Unjuk kerja kincir angin savonius satu tingkat dengan variasi jumlah sudu 3 dan 8 - USD Repository

(1)

i

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS SATU TINGKAT

DENGAN VARIASI JUMLAH SUDU 3 DAN 8

Tugas Akhir

Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin

Disusun oleh :

Vincentius Aditya Sugrega

NIM : 055214003

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

THE PERFORMANCE OF ONE STAGE

SAVONIUS WINDMILL WITH 3 AND 8 NUMBER OF VARIATION

BLADE

Final Project

Presented as partitial fulfilment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

By:

Vincentius Aditya Sugrega

Student Number : 055214003

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

v

PERSEMBAHAN

TUGAS AKHIR INI KUPERSEMBAHKAN

UNTUK:

TUHAN YESUS KRISTUS ATAS SEGALA

LIMPAHAN RAHMATNYA HINGGA SAAT INI

KEDUA ORANG TUAKU DAN ADIKKU

TERCINTA ATAS DOA DAN DUKUNGAN YANG

SELALU DIBERIKAN

BUAT SESEORANG YANG TERKASIH, YANG

SELALU MENEMANIKU HINGGA SELESAINYA

TUGAS AKHIR INI

UNTUK SEMUA TEMAN-TEMANKU

DI KOST 127 MAUPUN TEMAN-TEMAN 2005

(6)

vi LEMBAR

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 28 Juni 2010 Penulis

(7)

vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Sanata Dharma : Nama : Vincentius Aditya Sugrega

NIM : 055214003

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

…….……….………..

...UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS SATU TINGKAT...

………DENGAN VARIASI JUMLAH SUDU 3 DAN 8………….…….

…………..………...………..

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengolahnya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya ataupun memberikan royalti kepada saya selama masih tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 28 Juni 2010

(8)

viii

INTISARI

Angin adalah udara yang bergerak yang ada di sekitar kita. Dan sebagaimana diketahui, pada asasnya angin terjadi karena ada perbedaan suhu antara udara panas dan udara dingin. Di tiap daerah keadaan suhu dan kecepatan angin berbeda, energi angin yang sebenarnya berlimpah di Indonesia ternyata belum dimanfaatkan sebagai energi terbarukan penghasil listrik. Angin selama ini dipandang sebagai proses alam biasa yang kurang memiliki nilai ekonomis bagi kegiatan produktif masyarakat. Energi angin sebagai energi terbarukan, karena memiliki beberapa keunggulan, yaitu bersih terhadap lingkungan dan tidak menimbulkan efek rumah kaca penyebab global warming.

Terkait dengan penggunaan energi angin, maka dibuatlah kincir angin Savonius satu tingkat yang bertujuan untuk mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik. Pada penelitian ini bertujuan juga untuk mengetahui unjuk kerja dari kincir angin Savonius. Peralatan yang digunakan adalah triplek sebagai pembatas sudu berdiameter 80cm, kemudian sudu terbuat dari lembaran pvc berukuran 50x62,8cm. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan jumlah sudu, 3 dan 8, kecepatan angin 7m/s, 6m/s, 5m/s, 4m/s, 3m/s dan variasi beban lampu 220watt dengan kelipatan 8 watt tiap lampunya yang berjumlah 27 buah. Untuk menghasilkan listrik, kincir angin dihubungkan dengan generator. Data yang diambil adalah kecepatan angin, kecepatan poros, arus, tegangan dan gaya.

(9)

ix

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Allah Bapa yang Maha Kasih dan Yesus Kristus atas segala berkat dan bimbingan-Nya dalam penyusunan skripsi berjudul “UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS SATU TINGKAT

DENGAN VARIASI JUMLAH SUDU 3 DAN 8”.

Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai wujud harapan dan cita-cita penulis untuk selalu belajar tanpa batas.

Penyusunan skripsi ini tidak mungkin dapat terlaksana dengan baik tanpa adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak yang terkait. Pada kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada :

1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T, selaku Dekan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Ir. YB.Lukiyanto, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini.

