Unjuk kerja kincir angin model american multi-blade tiga belas sudu dari bahan aluminium dengan tiga variasi pitch angle.

INTISARI

Perkembangan teknologi dan industri yang semakin pesat membuat kebutuhan akan energi sekarang ini sangat diperlukan oleh setiap warga masyarakat di negara maju dan negara berkembang. Penggunaan energi terus bertambah karena kebutuhan masyarakat yang terus meningkat tidak dapat diimbangi dengan pasokan sumber energi yang sudah ada. Kincir angin adalah sebuah alat yang dirancang agar mampu memanfaatkan energi kinetik angin kemudian mengubah energi kinetik tersebut menjadi energi mekanik. Penelitian ini ditujukan untuk mendapatkan nilai Cp maksimal dan tsr optimal dari model

kincir angin American Multi-Blade dengan tiga variasi pitch angle.

Model kincir angin yang digunakan dalam penelitian ini memiliki 13 sudu berbahan dasar aluminium berdiameter 80 cm. Penelitian ini dilakukan untuk tiga variasi pitch angle sudu yakni: 10o, 20o, dan 30o. Kincir angin diuji dengan

menggunakan wind tunnel. Alat - alat ukur dalam pengujian, antara lain :

tachometer berfungsi untuk mengukur putaran kincir, anemometer berfungsi

untuk mengukur kecepatan angin dan neraca pegas mengukur beban pengimbang yang diberikan pada kincir angin.

Dari data perhitungan didapatkan nilai Cp maksimal dan tsr optimal pada

setiap variasi. Model kincir angin dengan pitch angle 10o menghasilkan Cp

maksimal 5,11% pada tsr optimal 0,8. Model kincir angin dengan pitch angle 20o memberikan Cp maksimal 13,96% pada tsr optimal 1,02. Model kincir angin

dengan pitch angle 30o menghasilkan Cp maksimal 16,6% pada tsr optimal 0,67.

Dengan demikian model kincir angin terbaik adalah model kincir angin yang memiliki pitch angle 30o dengan nilai Cp maksimal 16,6% pada tsr optimal 0,67.

i

A KINCIR ANGIN MODEL AMERIC

GA BELAS SUDU DARI BAHAN ALU

ENGAN TIGA VARIASI PICTH ANGLE

SKRIPSI

ajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan encapai derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin

Diajukan oleh :

DIMAS CHRISTIAN NUGROHO NIM : 115214034

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

ii

THE PERFORMANCE OF THIRTEEN BLADES AMERICAN

MULTI-BLADE WINDMILL MADE FROM ALUMINIUM

WITH THREE PITCH ANGLE VARIATIONS

FINAL PROJECT

Presented as partial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

by :

DIMAS CHRISTIAN NUGROHO 115214034

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY

vii

INTISARI

Perkembangan teknologi dan industri yang semakin pesat membuat kebutuhan akan energi sekarang ini sangat diperlukan oleh setiap warga masyarakat di negara maju dan negara berkembang. Penggunaan energi terus bertambah karena kebutuhan masyarakat yang terus meningkat tidak dapat diimbangi dengan pasokan sumber energi yang sudah ada. Kincir angin adalah sebuah alat yang dirancang agar mampu memanfaatkan energi kinetik angin kemudian mengubah energi kinetik tersebut menjadi energi mekanik. Penelitian ini ditujukan untuk mendapatkan nilai Cp maksimal dan tsr optimal dari model

kincir angin American Multi-Blade dengan tiga variasi pitch angle.

Model kincir angin yang digunakan dalam penelitian ini memiliki 13 sudu berbahan dasar aluminium berdiameter 80 cm. Penelitian ini dilakukan untuk tiga variasi pitch angle sudu yakni: 10o, 20o, dan 30o. Kincir angin diuji dengan

menggunakan wind tunnel. Alat - alat ukur dalam pengujian, antara lain :

tachometer berfungsi untuk mengukur putaran kincir, anemometer berfungsi

untuk mengukur kecepatan angin dan neraca pegas mengukur beban pengimbang yang diberikan pada kincir angin.

Dari data perhitungan didapatkan nilai Cp maksimal dan tsr optimal pada

setiap variasi. Model kincir angin dengan pitch angle 10o menghasilkan Cp

maksimal 5,11% pada tsr optimal 0,8. Model kincir angin dengan pitch angle 20o memberikan Cp maksimal 13,96% pada tsr optimal 1,02. Model kincir angin

dengan pitch angle 30o menghasilkan Cp maksimal 16,6% pada tsr optimal 0,67.

Dengan demikian model kincir angin terbaik adalah model kincir angin yang memiliki pitch angle 30odengan nilai Cpmaksimal 16,6% pada tsr optimal 0,67.

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala

kemudahan dan kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan

Skripsi ini. Penulisan Skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mencapai gelar sarjana S-1 pada program studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma.

Dalam menyelesaikan Skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan,

arahan dan dorongan dari banyak pihak. Dalam kesempatan ini penulis

menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma.

3. Ir. Rines, M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi.

4. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.

5. Yohanes Suyono dan Catharina Karsini selaku orang tua dari penulis, Regina

Fika, Stephanus Kresna dan Agatha Ria selaku saudara dari penulis yang telah

memberi dukungan dari berbagai aspek selama menyelesaikan penulisan

Skripsi ini.

