup otomatis dengan sekat pinggir seperti sayap kupu – kupu. Pembuatan kincir angin dengan modifikasi pada sudu yang bisa bergerak buka tutup dengan sudut yang ditentukan memberi kemungkinan untuk menambah torsi yang akan dihasilkan. Unjuk kerja kincir angin poros vertikal ini akan ditunjukkan oleh daya generator, daya poros, dan torsi yang dapat dihasilkan.

1.3.Tujuan Penelitian

Dari penelitian yang dilakukan memiliki tujuan sebagai berikut :

a. membuat model kincir angin poros vertikal dengan empat sudu datar yang membentang dan mengatup otomatis dengan sekat pinggir,

b. mengetahui torsi statis, daya pada poros kincir, dan daya yang dihasilkan oleh generator poros vertical dengan empat sudu datar yang membentang dan mengatup otomatis dengan sekat pinggir,

c. mengetahui koefisien daya kincir angin terhadap tip speed ratio dan efisiensi sistem.

Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat :

a. Menambah kepustakaan teknologi pembangkit listrik tenaga kincir angin, b. hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat

(22)

c. mengurangi penggunaan sumber daya alam tak terbaharukan dan menciptakan teknologi pembangkit listrik yang ramah lingkungan.

1.4.Batasan Masalah

Penelitian ini juga mempunyai batasan masalah, yaitu :

a. Sudu menggunakan 3 variasi ukuran 24 cm x 20 cm, 24 cm x 25 cm, dan 24 cm x 30 cm,

b. menggunakan 5 variasi kecepatan angin dari 8 m/s sampai 6 m/s,

(23)

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Dasar Turbin Angin

Pada dasarnya kincir angin merupakan mesin yang berfungsi untuk membantu kegiatan pertanian seperti menumbuk biji-bijian dan juga memompa air untuk mengairi sawah. Seiring dengan berkembangnya jaman, diciptakanlah kincir angin modern yang bisa menghasilkan listrik, yang kemudian disebut turbin angin.

Kincir angin dapat berputar karena memiliki sumbu putar. Berdasarkan sumbu putarnya, kincir angin didesain dalam dua tipe besar yakni turbin dengan sumbu putar horizontal dan turbin dengan sumbu putar vertikal. Turbin sumbu horizontal biasanya sumbunya diarahkan pada arah angin, sedangkan turbin sumbu vertikal tidak perlu diarahkan sesuai arah angin (Wikipedia Indonesia,2010).

Prinsip kerja dari kincir angin ini sangat sederhana sekali, kincir akan berputar oleh angin dan akhirnya menggerakkan turbin. Turbin yang dirancang khusus untuk berputar akan menjalankan generator listrik, kemudian listrik yang dihasilkan didistribusikan ke gardu-gardu listrik melalui kabel sebelum didistribusikan ke rumah-rumah atau bangunan yang membutuhkan.

2.2 Desain Kincir Angin

(24)

tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi. Kincir angin poros vertikal ini mampu mendayagunakan angin dari berbagai arah.

Gambar 2.1. contoh kincir angin poros vertikal (Stephen Mower,2009)

Besarnya sudu yang dibuat berpengaruh terhadap tangkapan angin yang diterima oleh sudu tersebut. Energi angin yang datang langsung ditangkap oleh sudu dan menimbulkan gaya hambat (drag) yang akan mendorong dan memaksa poros untuk berputar. Semakin besar luas permukaan sudu tentunya semakin luas tangkapan angin dan semakin besar gaya hambat yang didapat sehingga berpengaruh terhadap output dari kincir tersebut. Setelah poros berputar, secara otomatis menggerakkan generator yang tersambung oleh belt pada ujung poros. Dari sinilah listrik itu dihasilkan.

(25)

menara. Untuk pemasangan secara utuh bisa dipasang di permukaan tanah bahkan di puncak bangunan, tentunya disesuaikan dengan desain kincir terhadap kecepatan angin.

Pada dasarnya kincir angin poros vertikal dibagi menjadi dua jenis yaitu: Savonius dan Darrieus.

1. Kincir angin Darrieus

Kincir angin darrieus mulai diperkenalkan di Perancis pada sekitar tahun 1920-an. Turbin angin sumbu vertikal ini mempunyai bilah-bilah tegak yang berputar ke dalam dan ke luar dari arah angin.

Gambar 2.2 Kincir Darrieus (Stephen Mower,2009) 2. Kincir angin Savonius

(26)

Gambar 2.3 Kincir Savonius (Stephen Mower,2009)

Keuntungan dari kincir angin poros vertikal :

1. Kincir angin dapat menerima angin dari segala arah,

2. tidak perlu struktur menara yang besar untuk mendirikan kincir angin, 3. bekerja pada rpm rendah,

4. kincir angin sumbu vertikal biasanya memiliki tips speed ratio

(perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung sebuah bilah dengan laju sebenarnya angin) yang lebih rendah sehingga kemungkinan rusak sangat kecil saat angin berhembus kencang.