(10)

x

5. Kepala Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan ijin dan fasilitas yang dipergunakan. 6. Segenap karyawan Sekertariat Teknik Universitas Sanata Dharma dan

semua karyawan dan staff Universitas Sanata Dharma.

7. Untuk kedua orangtuaku yang selalu memberikan dukungan moral dan material.

8. Untuk teman-teman Kost 127, terima kasih atas limpahan segala hal, baik bantuan maupun dukungannya

9. Teman-teman kelompok penelitian kincir angin yang telah banyak membantu selama pengambilan data dan penyusunan skripsi.

10. Teman-teman mahasiswa angkatan 2005 khususnya dan semua angkatan Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma serta semua pihak yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan pengetahuan yang dimiliki penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca untuk menyempurnakan laporan ini. Akhir kata, semoga laporan ini dapat berguna bagi pembaca semua.

Yogyakarta, 28 Juni 2010

(11)

xi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ... v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA. ... vi

(12)

xii

2.1. Energi Angin ... 5

2.2. Tipe Kincir Angin ... 6

2.2.1. Kelebihan Kincir Angin Sumbu Vertikal ... 7

2.3. Gerak Kincir ... 9

2.4.5. Perhitungan Efisiensi Kincir ... 12

BAB III. METODE PENELITIAN... 14

3.1. Sarana Penelitian ... 14

3.2. Peralatan Dan Bahan Penelitian ... 15

(13)

xiii

(14)

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1. Cadangan Energi Fosil ... 1 Tabel 4.1. Data Penelitian pada Sudu 3 dengan kecepatan angin 7m/s .. 27 Tabel 4.2. Data Penelitian pada Sudu 3 dengan kecepatan angin 6m/s .. 28 Tabel 4.3. Data Penelitian pada Sudu 3 dengan kecepatan angin 5m/s .. 29 Tabel 4.4. Data Penelitian pada Sudu 3 dengan kecepatan angin 4m/s .. 30 Tabel 4.5. Data Penelitian pada Sudu 8 dengan kecepatan angin 7m/s .. 31 Tabel 4.6. Data Penelitian pada Sudu 8 bercelah dengan kecepatan

angin 6m/s ... 32 Tabel 4.7. Data Penelitian pada Sudu 8 bercelah dengan kecepatan

angin 3m/s ... 35 Tabel 4.10. Data Perhitungan pada Sudu 3 dengan kecepatan

(15)

xv

angin 7m/s ... 41 Tabel 4.15. Data Perhitungan pada Sudu 8 bercelah dengan kecepatan

(16)

xvi

Gambar 3.14. Jumlah Sudu yang Divariasikan ... 23

Gambar 3.15. Rangkaian Beban... 25

(17)

xvii

Gambar 4.2. Grafik Kecepatan Angin vs Pout Sudu 8 ... 46

Gambar 4.3. Grafik Kecepatan Angin vs Pout Sudu 8 Bercelah ... 47

Gambar 4.4. Grafik Perbandingan Kecepatan Angin vs Pout Sudu 3,8 dan 8 bercelah ... 48

Gambar 4.5. Grafik Hubungan Cp dan TSR Sudu 3 ... 48

Gambar 4.6. Grafik Hubungan Cp dan TSR Sudu 8 ... 49

Gambar 4.7. Grafik Hubungan Cp dan TSR Sudu 8 Bercelah... 50

(18)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Kebutuhan energi di Indonesia khususnya dan di dunia pada umumnya terus meningkat karena pertambahan penduduk, pertumbuhan ekonomi dan pola konsumsi energi itu sendiri yang senantiasa meningkat. Energi merupakan salah satu pendukung kehidupan manusia, karena energi adalah hal yang tak terpisahkan dari kehidupan manusia. Energi mempunyai peranan penting dalam memenuhi kebutuhan hidup, baik sosial ekonomi maupun lingkungan sekitar.

