B. 359 STUDI KARAKTERISTIK TURBIN ANGIN SAVONIUS BERTINGKAT DENGAN SUDUT 120 SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK ALTERNATIF
F. Gatot Sumarno*, Margana, Bella Musvika Devi, Dian Meitanti, Dicky Rizaldi, Emeralda Ivory S.
Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Semarang Jl. Prof H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275
*E-mail: fgatots@gmail.com Abstrak
Indonesia akan mengalami krisis energi jika terus menggunakan bahan bakar fosil sebagai pembangkit listrik secara terus menerus oleh sebab itu harus dicari alternatif pembangkit energi yang lain yaitu pembangkit energi terbarukan. Angin merupakan salah satu sumber energi yang dapat dimanfaatkan dalam menambah energi dimasa mendatang karean di Indonesia angin tersedi dalam jumlah yang melimpah. Sesuai dengan letak geografis yang strategis, Indonesia memiliki potensi angin yang melimpah. Oleh sebab itu dilakukan penelitiantentang Studi karakteristik Turbin angin Savonius tiga tingkat dengan sudut putar 120°yang merupakan inovasi teknologi turbin angin Savonius dengan menggunakan sudut putar 120o dimana sudut pada sudu turbin di rancang untuk mengetahui efisiensi perbandingan turbin angin Savonius dengan menggunakan sudut putar 120o dengan turbin angin Savonius sudut 0º. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat dua model dan melakukan uji kinerja turbin angin Savonius dan pengembangan turbin angin Savonius sudut 0º dengan menggunakan sudut putar 120o serta melakukan analisis kinerja turbin angin dengan kecepatan aliran angin tertentu. Tahapan metode yang dilakukan yaitu persiapan mencari literatur, perencanaan desain, pembuatan alat, pengujian, analisa data dan tahapan akhir. Dari hasil pengujian yang dilakukan didapatkan hasil bahwa turbin angin Savonius sudut 1200 pada kecepatan 6 m/s memiliki efisiensi yaitu 1,720 % bekerja pada putaran turbin 135,6 rpm. Sedangkan turbin angin Savonius pada kecepatan angin 6 m/s memiliki efisiensi tertinggi yaitu 4,341 % bekerja pada putaran turbin angin 100,2 rpm.
Kata Kunci: turbin angin; kecepatan angina; uji kinerja
PENDAHULUAN
Energi terbarukan merupakan cara alternatif dalam mengurangi konsumsi energi fosil yang digunakan sebagai pembangkit listrik di Indonesia. Energi fosil merupakan energi yang
1st National Conference of Industry, Engineering and Technology 2020, Semarang, Indonesia.
B. 360 tidak dapat diperbarui sehingga suatu saat akan habis. Indonesia akan mengalami krisis energi jika terus menggunakan bahan bakar fosil sebagai pembangkit listrik secara terus menerus tanpa di imbangi dengan pembangunan pembangkit energi terbarukan. Angin merupakan salah satu sumber energi yang dapat di perbarui dengan jumlah yang melimpah. Sesuai dengan letak geografis yang strategis, Indonesia memiliki potensi angin yang melimpah.Untuk meminimalisir penggunaan bahan bakar fosil, memanfaatkan energi angin dijadikan untuk menggerakkan turbin angin yang diberi generator sehingga dapat menghasilkan energi listrik, merupakan cara terbaik untuk menambah energi listrik. Awalnya turbin angin digunakan untuk membantu pekerjaan dalam bidang peggilingan padi.