Kekurangan dari kincir angin poros vertikal :

1. Kecepatan angin lebih pelan pada ketinnggian yang rendah, sehingga yang tersedia energi angin yang seidikit,

2. kebanyakan kincir angin sumbu vertikal mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar,

(27)

2.3 Gaya Drag dan Lift

Secara umum gaya drag tercipta dari gaya hambat (yang terkadang disebut hambatan fluida atau seretan) yang menghambat pergerakan sebuah benda padat melalui sebuah fluida (cairan atau gas). Bentuk gaya hambat yang paling umum tersusun dari sejumlah gaya gesek, yang bertindak sejajar dengan permukaan benda, plus gaya tekanan, yang bertindak dalam arah tegak lurus dengan permukaan benda.

Gambar 2.4 Gaya pada setiap blade (Chua,2002)

(28)

udara di atas permukaan lebih kecil dari bagian bawah yang akhirnya menimbulkan reaksi yaitu gaya angkat (lift). Singkatnya, gaya angkat akan ada jika tekanan dibawah permukaan sayap lebih tinggi dari tekanan di atas permukaan sayap.

Dengan nilai TSR yang tinggi seperti itu, baling-baling akan ”memotong”melalui angin dengan sudut serang (angle of attack) yang kecil. Resultan gaya angkat (lift) akan membantu perputaran baling-baling sedangkan gaya seret (drag) akan melawan perputaran dari baling-baling itu. Ketika gaya angkat nol pada sisi kiri (0 derajat) dan sisi kanan (180 derajat) dimana baling-baling simetris bergerak pararel menuju arah angin, torsi berubah menjadi negatif disekitar posisi ini. Mendekati posisi depan (90 derajat) dan posisi dibelakang (270 derajat), komponen dari gaya angkat (lift) lebih besar dibandingkan gaya seret (drag) sehingga menghasilkan torsi. Torsi total per satu putaran akan bernilai positif jika baling-baling diposisikan pada tempat yang tepat sehingga rotor akan berputar pada arah yang benar.

2.4 Rumus Perhitungan

2.4.1 Daya angin

Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik :

(29)

Energi kinetik angin per satuan waktu :

= 0,5 (ρAv)v , diubah menjadi :

= 0,5 ∙ ∙ ∙ (3) yang dalam hal ini :

= daya angin (watt)

= massa jenis udara (kg/m )

= luas penampang melintang arus angin yang ditangkap kincir (m )

Diasumsikan massa jenis udara ρ = 1,2 kg/ maka persamaan (3) di atas dapat disederhanakan menjadi :

= 0,6 • • (4) Umumnya daya efektif yang dapat diperoleh oleh sebuah kincir angin poros vertikal hanya sebesar 59,3%. Angka ini disebut batas Betz (Betz limit, atas nama ilmuwan Jerman Albert Betz). Angka ini secara teori menunjukkan efisiensi maksimum yang dapat dicapai oleh rotor kincir angin tipe sumbu vertikal.

(30)

2.4.2 Perhitungan Torsi dan Daya

2.4.2.1 Torsi Statis

Torsi statis dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

= ∙ (5) yang dalam hal ini :

= gaya pada poros akibat puntiran (N) = jarak lengan ke poros (m).

2.4.2.2 Torsi Dinamis

Torsi dinamis data dihitung dengan menggunakan rumus :

= F ∙ r (6) yang dalam hal ini :

= torsi yang dihasilkan dari putaran poros (N. m)

= gaya pada poros akibat puntiran (N)

= jarak lengan ke poros (m).

2.4.2.3 Daya Output Poros

Perhitungan daya pada gerak melingkar secara umum dirumuskan :

= (7)

yang dalam hal ini :

= torsi dinamis (N. m)

= kecepatan sudut ( rad/detik).

Untuk perhitungan daya output pada kincir angin dapat dinyatakan dengan :

= T ∙ ω

(31)

= (8)

yang dalam hal ini :

= daya putar poros (watt)

= banyaknya putaran poros tiap menit (rpm) 2.4.2.4 Daya Generator

Daya yang dihasilkan oleh generator dapat dihitung dengan rumus :

= V ∙ I (9)

Tip Speed Ratio adalah perbandingan dari kecepatan ujung sudu yang berputar

dengan kecepatan dari aliran udara. Dapat diketahui dengan rumus :

(32)

1. Koefisien daya bergantung pada perbandingan ujung sudu.

2. Ditandai dengan kurva Cp berbanding dengan perbandingan kecepatan ujung sudu – Tip Speed Ratio.

Gambar 2.6 Kurva hubugan Cp – TSR (Practical action,2008)

2.4.4 Efisiensi Sistem

Efisiensi sistem dihitung berdasarkan perbandingan daya yang dihasilkan oleh generator ( ) dengan daya yang dihasilkan oleh angin ( ), sehingga dapat

dituliskan sebagai berikut :

= • 100 % (11)

yang dalam hal ini :

= e isiensi sistem (%)

= daya generator (watt)

= daya angin (watt)

2.4.5 Koefisien Daya

(33)

yang disediakan oleh angin ( ), sehingga dapat dituliskan rumusnya sebagai berikut :

= • 100% (12)

yang dalam hal ini :

= koe isien daya kincir (%)

= daya yang dihasilkan oleh kincir (watt)

(34)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Tempat penelitian dilakukan di laboratorium konversi energi kampus Sanata Dharma. Pengambilan data dilakukan selama empat jam dalam sehari yaitu sekitar pukul 19.00 – 23.00 atas seijin petugas keamanan kampus dan dosen pembimbing. Penelitian ini dilakukan selama tiga puluh hari yaitu pada tanggal 1 Maret – 31 Maret 2010.