Menurut Blueprint Pengelolaan Energi Nasional yang dikeluarkan oleh Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (DESDM) pada tahun 2005, cadangan minyak bumi di Indonesia pada tahun 2004 diperkirakan akan habis dalam kurun waktu 18 tahun dengan rasio cadangan/produksi pada tahun tersebut. Sedangkan gas diperkirakan akan habis dalam kurun waktu 61 tahun dan batubara 147 tahun.

Tabel 1. Cadangan Energi Fosil

Jenis Energi Fosil Cad/Prod

Indonesia Dunia

Minyak 18 Tahun 40 Tahun

Gas 61 Tahun 60 Tahun

Batu bara 147 Tahun 200 Tahun

(19)

2

Apabila mempertimbangkan laju pertambahan penduduk yang eksponensial dan konsumsi energi yang terus meningkat, tentunya kurun waktu tersebut dapat diperkirakan akan jauh lebih cepat lagi. Upaya-upaya pencarian sumber energi alternatif selain fosil menyemangati para peneliti di berbagai negara untuk mencari energi lain yang kita kenal sekarang dengan istilah energi terbarukan. Energi terbarukan meliputi energi air, panas bumi, matahari, angin, biogas, bio mass serta gelombang laut. Energi terbarukan dapat didefinisikan sebagai energi yang secara cepat dapat tersedia berlimpah, tidak habis-habis, dan tersebar luas. Salah satunya adalah penggunaan Energi Angin, yaitu memiliki beberapa keunggulan yakni bersih terhadap lingkungan dan tidak menimbulkan efek rumah kaca. Selain itu, pemanfaatan Energi Angin dapat dilakukan di mana-mana, baik di daerah landai maupun dataran tinggi, bahkan dapat di terapkan di laut, berbeda halnya dengan Energi Air.

(20)

3

puli dan sabuk untuk memutar rotor pada generator dibagian belakang kincir angin, sehingga akan menghasilkan Energi Listrik.

Berdasarkan data yang dihimpun oleh Pusat Meteorologi dan Geofisika, 2000 menganggap kecepatan rata-rata angin adalah 3,5 m/s, dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa kincir angin yang sesuai dengan keadaan angin di indonesia adalah Kincir Angin Savonius, karena kincir angin ini secara umum bergerak perlahan tetapi dapat menghasilkan torsi yang tinggi. Kincir Angin Savonius yang dikembangkan dapat digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga angin dan untuk kepentingan memompa atau menaikkan air.

Kincir Angin yang telah dibuat selama ini dinilai masih kurang berfungsi secara optimal. Oleh karena itu, melalui modifikasi pada mekanisme gerakan sudu-sudu pada kincir angin Savonius ini diharapkan kincir angin yang dihasilkan dapat memberikan koefisien daya yang maksimal.

1.2 RUMUSAN MASALAH

(21)

4

1.3 TUJUAN

1) Membuat dan menguji kincir angin Savonius satu tingkat.

2) Mengetahui Daya dan Efisiensi kincir angin Savonius yang dihasilkan dari variasi jumlah sudu 3, 8 dan 8 bercelah.

3) Mendapatkan data-data berupa grafik hubungan Cp dan TSR.

1.4 MANFAAT

1) Menambah kepustakaan teknologi pembangkit listrik tenaga Angin. 2) Mengurangi polusi dan pemanasan global.

3) Diterapkan di masyarakat yang berada di daerah potensi Angin.

1.5 BATASAN MASALAH

Agar permasalahan yang ada tidak berkembang menjadi luas, maka perlu adanya batasan terhadap permasalahan yang akan dibuat yaitu:

1) Jumlah sudu kincir angin Savonius satu tingkat yang digunakan adalah 3, 8 dan 8 bercelah.

2) Tinggi kincir angin Savonius 50 cm dengan diameter 80cm. 3) Daya output (Pout) diukur pada poros kincir.