Seiring berkembangnya teknologi turbin angin dapat digunakan sebagai pembangkit listrik. Jenis turbin angin yang cocok digunakan sebagai pembangkit listrik yaitu turbin jenis Sumbu Vertikal/Tegak (TASV) dengan poros/sumbu rotor utama yang di susun tegak lurus. Kelebihan turbin angin ini tidak perlu diarahkan ke arah hembusan angin. Sehingga dapat diletakkan di daerah yang memiliki kecepatan angin yang bervariasi. TASV terdiri dari berbagai jenis turbin angin, yang sebelumnya telah ditemukan desain turbin angin Gorlov (1995), Savonius (1931), Darrieus (1931) dan Jellyfish (2011). Setiap turbin tersebut memiliki bentuk yang berbeda-beda dengan bentuk perbedaan pada kontruksi sudu. Turbin Gorlov dengan kontruksi sudu airfoil, turbin Savonius dengan variasi jumlah sudu tangkapan angin yang besar serta kontruksi sudu yang pipih, kemudian turbin Darrieus dengan sudu di buat melengkung. Turbin angin Jellyfish berbentuk sudu menyerupai darrieus dan lengkung seperti Gorlov sehingga membentuk helix. Dengan rata-rata kecepatan angin di Indonesia yang rendah turbin angin Savonius merupakan turbin angin yang cocok digunakan. Akan tetapi desain turbin Savonius belum memiliki efesiensi yang bagus. Selain itu keluaran daya turbin juga belum maksimal. Dibutuhkan desain yang sesuai agar didapatkan keluaran daya yang memanfaatkan gerakan angin pada kecepatan rendah. Sehingga potensi angin dapat termanfaatkan dengan maksimal. Berdasarkan gagasan tersebut muncul suatu inovasi turbin angin Savonius bertingkat Harmony yang memiliki variasi sudut harmoni sehingga memungkinkan dapat menangkap sapuan angin rendah secara maksimal.
Pemanfaatan energi terbarukan (renewable energy) belum optimal dalam pemanfaatanya. Padahal energi terbarukan merupakan energi yang berkelanjutan (sustainable). Sehingga energi terbarukan dapat dikembangkan menjadi energi utama dalam pembangunannya. Untuk energi fosil yang bersifat tidak terbarukan (non-renewable energy) dan tidak berkelanjutan (unsustainanble) dapat disimpan menjadi energi cadangan. Untuk jangka
B. 361 panjang energi fosil tidak cocok sebagai energi utama akan tetapi dapat di simpan sebagai energi cadangan agar dapat di digunakan untuk generasi mendatang.
Energi terbarukan sangat melimpah potensinya di Indonesia seperti energi angin, energi panas bumi, energi air, energi surya dan energi gelombang air laut. Akan tetapi di Indonesia energi terbarukan ini belum termanfaatkan secara optimal. Padahal energi terbarukan merupakan energi yang ramah lingkungan dan peralatan yang dibutuhkan untuk pembuatannya tidak membutuhkan biaya yang banyak. Angin merupakan sumber energi terbarukan yang mudah penerapannya di masyarakat. Salah satu pemanfaatannya untuk mengkonversi energi angin menjadi energi listrik yaitu menggunakan kincir angin. Kincir angin bergerak akibat adanya angin (energi kinetik) yang dihubungkan dengan generator menjadi energi listrik. Maka dari permasalahan tersebut pemanfaatan energi angin secara optimal merupakan cara yang bijak untuk dapat di bangun secara konvensional.
Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga karena adanya perbedaan tekanan udara disekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah. Pemanasan oleh matahari, maka udara memuai. Tekanan udara yang telah memuai massa jenisnya menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun. Udara disekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah. Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Diatas tanah udara menjadi panas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini dikarenakan konveksi.
Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dan lain-lain. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda serta negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan istilah windmill. Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin.
Energi yang dihasilkan angin belum dapat langsung dipergunakan, oleh karena itu diperlukan mesin yang dapat mengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik sehingga dapat diteruskan menjadi energi listrik. Penggunaan turbin angin sebagai pembangkit energi listrik diawali pada akhir tahun 1890–an. Turbin angin ini khusus didesain untuk pembangkit energi listrik dan dibangun di Denmark. Turbin angin ini menyuplai energi listrik untuk daerah.
