UNJUK KERJA DUTCH WIND MILL DENGAN TIGA VARIASI BENTUK SUDU TUGAS AKHIR - Unjuk kerja dutch wind mill dengan tiga variasi bentuk sudu - USD Repository

(1)

UNJUK KERJA DUTCH WIND MILL DENGAN TIGA VARIASI

BENTUK SUDU

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program studi Teknik Mesin

Oleh:

Andhi Riswantyo

NIM : 045214068

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

THE PERFORMANCE OF DUTCH WINDMILL

WITH THREE VARIATION OF BLADES TYPES

FINAL PAPER

Presented as Fulfillment of the Requirements For the Degree of Mechanical Engineers Mechanical Engineering Study Programme

By:

Andhi Riswantyo

Student Number : 045214068

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMME

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2009

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

INTISARI

Turbin angin atau kincir angin secara umum dibedakan dalam dua jenis berdasarkan kedudukan porosnya yaitu poros vertikal atau VAWT (Vertical Axis Wind Turbine) dan turbin angin poros horizontal atau HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) adalah turbin dengan poros utama horizontal dan generator pembangkit listrik pada puncak menara. Poros mendatar pada HAWT terdiri atas posisi poros sejajar dengan permukaan tanah dan posisi poros sejajar dengan arah datang angin. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan daya keluaran, efisiensi dan besarnya tip speed ratio pada tiga variasi bentuk sudu yang berbeda. Bentuk sudu yang digunakan pada kincir 1 yaitu empat persegi panjang, kincir 2 yaitu trapesium melebar pada ujung sudu dan untuk kincir 3 adalah trapesium mengecil pada ujung sudu.

Ketiga model kincir dibuat dengan ukuran diameter 0,86 m2 dengan luas penampang 0,58 m . Agar menghasilkan listrik, poros kincir dihubungkan dengan altenator dengan transmisi sabuk dan puli. Dari altenator kita bisa mengukur tegangan dan arus. Alat ini menggunakan 10 variasi lampu sebagai pembebanannya. Lampu dirangkai menggunakan rangkaian paralel. Pada setiap pembebanan dilakukan pengukuran putaran kincir.

2

(8)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yesus Kristus atas setiap waktu yang telah diberikan serta semangat, harapan baru yang berlimpah dan tiada henti di dalam penulisan tugas akhir ini hingga selesai.

Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi bagi mahasiswa Teknik Mesin sebelum dinyatakan lulus sebagai Sarjana Teknik. Dalam pelaksanaan dan penulisan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, baik berupa materi, bimbingan, kerja sama serta dukungan moril. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dekan Fakultas Saints dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. YB. Lukiyanto, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

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

4. Kepada kedua orang tua, atas dukungan moral, financial, doa dan motivasi yang tiada henti hingga tugas akhir ini bisa selesai.

5. Segenap teman-teman Teknik Mesin angkatan 2004 dan 2005, banyak pembelajaran yang penulis dapatkan bersama kalian.

(9)

6. Saudara-saudara penulis dan teman-teman penulis yang tidak dapat disebutkan oleh penulis satu per satu.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, banyak yang perlu diperbaiki dalam tugas akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

(10)

DAFTAR ISI

Hal.

HALAMAN JUDUL ...…………..………... i

HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING .………... iii

HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI DAN DEKAN ………... iv

HALAMAN PERNYATAAN .………... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH.………... vi

INTISARI ……… vii

KATA PENGANTAR ………...……….. viii

DAFTAR ISI ………... x

DAFTAR TABEL………. xii

DAFTAR GAMBAR……… xiv

(11)

2.3. Daya yang Dihasilkan Angin ... 6

2.4. Tip Speed Ratio ……….. 7

2.5. Transmisi Sabuk dan Puli ………... 10

BAB IIIMETODE PENELITIAN………... 13

3.1. Metode Penelitian... 13

3.1.1. Bahan ... 14

3.1.2. Peralatan ... 15

3.2. Variabel yang Diukur ... 17

3.3. Langkah Penelitian .………..………….. 17

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN... …...………... 19

4.1. Data Penelitian ... 19

4.2. Pengolahan Data dan Perhitungan ……….. 24

4.3. Grafik Hasil Perhitungan ……… 31

BAB V PENUTUP ... 38

5.1. Kesimpulan ... 38

5.2. Saran ... 39

DAFTAR PUSTAKA... 40

(12)

DAFTAR TABEL Tabel 4.10 Perhitungan tsr, efisiensi dan daya output pada kincir 1 pada

kecepatan angin 8,26 m/s... 26 Tabel 4.11 Perhitungan tsr, efisiensi dan daya output pada kincir 1 pada

kecepatan angin 7,13 m/s... 28

(13)

Tabel 4.15 Perhitungan tsr, efisiensi dan daya output pada kincir 2 pada

(14)

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 1. Kincir angin poros mendatar ... 5

Gambar 2. Penentuan tip speed ratio ... 8

Gambar 3. Kontruksi sabuk v ... 11

Gambar 4. Ukuran penampang sabuk v………. 11

Gambar 5. Skema alat ... ... 13

Gambar 6. Bentuk sudu kincir ... 14

Gambar 7. Altenator ... 15

Gambar 8. Grafik hubungan tsr dengan cp pada semua jenis kincir... 10

Gambar 9. Rangkaian paralel dengan 10 lampu... 16

Gambar 4.3.1. Grafik hubungan daya output dengan kecepatan angin pada kincir 1 ... 31

Gambar 4.3.4. Grafik hubungan daya output dengan kecepatan angin pada ketiga kincir ... 33

Gambar 4.3.5. Grafik hubungan efisiensi terhadap tsr pada kincir 1 ... 34

Gambar 4.3.6. Grafik hubungan efisiensi terhadap tsr pada kincir 2 ... 35

(15)

(16)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Di jaman sekarang, kebutuhan energi terus meningkat diperkirakan mencapai 40% per tahun. Hal ini dikarenakan semakin banyak populasi penduduk. Hampir semua peralatan rumah tangga, komunikasi, transportasi, maupun industri juga sangat membutuhkan sumber energi dalam bentuk minyak bumi yang diolah, untuk menunjang penggunaannya.Energi akan semakin meningkat penggunaannya seiring dengan perkembangan jaman dan pertumbuhan penduduk. Saat ini energi juga dapat digolongkan sebagai barang yang mahal. Hal ini dapat terlihat dari bagaimana cara masyarakat memperoleh energi. Masyarakat seringkali harus mengeluarkan biaya untuk memperoleh energi yang dibutuhkan.