(22)

5 BAB II

DASAR TEORI

2.1 ENERGI ANGIN

Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan manusia. Perahu-perahu layar menggunakan energi ini untuk melewati perairan sudah lama sekali. Dan sebagaimana diketahui, pada asasnya angin terjadi karena ada perubahan suhu antara udara panas dan udara dingin. Di tiap daerah keadaan suhu dan kecepatan angin berbeda. Untuk mengurangi keterbatasan penggunaan energi yang tak terbaharukan dalam pembangkitan energi listrik khususnya maka diperlukan energi-energi alternatif lain sebagai penggantinya. Dalam rangka mencari bentuk-bentuk sumber energi alternatif yang bersih dan terbarukan kembali energi angin mendapat perhatian yang besar.

(23)

6

Karena bergerak, angin memiliki energi kinetik. Energi angin dapat dikonversi atau ditransfer ke dalam bentuk energi lain seperti listrik atau mekanik dengan menggunakan kincir atau turbin angin. Oleh karena itu, kincir atau turbin angin sering disebut sebagai Sistem Konversi Energi Angin (SKEA).

2.2 TIPE KINCIR ANGIN

Kincir Angin Dibagi Menjadi Dua Kelompok Utama Berdasarkan Arah Sumbu:

1. Kincir angin poros Vertikal atau VAWT (Vertical Axis Wind Turbine) adalah kincir dengan poros vertikal sepanjang menara dan mempunyai generator pembangkit listrik dibawah poros yang sudunya berputar dalam bidang yang paralel dengan tanah.

2. Kincir angin poros Horisontal atau HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) adalah kincir dengan poros utama horizontal dan generator

pembangkit listrik pada puncak menara. Kincir angin ini biasanya mempunyai sudu dengan bentuk irisan melintang khusus di mana aliran udara pada salah satu sisinya dapat bergerak lebih cepat dari aliran udara di sisi yang lain ketika angin melewatinya.

(24)

7

sudu-sudu setengah silinder. Kincir jenis VAWT secara umum bergerak lebih perlahan dibanding jenis HAWT, tetapi menghasilkan torsi yang lebih tinggi.

Gambar 2.1. Berbagai Jenis Kincir Angin (www.energy.iastate.edu) 2.2.1 Kelebihan Kincir Angin Sumbu Vertikal.

a) Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.

b) Sebuah VAWT bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan bagian-bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.

(25)

8

memberikan keaerodinamisan yang tinggi sembari mengurangi drag pada tekanan yang rendah dan tinggi.

d) Desain VAWT berbilah lurus dengan potongan melintang berbentuk kotak atau empat persegi panjang memiliki wilayah tiupan yang lebih besar untuk diameter tertentu daripada wilayah tiupan berbentuk lingkarannya HAWT.

e) VAWT biasanya memiliki Tip Speed Ratio (perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung sebuah bilah dengan laju sebenarnya angin) yang lebih rendah sehingga lebih kecil kemungkinannya rusak di saat angin berhembus sangat kencang.

f) VAWT bisa didirikan pada lokasi-lokasi dimana struktur yang lebih tinggi dilarang dibangun.

g) VAWT yang ditempatkan di dekat tanah bisa mengambil keuntungan dari berbagai lokasi yang menyalurkan angin serta meningkatkan laju angin (seperti gunung atau bukit yang puncaknya datar dan puncak bukit).

(26)

9

2.3 GERAK KINCIR

Pada dasarnya rotor Kincir Angin mengambil tenaga dari angin dan membuatnya menjadi lebih pelan, dan menghasilkan tenaga. Ini dapat dilihat dengan adanya gaya yang diterapkan yaitu gaya yang diberikan oleh angin kepada kincir. Obyek yang bergerak searah aliran angin, menghasilkan gaya yang disebut “Drag” atau Gaya Seret.

Prinsip kerja Kincir Angin Savonius adalah mengkonversikan energi angin menjadi energi mekanis dalam bentuk gaya dorong (drag force). Sebagian sudu mengambil energi angin dan sebagian sudu lagi melawan angin. Sudu yang mengambil energi angin disebut downwind sedangkan sudu yang melawan angin disebut upwind. Sudu upwind ini dapat mengurangi kecepatan rotor. Besarnya torsi pada rotor dan kecepatan rotor (rpm) tergantung pada selisih drag force sudu upwind dengan drag force sudu downwind.