3.2. Peralatan dan Bahan

Ini adalah sketsa kincir angin yang akan dibuat :

(35)

Kincir angin poros vertikal dengan sudu mengatup otomatis terdiri dari :

1. 1 buah poros utama (tengah) dengan ukuran panjang 1260 mm, diameter 3 cm. 2. 8 buah bearing dengan kode 6202z.

Gambar 3.2 Poros Utama

Gambar 3.3 Beaaring 6202z

(36)

3. 4 buah poros dalam dengan posisi horizontal sebagai penggerak sudu dengan ukuran diameter 20 mm dan panjang 150 mm.

Gambar 3.4 Poros dalam

4. 4 buah pipa besi sebagai poros rotasi sudu yang dihubungkan langsung dengan poros dalam, dan sebagai dudukan untuk sudu dengan ukuran diameter 20 mm dan panjang 300 mm.

(37)

5. Rusuk yang berfungsi sebagai sekat pada tepi sudu dengan panjang dan lebar meyesuaikan ukuran sudu dan tinggi sekat 2 cm.

6. Sudu kincir dengan 3 variasi ukuran 24 cm x 20 cm, 24 cm x 25 cm, 24cm x 30 cm.

Gambar 3.6 sudu kincir 7. Rangka penahan sudu (stopper).

(38)

Dalam pengambilan data, peralatan yang digunakan meliputi: 1. Terowongan angin (terowongan angin)

Alat ini berfungsi untuk menangkap dan mengumpulkan angin yang disedot oleh fan blower, sekaligus menjadi tempat sirkulasi udara yang digunakan untuk menguji kincir angin.

Gambar 3.8 Terowongan angin 2. Fan blower

Fan ini digerakkan oleh motor berdaya 5,5 kw yang berfungsi menghirup angin yang masuk melalui terowongan angin.

(39)

3. Motor DC

Motor DC ini berfungsi sebagai generator untuk menghasilkan arus dan tegangan listrik dari energi gerak yang berasal dari putaran poros yang dihasilkan oleh kincir angin. Output yang diperoleh akan digunakan untuk mencari besar nilai daya yang dihasilkan. Motor DC bisa menggunakan dari motor DC bekas mesin fotocopy.

Gambar 3.10 Generator 4. Multimeter

Alat ini membantu untuk mengukur besar tegangan dan arus yang dihasilkan generator listrik sesuai beban yang diberikan. Agar lebih mudah membaca hasil ukuran, maka menggunakan multimeter digital.

Gambar 3.11 Multimeter

(40)

5. Pengukur torsi

Alat ini digunakan untuk mengukur torsi statis dengan menggunakan beban pasir yang terukur sebagai indikator untuk mencari gaya F. Alat pengukur torsi statis meliputi alumunium siku 2 cm x 2 cm sepanjang 1 m untuk menahan supaya kincir angin tidak berputar, dan gelas plastik untuk wadah pasir.

Gambar 3.12 Pengukur torsi statis

6. Alat pengukur gaya

Alat ini berfungsi sebagai alat pengukur gaya yang bekerja berazaskan pegas pada saat kincir angin berputar.

(41)

7. Stopwatch

Alat ini untuk mencatat waktu pada waktu pengambilan data kincir angin.

Gambar 3.14 Stopwatch 8. Anemometer

Alat ini berfungsi untuk mengukur kecepatan angin. Bentuk dari anemometer ini menyerupai mangkuk yang berfungsi untk menangkap angin, sehingga kecepatan angin bisa terukur.

(42)

9. Rangkaian beban lampu

Alat ini berfungsi sebagai beban variatif yang digunakan sekaligus sebagai alat ukur kemampuan dari kincir angin. Beban yang digunakan adalah lampu pijar dengan daya 8 watt, 16 watt, 24 watt, dan 32 watt.

Gambar 3.16 Beban lampu 10. Tachometer

Alat ini berfungsi untuk mengukur putaran poros kincir angin pada saat berputar sebagai kebutuhan data. Untuk mempermudah membaca hasil ukuran maka digunakan tachometer digital.

(43)

3.3. Variabel yang divariasikan

Ada beberapa variabel yang menjadi variasi dalam pengambilan data, yaitu : 1. 3 Ukuran sudu : 24 cm x 20 cm, 24 cm x 25 cm, 24 cm x 30 cm,

2. 5 variasi kecepatan angin yang dimulai dari 8 m/s , 7,5 m/s, 7 m/s, 6,5 m/s, 6 m/s,

3. beban lampu yang digunakan adalah lampu pijar dengan daya 8W, 16W, 24W, dan 32 W.