B. 362 Turbin angin merupakan sebuah alat yang digunakan dalam Sistem Konversi Energi Angin (SKEA). Turbin ini berfungsi merubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik berupa putaran poros. Putaran poros tersebut kemudian digunakan untuk beberapa hal sesuai dengan kebutuhan seperti memutar dinamo atau generator untuk menghasilkan listrik. Salah satu komponen utama dari turbin angin adalah rotor. Rotor ini berfungsi mengkonversi gerak linier arus angin menjadi gerak putar poros. Berdasarkan bentuk rotor, turbin angin dapat dibagi menjadi dua kategori utama, yaitu turbin angin sumbu mendatar atau Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) dan turbin angin sumbu vertikal atau Vertical Axis Wind Turbine (VAWT).
Keunggulan VAWT (Vertikal Axis Wind Turbine) tipe drag terhadap HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) yaitu, bentuk sudu yang sederhana, rendah noise, kerja pada aliran turbulensi lebih baik, memiliki torsi tinggi sehingga dapat berputar pada kecepatan angin rendah, dinamo dapat ditempatkan di bagian bawah turbin sehingga mempermudah perawatan, tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah, memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah daripada HAWT. Kekurangannya yaitu kecepatan angin di bagian bawah sangat rendah sehingga apabila tidak memakai tower akan menghasilkan putaran yang rendah, dan efisiensi lebih rendah dibandingkan turbin angin sumbu horisontal. Turbin tipe ini banyak digunakan untuk konversi energi listrik skala kecil.
Gambar 1. Variasi Tip Speed Ratio dan Koefisien Daya Pada Berbagai Jenis Turbin Angin (Sumber: Manfred Stiebler, 2008)
B. 363 METODE PENELITIAN
1. Metodologi Penelitian
Penelitian diawali dengan membuat dua buah model turbin angin yaitu turbin angin savonius bertingkat dengan system harmony dan turbin angin savonius. Bahan dari sudu turbin angin adalah stainless steel. Pemilihan bahan stainless steel karena ringan dan anti karat. Dimensi dari kedua turbin angin savonius yaitu panjang 60 cm, diameter sapuan 50 cm, diameter U 16,67 cm. Model turbin angin ini dirancang untuk skala pengujian di laboratorium. Penentuan dimensi turbin ini didasarkan pada dimensi dan kapasitas blower dimana diameter blower 70 cm.
Tahap berikutnya adalah uji karakteristik efisiensi turbin angin dengan parameter yang diukur kecepatan aliran angin, putaran turbin, arus, tegangan dan efisiensi. Data-data yang dihasilkan diolah dan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik karakteristik efisiensi turbin angin. Analisa dilakukan dengan membandingkan grafik karakteristik efisiensi kedua turbin angin. Data hasil pengujian yang di bandingkan antara lain efiseinsi dan putaran turbin angin.
2. Spesifikasi Ukuran Sudu Turbin Angin
Pada penelitian ini dilakukan pembuatan turbin angin Savonius bertingkat Harmony sudut 120o dan sudut 0o dengan kriteria dan spesifikasi sebagai berikut:
Spesifikasi Nilai Bahan blade turbin Stainless
steel Bahan poros turbin Besi pejal
ST 40 Diameter sapuan blade turbin 50 cm Diameter U blade turbin 16,67 cm Tinggi satu blade
turbin angin
20 cm Panjang batang poros
turbin
100 cm Diameter poros
turbin
25,4 cm
Dengan desain 2 turbin angin Savonius bertingkat Harmony sudut 120o dan sudut 0o yang memiliki rancangan sebagai berikut:
B. 364
Gambar 2.Turbin Angin Savonius Bertingkat sudut 0o
Gambar 3. Turbin Angin Savonius Bertingkat sudut 120o 3. Persamaan Matematika
a) Daya Kinetik
Angin memiliki energi kinetik dimana energi kinetik ini akan dikonversi menjadi energi mekanik oleh kincir angin. Angin yang telah dikonversikan oleh turbin angin dapat diketahui laju aliran massanya dengan mengetahui kecepatan angin yang diterima turbin angin v (m/s), luas tangkapan (A2) dan massa jenis dari udara tersebut (kg/m3) .sehingga akan diperoleh persamaan :
= A v (1)
(E.H. Lysen, 1983: 16)
Sehingga energi kinetik maksimum yang dapat dihasilkan persatuan waktu atau daya kinetik maksimum angin yang melewati sudu turbin, adalah:
Pkin = (2)
(E.H. Lysen, 1983: 16)
Jika persamaan tersebut disubstitusikan pada persamaan (2.1) maka akan di dapatkan rumus sebagai berikut:
Pkin = (3)
B. 365 b) Daya Mekanik Pmek = (4) (Sularso, Kiyokatsu S., 1994: 7) c) Daya generator Pgenerator = V . I (5) d) Efisiensi ɳ = (6)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian dilakukan pada ke dua model turbin angin yaitu turbin angin savonius dan turbin angin savonius bertingkat. yang telah dilakukan di Laboratorium Teknik Konversi Energi. Blower merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan angin. Data yang diambil merupakan data yang dibutuhkan dalam menganalisis kinerja turbin angin. Data tersebut antara lain kecepatan angin (v), massa jenis udara (ρ), putaran poros (n), tegangan (V), arus (I), dan luas sapuan angin (A). Hasil dari pengujian di olah dan di hitung. Setelah di dapatkan hasil di tampilkan dalam grafik karakteristik efisiensi turbin angin.