Gambar 2.2. Arah putaran angin UP WIND

ARAH ANGIN

(27)

10

Jika dikaitkan dengan sumber daya angin, kincir angin dengan jumlah sudu banyak lebih cocok digunakan pada daerah dengan potensi energi angin yang rendah karena rated wind speed-nya tercapai pada putaran rotor dan kecepatan angin yang tidak terlalu tinggi. Sedangkan kincir angin dengan sudu sedikit (untuk pembangkitan listrik) tidak akan beroperasi secara efisien pada daerah dengan kecepatan angin rata-rata kurang dari 4 m/s.

2.4 PERHITUNGAN PADA KINCIR

2.4.1 Perolehan Daya Menurut Teori

(28)

11

daya efektif yang dapat dicapai oleh sebuah kincir angin tipe Savonius hanya mencapai 30% dari daya yang disediakan angin.

Gambar 2.3. Diagram Betz

2.4.2 Perhitungan Torsi dapat dituliskan menurut persamaan berikut: Torsi = F . r (Nm) ……….. (2) Dengan :

F = Gaya (Newton) r = Panjang lengan (m)

2.4.3 Perhitungan Daya yang dihasilkan oleh kincir (Pout) dihitung berdasarkan putaran poros (rpm) dan Torsi (T) output poros kincir yang digunakan dapat dituliskan menurut persamaan berikut :

Savonius

American multiblade

High Speed Propeller Ideal Propeller

(29)

12

2.4.4. Perhitungan Tip Speed Ratio (TSR) dihitung berdasarkan perbandingan kecepatan pada ujung-ujung sudu (u) dengan kecepatan angin sebenarnya (v) dapat dituliskan menurut persamaan berikut:

u = Kecepatan pada ujung-ujung sudu

n = Kecepatan poros (rpm)

r = Jari-jari kincir (m) v = Kecepatan angin (m/s)

2.4.5. Perhitungan Cp (η) kincir dapat dihitung berdasarkan perbandingan daya yang dihasilkan oleh kincir (Pout) dengan daya teoritis (Pin) yang disediakan oleh angin dapat dituliskan menurut persamaan berikut:

Pin Pout 

(30)

13

Dengan :

η = Efisiensi kincir (Watt)

(31)

14 BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. SARANA PENELITIAN

Sarana yang digunakan untuk penelitian adalah kincir angin poros vertikal. Selanjutnya kincir angin tersebut akan dicari unjuk kerjanya pada kecepatan angin yang bervariasi sehingga mendapatkan daya masukan dan keluaran yang berbeda. Model atau skemanya digambarkan sebagai berikut:

(32)

15

3.2. PERALATAN DAN BAHAN PENELITIAN

Adapun Peralatan Dan Bahan yang Digunakan Dalam Penelitian Tersebut adalah :

1. Sudu

Berfungsi sebagai penangkap angin yang berhembus. Terbuat dari lembaran pvc, berukuran 50 x 62,8 cm.

Gambar 3.2. Sudu

2. Pembatas sudu

(33)

16

Gambar 3.3. Pembatas sudu

3. Poros

Berfungsi sebagai dudukan kincir, yang terbuat dari pipa besi berdiameter 1,25 cm dengan panjang 120 cm.

(34)

17

4. Generator

Alat ini berfungsi sebagai alat yang mengubah gaya gerak menjadi listrik. Generator menghasilkan Arus listrik dan Tegangan listrik yang berfungsi untuk mencari besar daya yang dikeluarkan.

Gambar 3.5. Generator

5. Tachometer

(35)

18

Gambar 3.6. Tachometer

6. Wind Tunnel

Alat ini berfungsi sebagai lorong yang menangkap dan mengumpulkan angin dan menghembuskannya pada kincir yang diletakkan didalam Wind Tunnel tersebut, pengaturan kecepatan angin dilakukan dialat ini dengn cara

(36)

19

Gambar 3.7. Wind Tunnel

7. Fan / Blower

(37)

20

Gambar 3.8. Blower

8. Multimeter

Alat ukur untuk mengukur arus (I) dan tegangan (V) pada beban yang diberikan.