6. Seluruh Dosen dan Staf Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada

x

1.1. Latar Belakang Masalah ...1

1.2. Rumusan Masalah ...2

1.3. Tujuan Penelitian ...3

1.4. Manfaat Penelitian ...3

1.5. Batasan Masalah ...3

BAB II DASAR TEORI ...5

2.1 Konsep Dasar Angin ...5

2.2 Pengertian Kincir Angin ...5

2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal ...6

2.2.2 Jenis Kincir Angin Poros Horisontal ...7

2.2.3 Kincir Angin Poros Vertikal ...8

2.2.4 Jenis Kincir Angin Poros Vertikal ...9

2.3 Grafik Hubungan Antara CpTerhadap tsr ... 11

2.4 Rumus Perhitungan ... 11

2.4.1 Energi Kinetik ...11

2.4.2 Daya Angin...12

xi

2.4.4 Daya Kincir Angin ...13

2.4.5 Tip Speed Ratio...14

2.4.6 Koefisien Daya (Cp) ...15

BAB III METODE PENELITIAN ... 16

3.1 Tempat Penelitian ...16

3.2 Metode Penelitian ...16

3.3 Peralatan Pengujian...17

3.4 Langkah Pembuatan Kincir Angin...19

3.5 Prosedur Penelitian ...21

3.6 Variabel yang Diukur...23

3.7 Variabel yang Dihitung...23

3.8 Diagram Alir ...24

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN ...25

4.1 Data Hasil Percobaan ...25

4.2 Perhitungan Data...28

4.2.1 Perhitungan Daya Angin ...28

4.2.2 Perhitungan Torsi... 29

4.2.3 Perhitungan Daya Kincir... 29

4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya ... 29

4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio... 30

4.3 Data Hasil Perhitungan ...30

4.4 Grafik Hasil Perhitungan Data dan Pembahasan... 34

4.5 Grafik Hubungan Antara Cpdan tsr Dari Tiga Variasi Pitch Angle ... 41

BAB V PENUTUP... 42

5.1 Kesimpulan... 42

5.2 Saran... 42

xii

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Kincir angin Propeler ... 7

Gambar 2.2 Kincir angin American multi-blade... 8

Gambar 2.3 Kincir angin Propeler Ducth Four Arm... 8

Gambar 2.4 Kincir angin Savonius ... 10

Gambar 2.5 Kincir angin Darrieus ... 10

Gambar 2.6 Grafik hubungan antara Cpdan tsr dari beberapa jenis kincir ... 11

Gambar 3.1 Terowngan angin... 17

Gambar 3.2 Fan blower ... 18

Gambar 3.3 Anemometer ... 18

Gambar 3.4 Takometer ... 18

Gambar 3.5 Neraca pegas ... 19

Gambar 3.6 Sistem pengereman ... 19

Gambar 3.7 Sudu kincir angin ... 20

Gambar 3.8 Mesin penekuk plat ... 21

Gambar 3.9 Kincir angin yang diuji dalam penelitian ... 21

Gambar 4.10 Skema pengujian ... 22

Gambar 4.11 Diagram alir ... 24

Gambar 4.12 Grafik hubungan antara Putaran kincir (n) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 10opada kecepatan angin rerata 8,58 m/s ... 34

Gambar 4.13 Grafik hubungan antara Daya Kincir (Pout) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 10opada kecepatan angin rerata 8,56 m/s ... 35

xiii

Gambar 4.15 Grafik hubungan antara Putaran Kincir (n) dengan Torsi (T)

untuk pitch angle 20opada kecepatan angin rerata 8,58 m/s ... 37 Gambar 4.16 Grafik hubungan antara Daya kincir ( Pout) dengan Torsi (T)

untuk pitch angle 20opada kecepatan angin rerata 8,58 m/s ... 37 Gambar 4.17 Grafik hubungan antara Koefisien daya (Cp) dengan Tip speed

ratio (tsr) untuk pitch angle 20o... 38 Gambar 4.18 Grafik hubungan antara Putaran Kincir (n) dengan Torsi (T)

untuk pitch angle 30opada kecepatan angin rerata 8,55 m/s ... 39 Gambar 4.19 Grafik hubungan antara Daya kincir (Pout) dengan Torsi (T)

untuk pitch angle 30opada kecepatan angin rerata 8,55 m/s ... 40 Gambar 4.20 Grafik hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip speed

ratio (tsr) untuk pitch angle 30o... 40 Gambar 4.21 Grafik gabungan Koefisien daya (Cp) dan tip speed ratio (tsr)

xiv

DAFTAR TABEL

Hal

Table 4.1 Data hasil percobaan kincir angin pitch angle10o... 25

Table 4.2 Data hasil percobaan kincir angin pitch angle 20o... 26

Table 4.3 Data hasil percobaan kincir angin pitch angle 30o... 27

Tabel 4.4 Tabel pendukung perhitungan... 28

Tabel 4.5 Data perhitungan kincir angin pitch angle 10o... 31

Tabel 4.6 Data perhitungan kincir angin pitch angle 20o... 32

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi dan industri yang semakin pesat membuat

kebutuhan akan energi sekarang ini sangat diperlukan oleh setiap warga

masyarakat di negara maju dan negara berkembang. Penggunaan energi terus

bertambah karena kebutuhan masyarakat yang terus meningkat tidak dapat

diimbangi dengan pasokan sumber energi yang sudah ada. Sumber energi yang

banyak digunakan sekarang ini merupakan sumber energi yang berasal dari fosil

Kebutuhan akan energi fosil menjadi semakin besar, penggunaan energi fosil

secara terus menerus menyebabkan semakin menipisnya pasokan sumber

energi fosil yang telah ada. Menurut Kementerian Energi dan Sumber Daya

Mineral Direktorat Jenderal Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi

(EBTKE), sumber daya energi di Indonesia dan dunia semakin menipis, dimana

energi menjadi semakin langka dan semakin mahal dengan pertumbuhan

konsumsi energi rata-rata 7% setahun. Dalam ilmu Energi Terbarukan muncul

adanya ide untuk dapat menghasilkan energi alternatif yang tidak habis untuk

pemanfaatan dalam skala besar.

Indonesia memiliki banyak sumber energi alternatif salah satu contohnya

energi angin. Angin akan lebih mudah untuk didapatkan karena letak geografis

Indonesia sebagai negara kepulauan yang memiliki garis pantai sangat panjang,

sehingga membuat wilayah – wilayah di Indonesia memiliki pontensi yang besar

tersedia di alam dan tidak akan habis dimanfaatkan untuk dikonversi menjadi

energi listrik. Untuk mendapatkan energi listrik maka diperlukan sebuah alat

yang. Alat yang digunakan untuk menunjang terjadinya energi terbarukan dari

alam terutama angin adalah kincir angin. Pada pengujian untuk bahan tugas akhir

ini penulis mengambil topik tentang kincir angin model American multi-blade

dengan bahan aluminium sebagai sudu dan tutup pipa paralon sebagai hub. Kincir

angin jenis ini banyak digunakan karena mampu berputar pada kecepatan angin

yang rendah. Untuk mendapatkan nilai Cp maksimal dan tsr optimal jumlah sudu

yang digunakan 13 dengan variasi kemiringan sudut atau pitch angle sudu 10o,20o

dan 30o.