Gambar 4. Grafikefisiensi sistem turbin angin terhadap putaran turbin angin Savonius tiga tingkat dengan sudut 120o
Grafik diatas menunjukkan nilai optimum efisiensi tertinggi terhadap putaran pada turbin angin Savonius tiga tingkat 120o didapatkan pada kecepatan 6m/s sebesar 1,72 % dengan putaran turbin angin 135,6 rpm, dan pada beban 20 Watt. Sedangkan nilai terendah efisiensi
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 0 50 100 150 200 250 e fi si e n si ( ƞ ) putaran (n) kec. 12 m/s kec. 10 m/s kec. 8 m/s kec. 6 m/s
B. 366 terhadap putaran didapatkan pada kecepatan 12 m/sefisiensi sebesar 0,810 % dengan putaran turbin angin 143 rpm, dan pada beban 20 Watt.
Gambar 5. Grafik efisiensi sistem turbin angin terhadap putaran turbin angin Savonius tiga tingkat dengan sudut 0o.
Grafik diatas menunjukkan nilai optimum efisiensi tertinggi terhadap putaran pada turbin angin Savonius tiga tingkat 0o didapatkan pada kecepatan 6m/s sebesar 4,414 % dengan putaran turbin angin 100,2 rpm, dan pada beban 30 Watt. Sedangkan nilai terendah efisiensi terhadap putaran didapatkan pada kecepatan 12 m/s efisiensi sebesar 1,804 % dengan putaran turbin angin 235,8 rpm, dan pada beban 10 Watt.
Gambar 6. Grafik Tip Speed Ratio terhadap efisiensi turbin angin savonius savonius tiga tingkat dengan sudut 120o
Grafik diatas menunjukkan nilai optimum efisiensi tertinggi terhadap Tip speed ratio pada turbin angin Savonius tiga tingkat 120o didapatkan pada kecepatan 6 m/ssebesar 1,720 %
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 0 50 100 150 200 250 300 e fi si e n si ( ƞ ) putaran (n) kec. 12 m/s kec. 10 m/s kec. 8 m/s kec. 6 m/s 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 e fi si e n si ( ƞ ) TSR kec. 12 m/s kec. 10 m/s kec. 8 m/s kec. 6 m/s
B. 367 nilai Tip speed ratio 0,591 dengan putaran turbin angin 135,6 rpm, dan pada beban 20 Watt. Sedangkan nilai terendah efisiensi terhadap Tip speed ratio didapatkan pada kecepatan 12 m/sefisiensi sebesar 0,810 % dan nilai Tip speed ratio 0,312 dengan putaran turbin angin 143 rpm, dan pada beban 20 Watt.