3.4. Variabel yang Diukur

Beberapa variabel yang harus diukur dalam pengambilan data, yaitu :

1. Torsi statis (Ts), Torsi dinamis (Td)

2. Tegangan (V)

3. Arus (A)

4. Putaran poros (rpm)

5. Kecepatan angin (v)

6. Daya angin (P ), Daya poros (P ), Daya Generator (P )

7. Koefisien daya kincir (Cp) menggunakan persamaan yang ada.

Untuk pengambilan data, terdiri beberapa langkah pengambilan data yang harus diurutkan untuk memudahkan data yang akan diambil yaitu :

1. Pengambilan data torsi statis,

2. Pengambilan data torsi dinamis dan daya yang dihasilkan oleh kincir.

(44)

Gambar 3.18 Pengambilan data torsi statis 3.5 Langkah Penelitian

3.5.1 Pengambilan data torsi statis

Beberapa hal yang harus dilakukan dalam pengambilan data torsi statis : 1. Memasang alat pengukur torsi,

2. setelah pengukur terpasang, kemudian memasang kincir angin pada terowongan angin, dan kencangkan baut pemegangnya supaya tidak bergerak, 3. memasang anemometer seperti pada Gambar 3.18 untuk mengetahui

kecepatan angin di dalam terowongan angin,

Gambar 3.19 Pengambilan data torsi statis

4. jika semua sudah siap, lalu blower dinyalakan untuk menyedot angin ke dalam terowongan angin kemudian merubah kedudukan blower maju-mundur

(45)

untuk menentukan 5 variasi kecepatan angin (dimulai dari kecepatan yang paling tinggi),

5. setelah kecepatan angin tercapai, maka pengukuran beban mulai dapat dilakukan dengan menggunakan pasir,

6. mengulang langkah 5 dan pengambilan data dilakukan 5 kali dengan 3 ukuran variasi sudu.

3.5.2 Pengambilan data daya listrik yang dihasilkan kincir

Beberapa hal yang harus dilakukan dalam pengambilan data daya listrik : 1. Merangkai kincir angin pada terowongan angin sama seperti pada

pengambilan data sebelumnya, namun alat pengukur torsi dilepas,

2. memasang puli besar yang terdapat di bawah terowongan angin yang berhubungan dengan poros dengan generator,

3. memasang anemometer seperti pada posisi pengambilan data pertama untuk mengetahui kecepatan angin yang dibutuhkan (5 variasi kecepatan),

4. merangkai amperemeter secara paralel dengan lampu, dan voltmeter secara seri seperti pada Gambar 3.20,

(46)

5. setelah semua siap, kemudian menyalakan blower untuk menghembuskan angin ke dalam terowongan angin, dan diatur dengan maju-mundur untuk mendapatkan variasi kecepatan angin,

6. memulai mengukur tegangan dan arus lampu yang bisa dilihat pada multimeter yang sudah dirangkai sebelumnya, dan diukur juga putaran porosnya menggunakan tachometer,

7. mencatat data yang diperoleh pada kertas yang sudah dipersiapkan,

8. mengulangi langkah 6 dan 7 sampai memperoleh data dengan 5 variasi kecepatan, dan tentunya dengan menggunakan 3 variasi ukuran sudu.

3.5.3 Pengambilan data torsi dinamis

Untuk data torsi dinamis sebenarnya bisa diperoleh dalam satu rangkaian yang digunakan untuk mencari data daya yang dihasilkan kincir.

Alat yang dibutuhkan adalah pengukur pegas dan tali nilon sepanjang 1 m.

Gambar 3.21 Alat bantu dalam pengambilan torsi dinamis Langkah – langkah yang dilakukan untuk mencari torsi dinamis : 1. Memasang alat pengukur gaya pada tempat yang ditentukan,

(47)

3. memulai mengambil data secara bersamaan pada saat mengambil data daya listrik yang dihasilkan oleh kincir,

4. mencatat data yang terbaca oleh alat pengukur gaya, dan nanti akan terbaca beban yang diperoleh dari setiap kecepatan angin pada alat ukur.

3.5.4 Pengolahan dan analisis data

Setelah pengambilan data maka dilakukan penghitungan sebagai berikut : 1. Menghitung torsi statis (Ts) dengan menggunakan persamaan (5),

2. menghitung torsi dinamis (Td) dengan menggunakan persamaan (6),

3. menghitung daya output poros (P ) dengan menggunakan persamaan (8),

4. menghitung daya generator (P ) dengan menggunakan persamaan (9),

5. menghitung Tip Speed Ratio (TSR) dengan menggunakan persamaan (10) 6. menghitung efisiensi sistem (ηsis) dengan menggunakan persamaan (11) 7. menghitung koefisien daya (Cp) dengan menggunakan persamaan (12)

Analisis akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik-grafik berikut : 1. Grafik hubungan antara torsi statis (Ts) dengan kecepatan angin (V),

2. grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan TSR,

(48)

BAB IV

DATA DAN PERHITUNGAN

4.1 Data Penelitian

4.1.1 Data pengukuran gaya statis yang diperoleh dari 3 variasi ukuran

sudu.

Dari hasil penelitian didapat data daya statis, terdiri dari Tabel 4.1 sampai 4.3

Table 4.1 Data hasil penelitian gaya statis ukuran sudu 20x24

No Kecepatan Angin Massa

(49)
(50)
(51)

4.1.2 Data pengukuran daya output yang diperoleh dari hasil penelitian

dengan menggunakan 3 variasi ukuran sudu.