Gambar 3.9. Multimeter

9. Lampu / beban

(38)

21

Gambar 3.10. Lampu / Beban

10.Anemometer

Berfungsi sebagai alat pengukur kecepatan angin.

(39)

22

11.Timbangan jenis pegas.

Berfungsi untuk mengukur gaya yang terjadi pada lengan ayun transmisi saat poros kincir berputar diikuti dengan penambahan beban.

Ganbar 3.12. Timbangan

12.Puli dan sabuk

Berfungsi untuk meneruskan putaran dari poros ke generator. Puli besar memiliki diameter 40 cm, sedangkan puli kecil berdiameter 8 cm.

(40)

23

Gambar 3.13. Puli dan sabuk

3.3. VARIABEL YANG DIVARIASIKAN

1) Jumlah sudu yang digunakan adalah 3, 8 dan 8 bercelah.

2) Kecepatan angin yang digunakan adalah 7m/s, 6m/s, 5m/s, 4m/s, 3m/s. 3) Beban yang digunakan adalah 220 watt yang tersusun secara parallel dengan

kelipatan 8 watt.

(41)

24

3.4. ANALISA DATA

Data Yang Diambil Dari Percobaan Ini adalah Sebagai Berikut : 1) Putaran poros kincir dan Generator yang dihasilkan ( n ). 2) Tegangan (V_L) dan Arus (I_L) listrik pada Lampu.

3) Kecepatan angin (v) yang digunakan didapat dari pengukuran Anemometer yang diletakan didepan Wind Tunnel.

4) Perhitungan daya kincir ( Pin ) dan perhitungan daya poros yang dihasilkan ( Pout) untuk menghitung Cp.

5) Perhitungan TSR.

3.5. LANGKAH PENELITIAN

1) Merangkai bagian-bagian dari Kincir Angin Savonius satu tingkat dan pastikan semua terpasang dengan benar.

2) Kincir angin Savonius satu tingkat dengan sudu 3 dipasang terlebih dahulu didalam Wind Tunnel dan dibaut.

3) Didepan kincir angin tepat dibagian tengah, dipasang Anemometer untuk mengetahui besar angin yang ada dalam Wind Tunnel.

(42)

25

Gambar 3.15. Rangkaian beban

- Kabel positif generator dihubungkan dengan kabel positif multimeter pengukur arus dan kabel negatifnya dihubungkan dengan kabel positif lampu, kabel negatif lampu dihubungkan dengan kabel negatif dari generator.

- Untuk multimeter pengukur tegangan, kabel positif dan negatifnya dihubungkan ke positif dan negatif lampu/beban.

5) Memasang timbangan yang dihubungkan ke lengan ayun transmisi dengan perantara seutas tali.

6) Setelah semua siap, Blower dihidupkan yaitu dengan menekan tombol hijau, untuk menghembuskan angin masuk kedalam Wind Tunnel.

(43)

26

8) Setelah kincir berputar dengan kecepatan stabil maka nyalakan lampu satu persatu dengan jarak waktu 2 atau 3 menit hingga lampu ke-27. Catatlah tegangan, arus, gaya pada lengan ayun, kecepatan poros, kecepatan angin yang dihasilkan, untuk setiap menyalakan lampu.

9) Matikan semua saklar lampu setelah 27 data didapat. 10) Matikan Blower dengan menekan tombol merah.

11) Mengganti Kincir Angin Savonius satu tingkat sudu 3, dengan variasi selanjutnya yaitu sudu 8 kemudian sudu 8 bercelah.

(44)

27 BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. DATA PENELITIAN

Dari pengujian yang dilakukan, didapatkan data sebagai berikut: A. Pengujian Dengan Jumlah Sudu 3.

(45)

28

(46)

29

(47)

30

Tabel 4.4. Data Penelitian Pada Sudu 3 dengan Kecepatan Angin 4 m/s.

(48)

31

B. Pengujian Dengan Jumlah Sudu 8.

Tabel 4.5. Data penelitian pada sudu 8 dengan kecepatan angin 7m/s.