1.2 Rumusan masalah

Dari uraian latar belakang diatas ada beberapa masalah yang akan diteliti

dalam Skripsi ini adalah :

1. Kebutuhan masyarakat terhadap energi yang semakin pesat seiring

berkembangnya teknologi dan industri.

2. Indonesia merupakan daerah yang memiliki potensi besar untuk

mengembangkan pemanfaatan sumber daya tenaga angin, tetapi belum

dikembangkan secara optimal.

3. Perlu diketahui nilai- nilai Cp dan tsr untuk beberapa pitch angle sudu

1.3 Tujuan Penelitian

Dari penelitian kincir angin ada beberapa tujuan diantaranya :

1. Merancang dan membuat model kincir angin American multi-blade

dengan jumlah sudu 13 dari bahan aluminium.

2. Mengetahui nilai koefisien daya (Cp) dan tips speed ratio (tsr) untuk

tiga variasi pitch angle sudu, yakni : 10o, 20odan 30o.

3. Mendapatkan nilai Cpdan tsr terbaik dari salah satu variasi pitch angle

sudu model kincir angin yang diteliti.

1.4 Manfaat Penelitian

Dalam pengujian kincir angin ini ada beberapa manfaat yang akan didapat,

diantaranya :

1. Mengembangkan pengetahuan tentang pemanfaatan sumber energi dari

alam (tenaga angin).

2. Memperluas dan menambah pengetahuan tentang pembuatan kincir

angin American multi-blade dengan bahan aluminium.

3. Mengetahui unjuk kerja kincir angin model American multi-blade

untuk dijadikan referensi bagi masyarakat yang membutuhkan.

1.5 Batasan Masalah

Pembuatan kincir angin dengan memperhatikan batasan –batasan sebagai

berikut :

1. Kincir angin yang digunakan adalah model American multi-blade

2. Variasi pitch angle sudu model kincir angin yang diteliti adalah 10o, 20odan 30o.

3. Nilai Cpmaksimal dan tsr optimal untuk setiap variasi pitch angle sudu

5 BAB II DASAR TEORI 2.1 Konsep Dasar Angin

Sejak dahulu, energi angin telah banyak dimanfaatkan oleh manusia. Bangsa

eropa sejak sembilan ratus tahun yang lalu telah memanfaatkan energi angin untuk

menggerakan kapal – kapal layar. Sebagaimana diketahui, pada dasarnya angin

merupakan udara yang bergerak secara horisontal melintasi permukaan bumi.

Angin muncul dikarenakan oleh rotasi bumi dan disertai perbedaan tekanan udara

disuatu kawasan. Semua jenis angin selalu bergerak dari tempat bertekanan tinggi

ke tempat bertekanan rendah.

Pada dasarnya angin bertiup di semua daerah di permukaan bumi, baik

didaerah pegunungan, pantai, lembah, dan bukit. Beberapa contoh daerah yang

memiliki kecepatan angin yang cukup tinggi antara lain seperti daerah lepas

pantai, padang pasir dan padang rumput.

2.2 Pengertian Kincir Angin

Kincir angin adalah sebuah alat yang dirancang agar mampu memanfaatkan

energi kinetik angin kemudian mengubah energi kinetik tersebut menjadi energi

mekanik. Dari proses itu memberikan kemudahan berbagai kegiatan manusia yang

memerlukan tenaga besar seperti, memompa air untuk mengairi sawah atau

menggiling biji-bijian. Kincir angin banyak ditemukan di eropa dan amerika utara.

Secara umum kincir angin digolongkan menjadi dua jenis menurut arah porosnya,

2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal

Kincir Angin Poros Horisontal adalah kincir angin yang memiliki poros

rotor sejajar dengan permukaan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah

angin. Kincir angin poros horisontal ini memiliki jumlah sudu lebih dari dua,

kincir angin ini dapat berputar dikarenakan adanya gaya aerodinamis yang

bekerja pada sudu kincir. Kincir angin poros horisontal memiliki beberapa

kelebihan dan kekurangan.

Beberapa kelebihan kincir angin poros horisontal yang dimiliki,

dibandingkan dengan kincir angin poros vertikal:

1. Memiliki faktor keamanan yang lebih baik karena posisi sudu yang berada

diatas menara.

2. Menara yang tinggi memungkinkan turbin mendapatkan angin yang smooth

dan kuat.

3. Dapat ditempatkan pada landasan yang tidak datar.

Walaupun memiliki beberapa kelebihan, namun kincir angin poros

horisontal juga memiliki beberapa kekurangan. Kekurangan yang dimiliki oleh

kincir angin poros horisontal, antara lain:

1. Menara yang tinggi serta ukuran sudu panjang, membuat kincir jenis ini sulit

untuk diangkut dan juga memerlukan biaya yang lebih besar untuk

pemasanganya.

2. Perlu adanya mekanisme tambahan untuk menyesuaikan dengan arah angin

3. Ketinggian turbin dapat membahayakan keamanan pesawat yang terbang

rendah.

2.2.2 Jenis kincir angin poros horisontal

Beberapa jenis kincir angin poros horisontal yang sudah umum dikenal dan

banyak dikembangkan, seperti berikut :

1. Kincir Angin Propeler

Kincir angin jenis ini biasanya memiliki jumlah sudu 3 atau lebih.

Digunakan dalam pembangkit listrik skala besar. Seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 2.1.

Gambar 2.1 kincir angin Propeler

(Sumber : zmpulungan.wordpress.com, diakses 24 Februari 2015)

2. Kincir Angin American multi-blade

Kincir angin jenis ini merupakan kincir angin dengan jumlah sudu banyak,

biasanya jumlah sudunya memenuhi 1 lingkaran penuh. Dapat berputar pada

Gambar 2.2 Kincir Angin American multi-blade (Sumber : news.okezone.com, diakses 20 Februari 2015)

3. Kincir angin Propeler Dutch four arm

Kincir angin jenis ini merupakan kincir angin yang biasanya ditemukan di

daratan Belanda sebagai pembangkit listrik. Seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 2.3

Gambar 2.3 Kincir Angin Propeler Ducth Four Arm (sumber : www. pd4pic.com, diakses 27 Maret 2015)

2.2.3 Kincir Angin Poros Vertikal

Kincir angin poros vertikal atau Vertical Axis Wind Turbin (VAWT)

adalah salah satu kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah

angin atau dengan kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin

Ada beberapa kelebihan kincir angin poros vertikal yang dimiliki jika

dibandingkan dengan kincir angin poros horisontal. Kelebihan yang dimiliki

kincir angin poros vertikal, antara lain:

1. Tidak membutuhkan struktur menara yang tinggi.

2. Bila ada kerusakan pada sudu kincir lebih mudah diperbaiki.

3. Dapat menerima angin dari segala arah.

Meskipun memiliki banyak kelebihan, kincir angin poros vertikal juga

memiliki kekurangan. Kekurangan yang dimiliki oleh kincir angin poros vertikal,

seperti berikut:

1. Tinggi dan swept area lebih terbatas dibandingkan dengan poros horisontal.

2. Memerlukan permukaan yang relatif datar sehingga tidak cocok didirikan di

tempat- tempat yang terlalu curam.