Dalam pengambilan data daya listrik berikut akan memperoleh data yang meliputi data tegangan, data arus, data putaran poros (rpm), dan data massa yang digunakan untuk mencari torsi dinamis. Untuk pengukuran data ini menggunakan 5 variasi kecepatan angin yang dimulai dari kecepatan tertinggi kurang lebih 8 m/s dengan penurunan 0,5 m/s. Dari hasil penelitian didapatkan data sebagai berikut dari Tabel 4.4 sampai 4.18 :

Table 4.4 Data hasil penelitian untuk ukuran sudu 20x24 dengan tanpa beban tambahan

(52)

Table 4.5 Data hasil penelitian untuk ukuran sudu 20x24 dengan beban tambahan 8 watt

(53)

Table 4.6 Data hasil penelitian untuk ukuran sudu 20x24 dengan beban tambahan 16 watt

(54)

Table 4.7 Data hasil penelitian untuk ukuran sudu 20x24 dengan beban tambahan 24 watt

(55)

Table 4.8 Data hasil penelitian untuk ukuran sudu 20x24 dengan beban tambahan 32 watt

(56)
(57)

Table 4.10 Data hasil penelitian untuk ukuran sudu 25x24 dengan beban tambahan 8 watt

(58)

Table 4.11 Data hasil penelitian untuk ukuran sudu 25x24 dengan beban tambahan 16 watt

(59)
(60)
(61)

Table 4.14 Data hasil penelitian untuk ukuran sudu 30x24 dengan tanpa beban tambahan

(62)

Table 4.15 Data hasil penelitian untuk ukuran sudu 30x24 dengan beban tambahan 8 watt

(63)
(64)
(65)
(66)

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan

4.2.1 Torsi Statis

Cara menghitung torsi statis adalah :

= ∙

yang dalam hal ini : Ts : torsi statis (Nm)

Fs : gaya yang nilainya diambil dari tabel (lampiran) (N)

: jarak lengan pengukur torsi yang tegak lurus terhadap poros kincir yang diketahui berjarak 0,1 m.

Sebagai contoh perhitungan torsi statis diambil data dari Tabel 4.1 no 4 :

= ∙

= ( ∙ )

= ( ∙ , )

= 3,2373 N

= 3,2373 ∙ 0,1

= 0,32373 Nm

(67)

4.2.2 Torsi Dinamis

Cara menghitung torsi dinamis adalah :

= ∙

yang dalam hal ini : Td : torsis dinamis (Nm)

Fd : gaya yang nilainya diambil dari tabel (lampiran) (N)

: jarak lengan yang dihitung dari poros kincir menuju ke poros generator yang berjarak 0,3 m.

Sebagai contoh perhitungan diambil data penelitian dari Tabel 4.5 no 4 :

= ∙

Data perhitungan lainnya bisa dilihat di Tabel L.4.2, L.5.2, L.6.2 pada lampiran. 4.2.3 Luas Penampang Kincir

Kincir angin memiliki luas penampang yang berbentuk persegi panjang, karena dilihat dari posisi sudu saat sudu terbuka dan diambil ukuran panjangnya yang diambil dari diameter kincir dan lebar dari tinggi bentangan sudu, sehingga bisa dirumuskan :

= D ∙ t

(68)

A = luas penampang kincir (m2)

D = diameter kincir yang dihitung sebagai panjang kincir = 0,66 m t = tinggi bentangan sudu tertinggi (m)

Gambar 4.1 Penampang Kincir Untuk mencari tinggi bentangan sudu diperoleh dari rumus : Dihitung mulai dari sudu yang berukuran 20 cm x 24 cm,

Cos 12⁰ ∙ 20 cm = 19,6 cm

Gambar 4.2 Tinggi bentangan saat sudu 20x24 terbuka Maka :

t = (19,6 ∙ 2) + 4cm = 43,2 cm ≈ 0,43 m A = D ∙ t = 0,66 m ∙ 0,43 = 0,284 m2

D

t

tinggi sudu

(69)

Tinggi bentangan untuk sudu ukuran 25 cm x 24 cm, Cos 12⁰ ∙ 25 cm = 24,5 cm

Gambar 4.3 Tinggi bentangan saat sudu 25x24 terbuka Maka :

t = (24,5 ∙ 2) + 4cm = 53 cm ≈ 0,53 m A = D ∙ t = 0,66 m ∙ 0,53 = 0,350 m2

Tinggi bentangan untuk sudu ukuran 30 cm x 24 cm, Cos 12⁰ ∙ 30 cm = 29,3 cm

Gambar 4.4 Tinggi bentangan saat sudu 30x24 terbuka Maka :

t = (29,3 ∙ 2) + 4cm = 62,6 cm ≈ 0,63 m A = D ∙ t = 0,66 m ∙ 0,63 = 0,416 m2

Tinggi yang dicari

(70)

4.2.4 Daya Angin Yang Diterima

Cara menghitung daya angin adalah :

= 0,5 ∙ ρ ∙ A ∙ V

Diasumsikan untuk massa jenis udara memiliki nilai : 1,2 kg/m3 , maka :

= 0,6 ∙ A ∙ V

Sebagai contoh perhitungan diambil data penelitian dengan sudu ukuran 30x24 dan kecepatan angin 7,8 m/s :