Gambar 7. Grafik Tip Speed Ratio terhadap efisiensi turbin angin savonius savonius tiga tingkat dengan sudut 0o
Grafik diatas menunjukkan nilai optimum efisiensi tertinggi terhadap Tip speed ratio pada turbin angin Savonius tiga tingkat 0o didapatkan pada kecepatan 6m/ssebesar 4,341 % dan nilai Tip speed ratio 0,437 dengan putaran turbin angin 100,2 rpm, dan pada beban 30 Watt. Sedangkan nilai efisiensi terendah terhadap Tip speed ratio didapatkan pada kecepatan 12 m/ssebesar dan nilai efisiensi sebesar 1,774 % dan nilai Tip speed ratio 0,236 dengan putaran turbin angin 235,8 rpm, dan pada beban 10 Watt.
Gambar 8. Grafik efisiensi turbin angin terhadap putaran pada kecepatan 12 m/s.
Grafik diatas menujukkan karakteristik efisiensiturbin angin savonius terhadap putaran pada kecepatan 12 m/s. Pada turbin angin Savonius tiga tingkat dengan sudut 120° memiliki nilai
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 0 0,2 0,4 0,6 0,8 e fi si e n si ( ƞ ) TSR kec. 12 m/s kec. 10 m/s kec. 8 m/s kec. 6 m/s 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 0 50 100 150 200 250 300 e fi si e n si ( η ) putaran (n) Sudut 120 Sudut 0
B. 368 optimum efisiensi didapat pada putaran 143 rpm dengan nilai sebesar 0,810%. Lalu nilai optimum efisiensi turbin angin Savonius adalah pada putaran 235,8 rpm dengan nilai efisiensi sebesar 1,774%.
Gambar 9. Grafik efisiensi turbin angin terhadap putaran pada kecepatan 10m/s.
Grafik diatas menujukkan karakteristik efisiensiturbin angin savonius terhadap putaran pada kecepatan 10 m/s. Pada turbin angin Savonius tiga tingkat dengan sudut120° memiliki nilai optimum efisiensi didapat pada putaran 156,7 rpm dengan nilai sebesar 0,918 %. Lalu nilai optimum efisiensi turbin angin Savonius adalah pada putaran 197,3 rpm dengan nilai efisiensi sebesar 2,678 %.
Gambar 10. Grafik efisiensi turbin angin terhadap putaran pada kecepatan 8m/s.
Grafik diatas menujukkanefisiensiturbin angin Savonius terhadap putaran pada kecepatan 8 m/s. Pada turbin angin Savonius tiga tingkat dengan sudut 120° memiliki nilai optimum efisiensi didapat pada putaran 137 rpm dengan nilai sebesar 1,153 %. Lalu nilai optimum efisiensi turbin angin savonius adalah pada putaran 155 rpm dengan nilai efisiensi sebesar 3,842 %. 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 0 50 100 150 200 250 e fi si e n si ( η ) putaran (n) Sudut 120 Sudut 0 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 0 50 100 150 200 e fi si e n si ( η ) putaran (n) Sudut 120 Sudut 0
B. 369 Gambar 11. Grafik efisiensi turbin angin terhadap putaran pada kecepatan 6m/s.
Grafik diatas menujukkan karakteristik efisiensiturbin angin Savonius terhadap putaran pada kecepatan 6 m/s. Pada turbin angin Savonius tiga tingkat dengan sudut 120° memiliki nilai optimum efisiensi didapat pada putaran 135,6 rpm dengan nilai sebesar 1,72 %. Lalu nilai optimum efisiensi turbin angin Savonius adalah pada putaran 100,2 rpm dengan nilai efisiensi sebesar 4,314 %
Gambar 12. Grafik efisiensi turbin angin terhadap TSR pada kecepatan 12m/s.