3. Karena umumnya dipasang dekat dengan permukaan tanah, kualitas angin

yang diterima kurang bagus.

2.2.4 Jenis kincir angin poros vertikal

Berikut ini adalah beberapa contoh jenis kincir angin poros vertikal yang

secara umum sudah dikenal dan banyak dikembangkan oleh masyarakat, seperti

berikut :

1. Kincir Angin Savonius.

Kincir angin jenis ini merupakan salah satu kincir angin poros vertikal yang

banyak diaplikasikan oleh masyarakat. Kincir angin jenis ini dapat digunakan di

Gambar 2.4 Kincir Angin Savonius (Sumber : Gary L Jonhson wind energy systems)

2. Kincir Angin Darrieus.

Kincir angin jenis ini dapat menerima angin dari berbagai arah, tetapi lambat

untuk putaran awal. Kincir jenis ini, biasanya digabungkan dengan kincir angin

savonius karena putan awal yang berat. Kincir jenis ini dapat dilihat pada Gambar

2.5.

Gambar 2.5 Kincir Angin Darieus

2.3 Grafik Hubungan Antara CpTerhadap tsr

Menurut Albert Betz ilmuan Jerman, koefisien daya maksimal dari kincir

angin adalah sebesar 59%. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.6

Gambar 2.6 Grafik hubungan antara Cpdengan tsr dari beberapa jenis kincir.

(sumber : www. intechopen .com, diakses 20 Maret 2015)

2.4 Rumus Perhitungan

Berikut ini adalah rumus – rumus yang digunakan untuk melakukan

perhitungan dan analisis data yang diperoleh dari unjuk kerja kincir angin yang

diteliti.

2.4.1 Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dihasilkan oleh suatu benda dikarenakan

adanya gerakan. Energi kinetik dipengaruhi oleh kecepatan dan massa benda,

maka dapat dirumuskan sebagai berikut:

Ek= 0,5 m v2 (1)

Ek = energi kinetik (joule).

m = massa udara (kg).

v = kecepatan angin (m/s).

2.4.2 Daya Angin.

Daya angin (Pin) adalah daya yang dihasilkan oleh sudu kincir angin yang

diakibatkan oleh hembusan angin. Daya angin merupakan angin yang bergerak

persatuan waktu, sehingga dapat di tuliskan sebagai berikut:∙

P_in= 0,5ṁ v2 (2) dengan:

Pin= daya angin (watt).

ṁ = massa udara yang mengalir dalam waktu tertentu (kg/s).

v = kecepatan angin (m/s)

untuk mendapatkan nilaiṁ , maka dapat dirumuskan dengan:

ṁ =ρ A v (3)

dengan:

= massa jenis udara (kg/m3).

A = luas penampang yang membentuk lingkaran (m2).

Dengan menggunakan Persamaan (3), maka daya angin (Pin) dapat

dirumuskan menjadi:

Pin = 0,5 ( p A v ) v2

yang dapat disederhanakan menjadi :

2.4.3 Torsi.

Torsi (T) merupakan hasil perkalian antara jarak lengan Torsi dengan

gaya pembebanan yang diberikan pada kincir angin. Pada penelitian ini digunakan

mekanisme pengereman, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut:

T = F l

(5) dengan:

T = Torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros (N.m).

F = gaya pengimbang akibat pembebanan (N).

l

= jarak lengan Torsi ke poros (m).

2.4.4 Daya kincir angin.

Daya kincir angin (Pout) adalah daya yang dihasikan oleh kincir angin yang

dikarenakan adanya angin yang bergerak pada sudu kincir angin. Pada umumnya

dalam perhitungan untuk mendapatkan nilai daya pada gerak melingkar dapat

dituliskan sebagai berikut:

Pout = T ω (6)

dengan :

T = Torsi (N.m).

ω= kecepatan sudut ( rad/s).

nilai kecepatan sudut (ω) didapatkan dari rumus:

ω = rad/s

dengan ini untuk daya yang dihasilkan oleh kincir dapat dinyatakan dengan

Persamaan (7) yaitu:

(7)

dengan:

Pout= daya yang dihasilkan kincir angin (watt).

= putaran poros (rpm).

2.4.5 Tip Speed Ratio.

Tip speed ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu

kincir angin dengan kecepatan angin. sehingga tsrnya dapat dirumuskan dengan:

dengan:

r = jari–jari kincir (m).

= putaran poros (rpm).

v = kecepatan angin (m/s).

2.4.6 Koefisiensi Daya.

Koefisien daya (C_p) adalah pebandingan antara daya yang dihasilkan oleh

kincir (P_out) dengan daya yang dihasikan oleh angin (P_in), sehingga dapat

dirumuskan sebagai berikut:

Cp

=

Pout Pin

100% (9)

dengan:

Cp = koefisien daya (%).

P_out = daya yang dihasilkan oleh kincir (watt).

16 BAB III

METODE PENELITIAN 3.1 Tempat Penelitian

Pembuatan kincir angin ini telah dilakukan di Laboratorium Konversi Energi

Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata

Dharma.

3.2 Metode penelitian

Dalam melakukan penelitian kincir angin ini data – data yang diperlukan

dapat diperoleh melalui 3 metode yaitu:

1. Penelitian Kepustakaan.

Penelitian kepustakaan yaitu penelitian untuk landasan teori dari

tugas akhir ini dengan cara membaca literature – literature yang

berhubungan dengan penulisan topik pengujian.