= 0,6 ∙ A ∙ V

= 0,6 ∙ 0,42 m ∙ 7, 8

= 118,39 watt

Data perhitungan lainnya bisa dilihat di Tabel L.4.2, L.5.2, L.6.2 pada lampiran. 4.2.5 Daya Poros

Cara menghitung daya poros adalah :

= 2п ∙ ∙ T

yang dalam hal ini : = daya poros (watt)

n = putaran poros (rpm)

(71)

Sebagai contoh perhitungan diambil data penelitian dari Tabel 4.15 baris ke-4 :

= 2п ∙ 60 ∙ Tn

= 2(3,14) ∙ 63,960 ∙ 0,31

= 2,07 watt

Data perhitungan lainnya bisa dilihat di Tabel L.4.3, L.5.3, L.6.3 pada lampiran. 4.2.6 Daya Generator dan Efisiensi Sistem

Cara menghitung daya generator adalah :

= V ∙ I

yang dalam hal ini :

= daya generator (watt)

= tegangan (volt)

= arus (ampere)

Sebagai contoh perhitungan diambil data penelitian dari Tabel 4.15 baris ke 4 :

= V ∙ I

= 1,47 ∙ 0,229

= 0,337 watt

Efisiensi Sistem :

Cara menghitung efisiensi sistem adalah

= ∙ 100 %

(72)

Sebagai contoh perhitungan diambil data penelitian dari Tabel L.6.2 pada lampiran untuk ukuran sudu 30x24 :

= PP ∙ 100 %

= 118,39 ∙ 100 %0,337

= 0,28 %

Data perhitungan lainnya bisa dilihat di Tabel L.4.1 - L.6.4 pada lampiran. 4.2.7 Koefisien Daya (Cp)

Cara menghitung koefisien daya adalah :

= P ∙ 100 %P

yang dalam hal ini : = koefisien daya (%)

Sebagai contoh perhitungan diambil dari data penelitian Tabel 4.15 baris ke 4 :

= P ∙ 100 %P

= 118,39 ∙ 100 %2,07

= 1,75 %

Data perhitungan lainnya bisa dilihat di Tabel L.4.4, L.5.4, L.6.4 pada lampiran. 4.2.8 Tip Speed Ratio

Cara menghitung TSR adalah :

= 2пrn60V

(73)

TSR : tip speed ratio r = jari jari kincir (m)

n = putaran poros kincir (rpm) V = kecepatan angin (m/s)

Sebagai contoh perhitungan diambil data penelitian dari Tabel 4.15 baris ke 4 : TSR = 2(3,14) ∙ (0,33) ∙ (63,9) / 60 ∙ (7,8)

TSR = 0,28 %

Data perhitungan lainnya bisa dilihat di Tabel L.4.3, L.5.3, L.6.3 pada lampiran. 4.3 Grafik Hasil Perhitungan

Dari hasil perhitungan yang sudah dilakukan dibuatlah grafik sebagai berikut : a. Grafik hubungan antara torsi statis dengan kecepatan angin

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara kecepatan angin dengan torsi statis untuk tiga variasi ukuran sudu

(74)

angin7,8 m/s. Dan maksud torsi statis ini adalah untuk mengetahui seberapa besar kekuatan kincir / kemampuan kincir terhadap kecepatan angin.

b. Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan TSR 1. Tanpa beban tambahan

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR tanpa beban tambahan untuk tiga variasi ukuran sudu.

Gambar 4.2 menunjukkan hubungan antara Coeffisien of Power dengan Tip

Speed Ratio pada variasi tanpa beban tambahan. Berdasarkan grafik Tip Speed

Ratio, koefisien daya yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 1,62 % dan koefisien daya terkecil diperoleh pada ukuran sudu 20x24 yaitu 0,71 %.

2. Beban tambahan 8 watt

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR dengan beban 8 watt untuk tiga variasi ukuran sudu.

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

Cp

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35

(75)

Gambar 4.3 menunjukkan hubungan antara Coeffisien of Power dengan Tip

Speed Ratio pada variasi beban tambahan 8 watt. Berdasarkan grafik Tip Speed

Ratio, koefisien daya yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 1,84 % dan koefisien daya terkecil diperoleh pada ukuran sudu 20x24 yaitu 0,65 %.

3. Beban tambahan 16 watt

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR dengan beban 16 watt untuk variasi tiga ukuran sudu.

Gambar 4.4 menunjukkan hubungan antara Coeffisien of Power dengan Tip

Speed Ratio pada variasi beban tambahan 16 watt. Berdasarkan grafik Tip Speed

Ratio, koefisien daya yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 1,91 % dan koefisien daya terkecil diperoleh pada ukuran sudu 20x24 yaitu 0,54 %.

4. Beban tambahan 24 watt

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR dengan beban 24 watt untuk variasi tiga ukuran sudu.

0,00

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

Cp

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

(76)

Gambar 4.5 menunjukkan hubungan antara Coeffisien of Power dengan Tip

Speed Ratio pada variasi beban tambahan 16 watt. Berdasarkan grafik Tip Speed

Ratio, koefisien daya yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 1,95 % dan koefisien daya terkecil diperoleh pada ukuran sudu 20x24 yaitu 0,54 %.