Grafik diatas menujukkan karakteristik efisiensiturbin angin Savonius terhadap TSR pada kecepatan 12 m/s. Pada turbin angin Savonius tiga tingkat dengan sudut 120° memiliki nilai optimum efisiensi didapat pada TSR 0,312 dengan nilai sebesar 0,810%. Lalu nilai optimum efisiensi turbin angin Savonius adalah pada TSR 0,236 dengan nilai efisiensi sebesar 1,774 %. 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 0 50 100 150 200 e fi si e n si ( η ) putaran (n) Sudut 120 Sudut 0 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 e fi si e n si ( η ) TSR Sudut 120 Sudut 0
B. 370 Gambar 13. Grafik efisiensi turbin angin terhadap TSR pada kecepatan 10m/s.
Grafik diatas menujukkan karakteristik efisiensiturbin angin Savonius terhadap putaran pada kecepatan 10 m/s. Pada turbin angin Savonius tiga tingkat dengan sudut 120° memiliki nilai optimum efisiensi didapat pada TSR 0,410 dengan nilai sebesar 0,918 %. Lalu nilai optimum efisiensi turbin angin Savonius adalah pada TSR 0,197 dengan nilai efisiensi sebesar 2,678 %.
Gambar 14. Grafik efisiensi turbin angin terhadap TSR kecepatan 8m/s.
Grafik diatas menujukkan karakteristik efisiensiturbin angin Savonius terhadap putaran pada kecepatan 8 m/s. Pada turbin angin Savonius tiga tingkat dengan sudut 120° memiliki nilai optimum efisiensi didapat pada TSR 0,448 dengan nilai sebesar 1,153 %. Lalu nilai optimum efisiensi turbin angin Savonius adalah pada TSR 0,507 dengan nilai efisiensi sebesar 3,842 %. 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 e fi si e n si ( η ) TSR Sudut 120 Sudut 0 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 0,0000 0,1000 0,2000 0,3000 0,4000 0,5000 0,6000 e fi si e n si ( η ) TSR Sudut 120 Sudut 0
B. 371 Gambar 15. Grafik efisiensi turbin angin terhadap TSR pada kecepatan 6m/s.
Grafik diatas menujukkan karakteristik efisiensiturbin angin Savonius terhadap putaran pada kecepatan 6 m/s. Pada turbin angin Savonius tiga tingkat dengan sudut 120° memiliki nilai optimum efisiensi didapat pada TSR 0,591 dengan nilai sebesar 1,72%. Lalu nilai optimum efisiensi turbin angin Savonius adalah pada putaran TSR 0,463 dengan nilai efisiensi sebesar 4,314 %.
Daftarnotasi :
A = luas sapuan angin, m2 ρ = massa jenis udara, kg/m3 l = panjang lengan turbin, m F = gaya beban, N
v = kecepatan angin, m/s n = putaran turbin, rpm T = torsi, Nm
Pa = daya kinetik angin, Watt Pm = daya mekanik turbin, Watt V = Tegangan, Volt
I = Arus, Ampere PL = Daya beban, Watt PT = Daya mekanik, Watt
KESIMPULAN
Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan hasil uji menujukkan bahwa :
1. Dimensi model yang dibuat turbin angin savonius tiga tingkat dengan sudut 120 mempunyai diameter 500 mm, tinggi sudu turbin angin 200 mm dengan tiga tingkat dan menggunakan model sudu Savonius U yang berdiameter 166,7 mm. Memiliki
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 e fi si e n si ( η ) TSR Sudut 120 Sudut 0
B. 372 variasi sudut putar 120 pada ketiga tingkat dan turbin angin Savonius mempunyai diameter 500 mm, tinggi sudu turbin angin 200 mm dan menggunakan model sudu savonius U yang berdiameter 166,7 mm.
2. Karakteristik kedua turbin memiliki kerja optimum pada kecepatan 6 m/s. Turbin angin tiga tingkat dengan sudut 120 dapat berputar dengan baik pada kecepatan angin rendah yaitu memiliki putaran poros 165 rpm. Sedangkan turbin angin Savonius pada kecepatan rendah dan hanya memiliki putaran poros 153,7 rpm.