2. Pembuatan Alat.

Pembuatan alat dilakukan untuk memberikan data dalam proses

penelitian. Alat yang diteliti pada pengujian kali ini adalah kincir angin

model American multi-blade.

3. Pengamatan langsung atau secara observasi.

Pengamatan secara langsung terhadap objek yang diteliti dalam hal

3.3 Peralatan Pengujian

Pada pengujian kincir angin model American multi-blade ini, ada beberapa

peralatan yang digunakan untuk mendapatkan karakteristik pada kincir angin.

Perlatan yang digunakan dalam penelitian sebagai berikut:

1. Terowongan Angin

Terowongan angin (wind tunnel) berfungsi sebagai tempat angin bergerak

dengan kecepatan tertentu dan juga sebagai tempat pengujian kincir angin.

Terowongan angin ditunjukkan pada Gambar 3.1

Gambar 3.1 Terowongan angin

2. Fan blower

Fan blower berfungsi untuk menghisap udara yang akan disalurkan ke

wind tunnel. Fan blower ditunjukkan pada Gambar 3.2

3. Anemometer.

Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin di dalam wind

tunnel. Anemometer dipasang pada bagian depan wind tunnel pada tempat yang

Gambar 3.2 Fan blower Gambar 3.3 Anemometer

4. Takometer

Takometer (tachometer) adalah alat yang digunakan untuk mengukur

kecepatan putaran poros kincir yang dinyatakan dalam satuan rpm

(revolutions per minute). Takometer ditunjukkan pada Gambar 3.4

Gambar 3.4 Takometer

5. Neraca Pegas

Neraca pegas digunakan untuk mengetahui nilai beban yang diberikan pada

Gambar 3.5 Neraca pegas

6. Sistem Pengereman

Sistem pengereman ini berfungsi sebagai pembebanan pada perputaran kincir

angin. Dalam hal ini pembebanan kincir angin berupa karet, karet tersebut

digunakan untuk menjepit lengan sistem pengereman sehingga menekan piringan

pada sistem pengereman. Sistem pengereman ditunjukkan pada Gambar 3.6

Gambar 3.6 Sistem pengereman

3.4 Langkah Pembuatan Kincir Angin

Dalam proses pembuatan kincir angin, ada beberapa tahapan yang harus

dilakukan, antara lain :

a. Plat aluminium 1 x 1 meter.

b. Tutup pipa paralon berdiameter 6 inch.

c. Pipa aluminium profil U.

d. Gerinda potong.

e. Gunting seng.

f. Spidol.

g. Bor.

h. Kikir.

i. Baut dan mur

j. Mesin penekuk plat.

2. Membuat gambar lingkaran dengan diameter 80 cm pada lembar

aluminium.

3. Memotong aluminium menggunakan gerinda untuk membuat sudu

kincir angin. Sudu kincir ditunjukkan pada Gambar 3.7

Gambar 3.7 Sudu kincir angin

berguna untuk mengencangkan sudu pada hub.

5. Memberi variasi pitch angle sudu 10o, 20odan 30odengan menggunakan mesin penekuk plat. Mesin penekuk plat ditunjukkan pada Gambar 3.8

Gambar 3.8 Mesin penekuk plat

6. Sudu dan pipa aluminium profil U dibaut pada hub.

7. Kincir angin siap untuk diuji.

Gambar 3.9 Kincir angin yang diuji dalam penelitian

3.5 Prosedur Penelitian

Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan data yang dibutuhkan dari kincir

Keterangan :

4. Memasang tali ya

pengereman.

5. Fan blower dinya

Gambar 4.0 Skema pengujian

n.

proses penelitian kincir angin ada beberapa taha

ncir angin di dalam wind tunnel.

nemometer pada terowongan di depan kinc

epatan angin.

aca pegas pada tempat yang telah di tentukan.

i yang menghubungkan antara neraca pegas deng

6. Untuk mendapatkan variasi beban gunakan karet. Karet ini berfungsi untuk

menjepit handle yang akan menekan piringan pada sistem pengereman

7. Mengukur kecepatan kincir angin menggunakan anemometer dan putaran

poros dengan mengunakan takometer dengan bersamaan sebanyak 3 kali

dalam setiap variasi pembebanan.

8. Mengamati dan mengambil data selama waktu yang telah ditentukan.

9. Untuk percobaan kincir angin dengan pitch angle berikutnya, kembali lagi

pada langkah 1 hingga 8.

3.6 Variabel yang Diukur

Dalam penelitian ini ada beberapa parameter yang diukur selama melakukan

proses pengujian ini adalah :

1. Kecepatan angin, v (m/s).

2. Gaya pengimbang, F (N).

3. Putaran kincir, n (rpm).

3.7 Variabel yang Dihitung

Untuk mendapatkan karakteristik dari kincir angin ada beberapa parameter

yang harus hitung adalah:

1. Daya angin, P_in( watt ) .

2. Torsi, T (N.m).

3. Daya kincir, P_out( watt ).

4. Koefisien daya, C_p( % ).

3.8. Diagram Alir.

Diagram alir ini menunjukan langkah kerja selama penelitian kincir angin

dari perancangan kincir hingga pembuatan laporan. Diagram alir ditunjukkan pada

Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Diagram alir

Pembuatan variasi pitch angle sudu 100,200dan 300

Pembuatan laporan Mulai

Perancangan kincir angin model American multi-blade 13 sudu

dengan bahan aluminium

Pengujian kicir angin dan pengambilan data

Pengolahan data

Analisa serta pembahasan data

25

BAB IV

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Percobaan.

Hasil percobaan model kincir angin American multi-blade dengan variasi

pitch angle 10o, 20o dan 30o. Data yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, dan Tabel 4.3.

Tabel 4.1 Data hasil percobaan kincir angin pitch angle10o

Tabel 4.1 merupakan data hasil percobaan kincir angin 13 sudu dengan

pitch angle 100. Dapat dilihat pada Table 4.1 bahwa putaran kincir yang dicapai adalah 332 rpm dan gaya pengimbang yang dapat dihasilkan kincir angin sebesar

Tabel 4.2 Data hasil percobaan kincir angin pitch angle 20o

Dapat dilihat pada Table 4.2 bahwa putaran yang dicapai sebesar 429 rpm

dan gaya pengimbang yang dapat dihasilkan kincir angin sebesar 98,1 N.