5. Beban tambahan 32 watt

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR dengan beban 32 watt untuk variasi tiga ukuran sudu.

Gambar 4.6 menunjukkan hubungan antara Coeffisien of Power dengan Tip

Speed Ratio pada variasi beban tambahan 32 watt. Berdasarkan grafik Tip Speed

Ratio, koefisien daya yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 1,88 % dan koefisien daya terkecil diperoleh pada ukuran sudu 20x24 yaitu 0,69 %. c. Grafik hubungan daya poros dengan kecepatan angin

1. Tanpa beban tambahan

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin tanpa beban tambahan untuk tiga variasi ukuran sudu.

0,00

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

(77)

Gambar 4.7 menunjukkan hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin pada variasi tanpa beban tambahan. Berdasarkan grafik diperoleh, daya poros yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 1,92 watt pada kecepatan angin 7,8 m/s dan daya poros terkecil diperoleh pada ukuran sudu 20x24 yaitu 0,33 watt pada kecepatan angin 6,5 m/s.

2. Beban tambahan 8 watt

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin dengan beban tambahan 8 watt untuk tiga variasi ukuran sudu.

Gambar 4.8 menunjukkan hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin pada variasi tanpa beban tambahan. Berdasarkan grafik diperoleh, daya poros yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 2,18 watt pada kecepatan angin 7,8 m/s dan daya poros terkecil diperoleh pada ukuran sudu 20x24 yaitu 0,30 watt pada kecepatan angin 6,5 m/s.

(78)

3. Beban tambahan 16 watt

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin dengan beban tambahan 16 watt untuk tiga variasi ukuran sudu.

Gambar 4.9 menunjukkan hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin pada variasi tanpa beban tambahan. Berdasarkan grafik diperoleh, daya poros yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 2,26 watt pada kecepatan angin 7,8 m/s dan daya poros terkecil diperoleh pada ukuran sudu 20x24 yaitu 0,25 watt pada kecepatan angin 6,5 m/s.

4. Beban tambahan 24 watt

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin dengan beban tambahan 24 watt untuk tiga variasi ukuran sudu.

(79)

kecepatan angin 7,8 m/s dan daya poros terkecil diperoleh pada ukuran sudu 20x24 yaitu 0,25 watt pada kecepatan angin 6,5 m/s.

5. Beban tambahan 32 watt

Gambar 4.11 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin dengan beban tambahan 32 watt untuk tiga variasi ukuran sudu.

Gambar 4.11 menunjukkan hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin pada variasi tanpa beban tambahan. Berdasarkan grafik diperoleh, daya poros yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 2,23 watt pada kecepatan angin 7,8 m/s dan daya poros terkecil diperoleh pada ukuran sudu 20x24 yaitu 0,32 watt pada kecepatan angin 6,5 m/s.

4.4 Pembahasan

Pada penelitian ini diketahui cara kerja sudu adalah membuka dan mengatup secara otomatis yang bekerja dengan adanya tiupan angin. Saat posisi sudu terbuka berarti itulah sudu yang menerima angin dan pada saat posisi sudu mengatup memiliki tujuan untuk mengurangi rugi-rugi pada saat kincir angin berputar karena melawan arah angin.

(80)

Diperoleh data dari hasil penelitian, dilihat untuk daya dan koefisien daya terlebih dahulu. Daya poros yang dihasilkan tergolong kecil, yaitu maksimal diperoleh 2,38 watt pada kecepatan angin 7,8 m/s dengan ukuran sudu 30x24. Dan untuk koefisien daya (CP) terbesarnya diperoleh 2,45 % pada kecepatan angin 6,4 m/s dengan ukuran sudu 30x24.

Untuk perhitungan TSR dan koefisien daya diperoleh koefisien daya terbesar adalah 2,45 % pada TSR 0,31 dengan ukuran sudu 30x24 dan pada kecepatan angin 6,4 m/s. Nilai TSR sangat dipengaruhi oleh jari-jari kincir angin.

Terdapat banyak faktor yang dapat menentukan besar kecilnya nilai daya pada kincir. Salah satunya adalah mengurangi rugi rugi gesekan dengan mengganti bantalan yang sudah seret. Poros kincir yang oleng juga mempengaruhi, karena putaran kincir yang dihasilkan tidak stabil. Sudut yang ditentukan pada saat mengatup juga mempengaruhi, karena berpengaruh terhadap besar kecilnya permukaan yang diterima angin.

Putaran poros (rpm) yang diperoleh relative kecil yaitu antara 11,9 rpm pada kecepatan angin 6,5 m/s (sudu 20x24) hingga 75,1 rpm pada kecepatan angin 7,8 m/s (sudu 30x24).

(81)

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Didapat kesimpulan yang merupakan data maksimal dari penelitian, bahwa : 1. Kincir angin dengan ukuran sudu 20 cm x 24 cm diperoleh torsi statis 0,95

Nm, daya 1,56 watt pada kecepatan angin 8 m/s, dan koefisien daya 1,78 % pada TSR 0,22.

2. Kincir angin dengan ukuran sudu 25 cm x 24 cm diperoleh torsi statis 1,20 Nm, daya 2,17 watt pada kecepatan angin 8 m/s, dan koefisien daya 2,02 % pada TSR 0,28.