No Beban Tegangan Arus Gaya Kec.Poros Kec.Angin (watt) (volt) (ampere) (newton) (rpm) (m/s)

1 8 0,25 0,04 0,98 18,18 6,50

2 16 0,20 0,03 1,08 17,04 6,02

3 24 0,20 0,04 0,98 19,33 6,22

4 32 0,20 0,03 0,98 19,30 6,10

5 40 0,20 0,04 1,08 19,40 6,39

6 48 0,15 0,03 1,18 19,33 6,20

7 56 0,20 0,05 1,08 19,38 6,40

8 64 0,15 0,05 1,08 19,89 6,95

9 72 0,15 0,05 1,08 16,18 6,32

10 80 0,15 0,04 1,08 13,50 6,00

(49)

32

C. Pengujian Dengan Jumlah Sudu 8 Bercelah.

(50)

33

(51)

34

(52)

35

(53)

36

4.2. PERHITUNGAN DATA

Berdasarkan data hasil penelitian, maka pengolahan data yang dapat dilakukan dicontohkan sebagai berikut :

Dimensi kincir :

D = 0,8m

t = 0,5m

r lengan = 0,25m

1. Perhitungan Daya Angin yang tersedia (Pin). Pin=

3. Perhitungan Daya Output Poros (Pout).

60

(54)

37

5. Perhitungan Cp Kincir Angin. %

Untuk perhitungan selanjutnya terdapat dalam tabel 4.10 sampai 4.18 berikut:

Tabel 4.10. Data Perhitungan Pada Sudu 3 dengan Kecepatan Angin 7 m/s.

(55)

38

(56)

39

(57)

40

(58)

41

No Pin Torsi Pout Cp Tsr

(Watt) (Nm) (Watt) (%)

1 65,91 0,25 0,47 0,71 0,06

2 52,36 0,27 0,48 0,92 0,06

3 57,75 0,25 0,50 0,86 0,07

4 54,48 0,25 0,49 0,91 0,07

5 62,62 0,27 0,55 0,88 0,06

6 57,20 0,30 0,60 1,04 0,07

7 62,91 0,27 0,55 0,87 0,06

8 80,57 0,27 0,56 0,70 0,06

9 60,58 0,27 0,46 0,75 0,05

10 51,84 0,27 0,38 0,74 0,05

(59)

42

(60)

43

(61)

44

(62)

45

(63)

46

4.3. GRAFIK DAN PEMBAHASAN DATA

A. Grafik Hubungan Kecepatan Angin dengan Daya Output Poros (Pout) Kincir Angin Savonius.

Gambar 4.1. Grafik kecepatan angin vs Pout sudu 3

Pada kincir angin savonius dengan sudu 3, terjadi kenaikan pada kecepatan angin 6m/s dan penurunan pada kecepatan angin 7m/s. hal ini disebabkan karena masukan angin yang tidak stabil yang berpengaruh terhadap Pout dan torsi yang diperoleh.

(64)

47

Karena kincir pada sudu 8 hanya mampu berputar pada kecepatan angin 7m/s, sehingga pada grafik tidak bisa membandingkan dengan kecepatan angin lainnya. Oleh karena itu dibuatlah sudu 8 dengan celah di tengah kincir dengan diameter 10cm untuk mendapatkan data yang lebih maksimal.

(65)

48

Gambar 4.4. Grafik Perbandingan Pout vs Kecepatan Angin Sudu 3, 8 dan 8 Bercelah

B. Grafik Hubungan Antara Cp dengan TSR Kincir Angin Savonius.

Gambar 4.5. Grafik Hubungan Cp dan TSR Sudu 3

(66)

49

Gambar 4.6. Grafik Hubungan Cp dan TSR Sudu 8

(67)

50

Gambar 4.7. Grafik Hubungan Cp dan TSR Sudu 8 Bercelah

Berdasarkan gambar 4.7. dapat disimpulkan semakin besar TSR maka koefisien daya pada kincir semakin kecil. Koefisien daya (Cp) tertinggi pada 0,14 pada TSR 0,34.