Tabel 4.3 Data hasil percobaan kincir angin pitch angle 30o

22 8,40 10,30 140

Tabel 4.3 merupakan data hasil percobaan kincir angin 13 sudu dengan

pitch angle 30o. dapat dilihat pada Table 4.3 bahwa putaran poros maksimal adalah 370 rpm dan gaya pengimbang maksimal yang dapat dihasilkan kincir

angin sebesar 10,79 N.

4.2 Perhitungan Data

Perhitungan data yang didapatkan dari hasil percobaan uji kerja kincir angin

dilakukan menggunakan beberapa asumsi untuk mempermudah dalam

perhitungan, yaitu sebagai berikut:

Tabel 4.4 Tabel pendukung perhitungan

4.2.1 Perhitungan Daya Angin

Pada perhitungan daya angin ini, data hasil percobaan yang dijadikan contoh

diambil dari hasil percobaan kincir angin dengan pitch angle 200 pada pembebanan yang ke 12, diketahui densitas udara (ρ) adalah sebesar 1,18 kg/m3 dan luas penampang (A) adalah 0,50 m2. Dari data hasil percobaan diperoleh kecepatan angin adalah sebesar 8,46 m/s. untuk mendapatkan nilai daya angin

dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Pin= 0,5

.

ρ . A .v3

= 0,5 . (1,18) . (0,50) . (8,46)3 = 179,36 watt

Diameter kincir 80 cm

Densitas udara 1,18 kg/m3 Panjang lengan Torsi 20 cm

4.2.2 Perhitungan Torsi

Dalam perhitungan Torsi ini, data hasil percobaan yang dijadikan contoh

diambil dari hasil percobaan kincir angin dengan pitch angle 200pada pembebanan ke 12. Dari data yang diperoleh, besaran gaya adalah (n) = 5,4 N dan jarak lengan

Torsi sebesar 0,11 m. untuk mendapatkan nilai Torsi dapat dihitung sebagai

berikut :

T = F . l

= (5,4) . (0,11)

= 1,08 N.m

4.2.3 Perhitungan Daya Kincir

Pada perhitungan daya kincir (Pout) ini, data hasil percobaan yang dijadikan

contoh diambil dari hasil percobaan kincir angin dengan pitch angle 200 pada pembebanan ke 12. Diperoleh kecepatan angin sebesar 8,46 m/s, putaran poros (n)

sebesar 237 rpm, dan Torsi sebesar 1,08 N.m. Untuk mendapatkan nilai daya

kincir dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Pout = T . ω

=1,08 . .

=1,08. .( )

4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya

Pada perhitungan koefisien daya ini, data hasil percobaan yang dijadikan

contoh diambil dari hasil percobaan kincir angin pitch angle 200pada pembebanan ke 12. Dari data hasil percobaan diperoleh besar nilai daya angin (Pin) adalah

179,36 watt dan nilai dari daya kincir angin (Pout) adalah sebesar 26,74 watt. Untuk

mendapatkan nilai koefisien daya (Cp) dapat dihitung dengan rumus sebagai

berikut :

Cp= 100 %

= ,

, 100 %

= 14,9 %

4.2.5 Perhitungan Tip speed ratio

Pada perhitungan tip speed ratio (tsr), data hasil percobaan yang dijadikan

contoh diambil dari hasil percobaan kincir angin pitch angle 20opada pembebanan ke 12. Dari data hasil percobaan diperoleh kecepatan sudut (rad/s) sebesar 24,78

rad/s, kecepatan angin sebesar 8,46 m/s dan jari- jari kincir angin (r) sebesar 0,4

m. Nilai tsr dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut :

tsr =

=

( , ). ( , )

,

4.3 Data Hasil Perhitungan

Pada pengujian model kincir angin American Multi-Blade dengan jumlah

sudu 13 dan variasi pitch angle 10o, 20o, dan 30o, diperoleh data – data hasil dari perhitungan, dapat dilihat pada Tabel 4.5 untuk variasi pitch angle 10o, Tabel 4.6 untuk variasi pitch angle 20o, dan Tabel 4.7 untuk variasi pitch angle 30o, seperti berikut:

Tabel .4.5 Data Perhitungan Kincir Angin Pitch Angle 10o

No Kecepatanangin, v (m/s)

2 8,78 306 0,10 32,01 200,95 3,14 1,46 1,6

3 8,57 273 0,20 28,62 186,45 5,62 1,34 3,0

4 8,57 237 0,29 24,85 186,45 7,31 1,16 3,9

5 8,58 213 0,39 22,27 187,32 8,74 1,04 4,7

6 8,46 189 0,49 19,83 179,36 9,73 0,94 5,4

7 8,71 159 0,59 16,62 195,96 9,78 0,76 5,0

8 8,54 129 0,69 13,54 184,93 9,30 0,63 5,0

9 8,49 91 0,78 9,49 181,49 7,45 0,45 4,1

10 8,43 31 0,86 3,21 177,66 2,77 0,15 1,6

Dari table perhitungan diatas, kincir angin ini mampu menghasilkan nilai

koefisien daya maksimal sebesar 5,4% pada tsr optimal 0,94. Kincir angin mampu

berputar dengan beban Torsi sebesar 0,88 N.m pada putaran kincir 15 rpm.

Tabel 4.6 Data Perhitungan Kincir Angin Pitch Angle 20o

No. Kecepatanangin, v (m/s)

2 8,80 400 0,10 41,89 202,10 4,11 1,90 2,0

3 8,78 380 0,20 39,79 200,95 7,81 1,81 3,9

4 8,66 368 0,29 38,57 192,83 1,.35 1,78 5,9

5 8,70 355 0,39 37,18 195,51 14,59 1,71 7,5

6 8,70 340 0,49 35,57 195,29 17,45 1,64 8,9

7 8,76 320 0,59 33,48 199,13 19,70 1,53 9,9

8 8,82 298 0,69 31,17 203,25 21,41 1,41 10,5

9 8,53 272 0,78 28,52 184,06 22,38 1,34 12,2

10 8,43 262 0,88 27,47 177,88 24,25 1,30 13,6

11 8,55 249 0,98 26,04 185,14 25,55 1,22 13,8

12 8,46 237 1,08 24,78 179,36 26,74 1,17 14,9

13 8,47 202 1,18 21,15 179,99 24,90 1,00 13,8

14 8,51 184 1,28 19,23 182,99 24,53 0,90 13,4

15 8,53 170 1,37 17,77 184,06 24,40 0,83 13,3

16 8,62 156 1,47 16,30 189,95 23,99 0,76 12,6

17 8,63 136 1,57 14,28 190,39 22,41 0,66 11,8

18 8,46 100 1,67 10,44 179,36 17,41 0,49 9,7

19 8,30 80 1,77 8,41 169,57 14,85 0,41 8,8

20 8,33 72 1,86 7,50 171,62 13,99 0,36 8,2

Dari table perhitungan data diatas, kincir angin ini mampu menghasilkan nilai

koefisien daya maksimal sebesar 14,9 % pada tsr optimal 1,17. Kincir angin

mampu berputar dengan beban Torsi sebesar 1,96 N.m pada putaran kincir 35 rpm.