3. Berdasarkan parameter uji kinerja didapatkan nilai optimum kerja kedua turbin yaitu: a. Pengujian pada kecepatan 12 m/s turbin angin tiga tingkat dengan sudut 120
diperoleh daya generator 2,560 Watt, efisiensi tertinggi 0,810 %, TSR 0,312 dengan putaran poros 143 rpm pada beban 20 Watt. Sedangkan turbin angin Savonius didapatkan daya generator 5,610 Watt, efisiensi tertinggi 1,774 %, TSR 0,236 dengan putaran poros 231,7 rpm pada beban 15 Watt .
b. Pengujian pada kecepatan 10 m/s turbin angin tiga tingkat dengan sudut 120 diperoleh daya generator 1,680 Watt, efisiensi tertinggi 0,918 %, TSR 0,410 dengan putaran poros 156,7 rpm pada beban 15 Watt. Sedangkan turbin angin Savonius didapatkan daya generator 4,900 Watt, efisiensi tertinggi yaitu 2,618 %, TSR 0,197 dengan putaran poros 197,3 rpm pada beban 10 Watt.
c. Pengujian pada kecepatan 8 m/s turbin angin tiga tingkat dengan sudut 120 diperoleh daya generator 1,080 Watt, efisiensi 1,153 %, TSR 2,299 dengan putaran poros 137 rpm pada beban 10 Watt. Sedangkan turbin angin Savonius didapatkan daya generator 3,600 Watt, efisiensi 3,842 %, TSR 0,507 dengan putaran poros 155 rpm pada beban 10 Watt.
d. Pengujian pada kecepatan 6 m/s turbin angin tiga tingkat dengan sudut 120 diperoleh daya generator 0,680 Watt, efisiensi 1,720%, TSR 2,505 dengan putaran poros 135,6 rpm pada beban 20 Watt. Sedangkan turbin angin Savonius didapatkan daya generator 1,716 Watt, efisiensi 4,341 %, TSR 0,437 dengan putaran poros 100,2 rpm pada beban 35 Watt
B. 373 DAFTAR PUSTAKA
Khurmi R.S, Gupta J.K. 2005. Machine Design . Eurasia Publishing House. Ram Nagar : New Delhi.
Lysen, E. H. 1983. Introduction to Wind Energy, Basic and Advance Introduction To Wind Energy With Emphasis on Water Pumping Windmills. Development Cooperation Department: Netherland.
Suga, Kiyokatsu dan Sularso. 1994. Dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradya Paramita: Jakarta.
Farid Ahmad. 2014. Optimasi Daya Turbin Angin Savonius Dengan Variasi Celah Dan Perubahan Jumlah Sudu. Prosiding SNST ke-5. Hal 18 – 23. ISBN 978-602-99334-3-7. M. Islam, D.S.K. Ting, A. Fartaj. 2008. Aerodynamic models for Darrieus-type
straight-bladed vertical axis wind turbines. Renew. Sust. Energ. Rev. 12 (4): 1087-1109.
Kusbiantoro Andri, Rudy Soenoko, Sutikno Djoko. 2013. “Pengaruh Panjang Lengkung Sudu Terhadap Unjuk Kerja Turbin Angin Poros Vertikal Savonius”. Malang : e-jurnal Universitas Brawijaya.
Pamuji H.S, dkk. 2016. Turbin Angin Poros Vertikal Tipe Savonius Bertingkat denganVariasi Posisi Sudut. Jurnal Dinamika Teknik Mesin, Vol. 6, No. 2. Hal 107 – 112. ISSN: 2502-1729.
S.H. Yoon, H.C. Lim, D.K. Kim. 2013. Study of several design parameter on multi blade vertical axis wind turbine. Int. J. Precis. Eng. Man. 14 (5): 831-837.
Lee Jae-Hoon, Lee Young-Tae, Lim Hee-Chang. 2016. “Effect of twist angle on the performance of Savonius wind turbine. School of Mechanical Engineering,” Pusan National University, Republic of Korea.
Promdee Chatchai, Photong Chonlatee. 2016. “Effects of Wind Angles and Wind Speeds on Voltage Generation of Savonius Wind Turbine with Double Wind Tunnels,” Faculty of Engineering Mahasarakham University Kham Riang Kantarawichai, Thailand.
Berahim Hamzah. 1991. Pengantar Teknik Tenaga Listrik .Andi Offset: Yogyakarta. Rijono Yon. 1992. Dasar Teknik Tenaga Lisrik. Andi Offset: Yogyakarta.