3. Kincir angin dengan ukuran sudu 30 cm x 24 cm diperoleh torsi statis 1,56 Nm, daya 2,38 watt pada kecepatan angin 7,8 m/s, dan koefisien daya 2,17 % pada TSR 0,26.

4. Kincir angin dengan ukuran sudu 20 cm x 24 cm diperoleh efisiensi sistem 0,25 % pada kecepatan angin 8 m/s dan pada TSR 0,23.

5. Kincir angin dengan ukuran sudu 25 cm x 24 cm diperoleh efisiensi sistem 0,31 % pada kecepatan angin 8 m/s dan pada TSR 0,28.

6. Kincir angin dengan ukuran sudu 30 cm x 24 cm diperoleh efisiensi sistem 0,33 % pada kecepatan angin 7,8 m/s dan pada TSR 0,33.

(82)

dipengaruhi oleh luas penampang sudu dan kecepatan angin. Berarti semakin besar luas penampang sudu yaitu pada ukuran 30 cm x 24 cm dan kecepatan angin mencapai maksimal yaitu 8 m/s, maka nilai koefisien daya dan efisiensi sistem akan semakin naik.

5.2 SARAN

Beberapa hal penting yang bisa menjadi saran untuk penelitian berikutnya : 1. Jika ingin melakukan penambahan sekat, sebaiknya digunakan bahan yang

lebih ringan untuk mencegah penambahan berat yang berpengaruh terhadap putaran poros.

2. Bantalan bearing wajib dicek, untuk menghindari bearing seret sehingga poros tidak berputar maksimal.

3. Dalam pembuatan kincir, poros pada kincir harus lurus jangan sampai bengkok sedikit. Karena putaran poros nanti tidak akan stabil.

(83)

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W, 2004, Penggerak Mula Turbin : Turbin Angin, ITB Press : Bandung.

Boyle, G, 2004, Renewable Energy, Oxford university Press : New York.

Chua. “How Darrieus rotor works technically”. windturbine-analysis, 6 November 2002. Juni 2010.

Jamil, Faisal. “Pembangkit listrik tenaga angin menjadi solusi”. alpensteel.com, 2010, Artikel 103. Juni 2010.

Lohat, Alexander. “Energi kinetik”. Guru muda.com, 7 Oktober 2008, Rumus energi kinetik. Juni 2010.

Mower, Stephen. “Vertical axis wind turbines”. newhomewindpower.com, 2009, picture of vertical windmill. Juni 2010.

Subastian, Yopi. ”Ayo kita coba mengenal turbin”. Blogspot.com, 6 Januari 2010. Juni 2010.

Daftar pembangkit listrik di Indonesia”. Wikipedia, 12 Agustus 2010, MediaWiki.

Juni 2010.

“Energy from the wind”. practicalaction.org. 20 November 2008, grafik

perbandingan Cp dan TSR. Juni 2010.

“Pembangkit listrik tenaga angin”. Wordpress.com, 5 Maret 2008, cara kerja kincir

angin. Juni 2010.

Sembilan Miliar Ton CO2 Batubara Cemari Atmosfir Setiap Tahun". Antara news

online, 30 Mei 2007, Warta Bumi. Juni 2010 .

(84)
(85)
(86)
(87)
(88)
(89)
(90)
(91)
(92)
(93)
(94)
(95)
(96)
(97)
(98)
(99)
(100)

Gambar

Gambar 2.4 Gaya pada setiap blade
Gambar 2.5 Grafik Betz limit
Gambar 3.1. Bagian-bagian kincir angin poros vertical
Gambar 3.3  Beaaring 6202z
+7

Referensi

Dokumen terkait

Apabila dalam Dokumen Pelaksanaan Anggaran (DPA) APBD Tahun Anggaran 2012 yang telah disyahkan dananya tidak tersedia dan tidak cukup tersedia dan/atau melampaui

Rapat yang dipimpin oleh Kasubdit Informasi dan Sosialisasi Tata Ruang dan Pertanahan Bappenas, diselenggarakan di Ruang Rapat Bappeda Provinsi Gorontalo pada tanggal 4 Juni

Data hasil uji aktivitas antioksidan tersebut didukung oleh hasil uji kualitatif yang menunjukkan bahwa ekstrak metanol batang tumbuhan paku Nephrolepis radicans

Tindakan ini adalah sebagai bentuk perlawanan yang mereka tunjukkan terhadap adanya eksternalisasi dari masyarakat (di luar penyandang disabilitas) yang beranggapan bahwa

backpropagation dapat digunakan untuk pengenalan pola motif batik Pekalongan dengan nilai akurasi masing-masing motif batik adalah motif batik kawung buketan 88,07%,

Dari fungsi keanggotaan di atas dapat di lihat bahwa anggota dari sedikit memiliki domain [0 15], dimana x merupakan input yang akan di berikan nantinya, semakin besar

Dengan diterapkanya manajemen pendidikan kecakapan hidup vokasional ( life skill vocational ) agar pesantren Baitul Hidayah Bandung mampu memberikan bekal dasar dan

Penulis sangat bersyukur karena dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Analisis Zat Pewarna Rhodamin B pada Cendol yang dijual Di Pasar Wilayah Surakarta.”