Tabel 4.7 Data Perhitungan Kincir Angin Pitch Angle 30o

No.

2 8,84 358 0,10 37,45 204,87 3,67 1,69 1,8

3 8,66 343 0,20 35,92 192,38 7,05 1,66 3,7

4 8,64 324 0,29 33,96 191,50 10,00 1,57 5,2

5 8,67 313 0,39 32,81 193,50 12,88 1,51 6,7

6 8,68 295 0,49 30,86 193,94 15,14 1,42 7,8

7 8,55 283 0,59 29,64 185,36 17,44 1,39 9,4

8 8,71 273 0,69 28,62 195,74 19,66 1,32 10,0

9 8,65 261 0,78 27,37 192,16 21,48 1,27 11,2

10 8,61 249 0,88 26,11 189,07 23,05 1,21 12,2

11 8,63 243 0,98 25,48 190,61 25,00 1,18 13,1

12 8,39 230 1,08 24,09 175,36 25,99 1,15 14,8

13 8,47 220 1,18 23,04 180,21 27,12 1,09 15,0

14 8,52 211 1,28 22,06 183,20 28,13 1,04 15,4

15 8,66 209 1,37 21,89 192,83 30,06 1,01 15,6

16 8,59 196 1,47 20,53 187,97 30,20 0,96 16,1

17 8,54 184 1,57 19,23 184,71 30,19 0,90 16,3

18 8,52 173 1,67 18,15 183,63 30,27 0,85 16,5

19 8,45 164 1,77 17,21 178,93 30,39 0,81 17,0

20 8,36 156 1,86 16,34 173,28 30,45 0,78 17,6

21 8,44 143 1,96 15,01 178,30 29,45 0,71 16,5

22 8,43 132 2,06 13,86 177,45 28,55 0,66 16,1

Dari Table 4.7 kincir angin mampu menghasilkan nilai koefisien daya

maksimal sebesar 17,6 % pada tsr optimal 0,78. Kincir angin mampu berputar

dengan beban Torsi sebesar 2,16 N.m pada putaran kincir 111 rpm.

4.4 Grafik Hasil Perhitungan Data dan Pembahasan

Data yang telah diperoleh dari hasil perhitungan menggunakan Microsoft

Exel, kemudian diubah menjadi sebuah garfik agar dapat melihat hubungan Torsi

(T), Putaran kincir (n), Daya kincir angin (Pout), Koefisien daya (Cp), dan Tip

speed ratio (tsr) Grafik hubungan untuk setiap variasi pitch angle dapat dilihat

pada gambar berikut ini :

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara Putaran kincir (n) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 10opada kecepatan angin rerata 8,56 m/s

Pada Gambar 4.1, dapat dilihat bahwa nilai putaran poros maksimal yang

dapat dihasilkan kincir adalah sebesar 332 rpm. Sementara nilai Torsi optimal

disimpulkan bahwa hubungan putaran kincir dan Torsi berbanding terbalik. Hal

ini dapat diartikan bahwa putaran kincir akan berkurang jika beban yang diberikan

pada kincir semakin besar.

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara Daya Kincir (Pout) dengan Torsi (T)

untuk pitch angle 100pada kecepatan angin rerata 8,56 m/s

Dari data perhitungan untuk pitch angle 10o daya maksimal yang dicapai kincir angin adalah sebesar 9,78 watt pada beban Torsi 0,59 N.m. Pada Gambar

4.2 grafik hubungan antara daya kincir dan beban Torsi dapat dilihat persamaan

pendekatan Pout= -44,88 T2+ 43,55 T– 0,741. Persamaan pendekatan digunakan

untuk menentukan titik puncak dari grafik hubungan daya kincir dan Torsi. Dari

perhitungan persamaan pendekatan didapatkan nilai Pout sebesar 9,54 watt pada

Torsi sebesar 0,49 N.m.

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Koefisien daya (Cp) dengan Tip speed ratio (tsr) untuk pitch angle 10o

hubungan antara koefisien daya (Cp) dan Tip speed ratio unutk pitch angle

10o didapatkan nilai Cp maksimal sebesar 5,4 % pada tsr optimal 0,94. Didalam

Gambar 4.3 terdapat Persamaan pendekatan Cp = -8,46 tsr 2+ 13,58 tsr - 0,239.

Persamaan tersebut digunakan untuk menentukan titik puncak dari hubungan Cp

maksimal dan tsr optimal. Nilai Cp maksimal yang diperoleh dari Persamaan

pendekatan sebesar 5,11 % pada tsr optimal 0,8.

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara Putaran Kincir (n) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 20opada kecepatan angin rerata 8,58 m/s

C_p= -8,46 tsr2_{+ 13,58 tsr - 0,239}

Tip speed ratio, tsr

Pada Gambar 4.4, dapat dilihat bahwa nilai putaran kincir maksimal yang

dapat dihasilkan adalah sebesar 429 rpm. Sementara beban Torsi yang dapat

dicapai oleh kincir angin sebesar 1,96 N.m. Dari bentuk grafik diatas dapat

disimpulkan bahwa putaran kincir dan Torsi berbanding terbalik. Hal ini dapat

diartikan bahwa putaran kincir akan berkurang jika beban yang diberikan pada

kincir semakin bertambah.