Gambar 4.8. Grafik Perbandingan Cp vs TSR sudu 3, 8 dan 8 bercelah

(68)

51

dapat berputar hanya pada kecepatan angin 7m/s sehingga tidak dapat dibandingkan dengan kecepatan angin lain yang divariasikan. Disimpulkan juga, semakin besar koefisien daya pada kincir maka TSR semakin kecil. Hal ini disebabkan karena adanya penurunan daya pada kincir setelah mencapai maksimum.

Berdasarkan pengujian pada kincir angin savonius yang telah dilakukan dengan membandingkan dengan diagram Betz, adalah mendekati. Efisiensi (Cp) tertinggi pada pengujian kincir angin Savonius satu tingkat adalah sebesar 0,22 yaitu pada kincir angin Savonius dengan jumlah sudu 3. Sedangkan pada diagram Betz, efisiensi (Cp) tertinggi sebesar 0,3.

Savonius

American multiblade

High Speed Propeller Ideal Propeller

(69)

52 BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian dan perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa :

1. Kincir angin Savonius satu tingkat dengan jumlah sudu 3 menghasilkan daya output (Pout) tertinggi sebesar 8,15 Watt pada kecepatan angin 6 m/s. Kincir angin Savonius dengan jumlah sudu 8 bercelah menghasilkan daya output (Pout) tertinggi sebesar 6,76 Watt pada kecepatan angin 6 m/s.

2. Kincir angin Savonius satu tingkat dengan jumlah sudu 3 menghasilkan efisiensi paling tinggi sebesar 21,81%, yang terjadi pada kecepatan angin 4 m/s. Kincir angin Savonius satu tingkat dengan jumlah sudu 8 bercelah menghasilkan efisiensi paling tinggi sebesar 13,99%, yang terjadi pada kecepatan angin 5 m/s.

3. Pada kincir angin Savonius dengan jumlah sudu 8 berhasil berputar, tetapi hanya mampu berputar pada kecepatan angin 7 m/s pada beban ke-11 yaitu 88 watt, sedangkan pada beban selanjutnya kincir tidak mampu berputar lagi. Hal ini dikarenakan besarnya upwind dan downwind pada kincir sudu 8 sama besarnya.

(70)

53

5. Semakin besar TSR (Tip Speed Ratio), maka semakin kecil Cp, yaitu pada saat TSR melewati 1.

Hal ini disebabkan karena penurunan daya pada kincir setelah mencapai maksimum.

5.2 Saran

Adapun saran untuk pihak yang akan mengembangkan penelitian pada bidang ini adalah :

1. Untuk mendapatkan daya maksimal pada kincir dibutuhkan kecepatan angin yang besar dengan keadaan yang stabil.

2. Sebaiknya dilakukan pengambilan data lebih banyak, agar mendapatkan hasil yang maksimal.

(71)

54

DAFTAR PUSTAKA

Anwar, M. S.2008. Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Angin Pada Stasiun Pengisian Accu Mobil Listrik, Tugas Akhir, Politeknik

Elektronika Negeri Surabaya, Institute Teknologi Sepuluh November Surabaya, Surabaya.

Betz, A.1966. Introduction to the Theory of Flow Machines. (D. G. Randall, Trans.) Oxford: Pergamon Press.

Chikkoba, T. B.2004. Wind Energy Developments in India, Centrefor Wind Energy technology, Chennai, India.

Daryanto,Y. 2007, Kajian Potensi angin UntukPembangkit Listrik Tenaga Bayu. Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, 2005. Pengelolaan Energi

Nasional.

http://www.scribd.com/doc/16577921/4676812-Kincir-Angin-Untuk-Stasiun

Pengisian-Listrik

http://www.energy.iastate.edu

Lukiyanto, Y. B.2008. Kuliah Rekayasa Tenaga Angin.

(72)

(73)

LAMPIRAN 1

SKEMA KINCIR ANGIN SAVONIUS SATU TINGKAT

120 cm 80 cm