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara Daya kincir ( Pout) dengan

Torsi (T) untuk pitch angle 20opada kecepatan angin 8,58 m/s

Dari data perhitungan untuk pitch angle 20o daya maksimal yang dicapai kincir angin adalah sebesar 26,74 watt pada beban Torsi 1,08 N.m. Pada Gambar

4.5 grafik hubungan antara daya kincir dan beban Torsi dapat dilihat persamaan

pendekatan Pout= -22,04 T2 + 48,21 T– 0,732. Persamaan pendekatan digunakan

untuk menentukan titik puncak dari grafik hubungan daya kincir dan Torsi. Dari

perhitungan persamaan pendekatan didapatkan nilai Pout sebesar 25,46 watt pada

Torsi sebesar 1,09 N.m.

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara Koefisien daya (Cp) dengan Tip speed ratio (tsr) untuk pitch angle 20o

Nilai Cp maksimal dan trs optimal yang didapatkan pada pitch angle 20o

adalah sebesar 14,9 % pada tsr optimal 1,17. Pada Gambar 4.6 dapat dilihat

Persamaan pendekatan Cp= -14,11tsr2+ 28,66 tsr + 0,593. Persamaan pendekatan

tersebut digunakan untuk menentukan titik puncak pada grafik. Dari persamaan

pendekatan didapatkan nilai Cpmaksimal sebesar 13,96 % pada tsr optimal 1,02.

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara Putaran Kincir (n) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 30opada kecepatan angin rerata 8,55 m/s

C_p= -14,11tsr2_{+ 28,66 tsr - 0,593}

Tip speed ratio, tsr

Dapat dilihat pada Gambar 4.7 bahwa nilai putaran kincir yang dapat

dihasilkan adalah sebesar 368 rpm. Sementara nilai Torsi yang dapat dicapai oleh

kincir angin sebesar 2,16 N.m. Dari grafik yang ditampilkan diatas dapat dilihat

bahwa putaran poros berbanding terbalik dengan Torsi. Hal ini dapat diartikan

bahwa putaran kincir akan berkurang jika beban yang diberikan pada kincir

semakin bertambah.

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara Daya kincir (Pout) dengan

Torsi (T) untuk pitch angle 30opada kecepatan angin rerata 8,55 m/s Dari data perhitungan untuk pitch angle 30o daya maksimal yang dicapai kincir angin adalah sebesar 30,75 watt pada beban Torsi 2,16 N.m. Pada Gambar

4.8 grafik hubungan antara daya kincir dan beban Torsi dapat dilihat persamaan

pendekatan Pout = -11,11 T 2 + 36,55 T – 0. Persamaan pendekatan digunakan

untuk menentukan titik puncak dari grafik hubungan daya kincir dan Torsi. Dari

perhitungan persamaan pendekatan didaptkan nilai Pout sebesar 30,06 watt pada

Torsi sebesar 1,64 N.m.

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip speed ratio (tsr) untuk pitch angle 30o

Nilai Cp maksimal dan tsr optimal yang dapat dicapai kincir angin dari data

perhitungan sebesar 17,6 % pada tsr optimal 0,78. Pada grafik dapat dilihat

Persamaan pendekatan Cp = -13,78 tsr2+ 18,7 tsr + 10,31. Persamaan pendekatan

tersebut digunakan unutuk mendapatkan titik puncak pada garik. Dari persamaan

pendekatan diatas didapatkan nilai Cp maksimal sebesar 16,6 % pada tsr optimal

0,67

4.5 Hubungan Antara Koefisien Daya dan Tip speed ratio Dari Tiga Variasi

Pitch Angle

Dari grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dan Tip speed ratio (tsr)

dengan variasi pitch angle 10o, 20odan 30o yang sudah ditampilkan diatas, dapat ditentukan kincir angin yang memiliki nilai Cp dan tsr paling baik. Berikut ini

merupakan grafik perbandingan Cpdan tsr dari tiga variasi.

Cp= -13,78tsr2+ 18,7tsr+ 10,31

Gambar 4.10 Gr

Pada Gambar 4.10

pitch angle 10o, 20oda

4.10 Grafik gabungan Koefisien daya (Cp) dan Tip spe

dengan variasi pitch angle 10o, 20o, dan 30o 4.10 menunjukkan grafik gabungan Cp dan tsr da

dan 30o. Dapat dilihat bahwa kincir angin den angin dengan koefisien daya dan tip spee

gan pitch angle 10o dan 20o. Kincir ang isien daya (Cp) maksimal sebesar 16,6 % pada

0,5 1 1,5 2

Tip speed ratio, tsr

p speed ratio (tsr)

o

sr dari kincir angin

engan pitch angle

speed ratio terbaik

ngin ini mampu

pada tip speed ratio

42 BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pengujian model kincir angin American multi-blade 13 sudu dari

bahan aluminium dengan variasi pitch angle 10o, 20o, dan 30o, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Telah berhasil dibuat model kincir angin American multi-blade 13 sudu

dari bahan aluminium berdiameter 80 cm dan diuji untuk mengetahui

unjuk kerjanya.

2. Model kincir angin dengan pitch angle 10o menghasilkan Cp maksimal

5,11% pada tsr optimal 0,8. Model kincir angin dengan pitch angle 20o memberikan Cp maksimal 13,96 % pada tsr optimal 1,02. Model kincir

angin dengan pitch angle 30omenghasilkan Cp maksimal 16,6 % pada tsr

optimal 0,67.

3. Model kincir angin terbaik adalah yang memiliki pitch angle sudu 30o dengan nilai Cpmaksimal 16,6% pada tsr optimal 0,67.

5.2 Saran

Setelah melakukan pengujian kincir angin model American Multi-blade 13

sudu dari bahan aluminium dengan variasi pitch angle 10o, 20o, dan 30o, Penulis ingin memberikan saran yang kiranya dapat berguna bagi yang meneliti kincir

angin model American multi-blade dengan memvariasikan lebih banyak pitch

44

DAFTAR PUSTAKA

Johnson, G.L. 2006. _“Wind Energy System_”. Wind Energi.

Pakpahan, S., 2003. Pemetaan Energi Angin Untuk Pemanfaatan dan Melengkapi

Peta Potensi SDA Indonesia. Lembaga Penerbangan dan Antariksa

Nasional, Jakarta.

Pudjanarsa, A., dan Nursuhud, D., 2008. Mesin Konversi Energi. Andi Offset,