Seringkali masyarakat yang kurang mampu tidak bisa menikmati energi tersebut. Misalnya saja, energi listrik yang perolehannya harus membayar kepada pihak PLN. Bahkan, sebagian besar masyarakat yang kurang mampu lebih memilih untuk hidup tanpa adanya sumber energi listrik. Hidup tanpa penerangan dan juga tanpa hiburan seringkali kita jumpai di lingkungan masyarakat tersebut.

Sebenarnya, masih banyak sumber energi lain dari alam yang pemanfaatannya belum dimaksimalkan. Misalnya saja energi angin dan energi surya yang mudah kita dapat. Dengan mempergunakan peralatan

(17)

2

tertentu, kedua energi tersebut dapat dikonversi menjadi suatu energi yang siap pakai.

Kedua macam energi tersebut dapat dikonversi menjadi energi listrik yang akan sangat berguna bagi kahidupan masyarakat. Energi surya dapat dikonversi menjadi energi listrik melalui suatu alat yang disebut solar cell. Energi angin dapat dikonversi menjadi energi listrik menggunakan kincir angin.

Energi angin dapat dengan mudah diperoleh di daerah pantai. Indonesia yang memiliki garis pantai yang panjang sebenarnya juga sangat mendukung dipergunakannya energi angin sebagai sumber energi. Dengan tambahan transmisi untuk menambah kecepatan putaran poros dari kincir dan sedikit modifikasi tambahan, generator listrik dapat dimanfaatkan sebagai penghasil energi listrik.

Energi listrik yang dihasilkan dapat digunakan sebagai sumber energi untuk penerangan dan pemenuhan kebutuhan lain dalam rumah tangga. Biaya yang seharusnya dikeluarkan masyarakat untuk membayar listrik kepada PLN, dapat digunakan untuk keperluan yang lain.

1.2. Batasan Masalah

Penelitian kincir dutch wind mill dengan tiga variasi bentuk sudu, dengan cara mencari unjuk kerja dengan menggunakan 3 bentuk sudu berbeda, luas penampang sama, dengan bentuk sudu sebagai berikut

(18)

3

b. Trapesium melebar keluar pada ujung sudu. c. Trapesium mengecil kedalam pada ujung sudu.

1.3. Tujuan

a. Mendapatkan hubungan daya output dengan kecepatan angin untuk kincir angin dengan tiga variasi bentuik sudu.

b. Hubungan efisiensi dengan tsr (tip speed ratio) pada ketiga variasi bentuk sudu.

c. Mendapatkan efisiensi kincir maksimal pada ketiga variasi bentuk sudu.

1.4. Manfaat

a. Kincir angin diharapkan dapat digunakan sebagai salah satu usaha untuk menjaga kelestarian sumber energi yang telah tersedia dari alam, sehingga ketersediaan energi akan selalu terjamin.

(19)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Pengertian Angin

Udara bergerak karena adanya gaya Coriolis, yaitu gaya yang menyebabkan adanya perbedaan temperatur. Perbedaan temperatur ini menyebabkan adanya perbedaan tekanan udara. Tempat dengan tekanan yang lebih rendah akan ditempati oleh udara. Udara yang bergerak menempati daerah tersebut itulah yang akhirnya disebut sebagai angin.

Angin terjadi di lapisan atmosfer pada lapisan troposfer. Lapisan troposfer ini memiliki ketebalan kurang lebih 11 km (3600 ft) dari permukaan laut ke atas.

2.2. Macam-macam Kincir Angin

Kincir angin memiliki berbagai macam jenis. Ditinjau dari bentuk dan ukurannya, kincir angin dapat dikelompokkan berdasarkan kegunaan dan berdasarkan posisi porosnya

(20)

5

Dalam pembuatan kincir angin dengan poros mendatar, biasanya diberi peralatan tambahan untuk menyearahkan rotor dengan arah datangnya angin. Tanpa peralatan tambahan, kincir ini tidak akan dapat memberikan efisiensi maksimum, apalagi jika arah datangnya angin berubah-ubah.

Gambar 1. Kincir angin poros mendatar

Kincir angin poros mendatar berbeda dengan kincir angin poros tegak/vertikal. Kincir angin poros vertikal dapat menerima angin dari segala arah. Kincir ini tidak membutuhkan peralatan tambahan untuk menyearahkan rotor dengan arah datangnya angin. Selain itu, kincir poros vertikal biasanya memiliki konstruksi yang lebih sederhana, sehingga biaya pembuatannya pun tidak semahal pembuatan kincir angin poros mendatar.

(21)

6

Contoh kincir angin jenis lift type adalah kincir angin Darrius yang memiliki dua atau tiga buah sudu. Bentuk sudu yang aneh menjadi ciri khas kincir Darrius. Sedangkan contoh kincir angin jenis drag type adalah kincir angin cup-anemometer yang biasanya digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Contoh kincir angin poros tegak yang lain adalah kincir angin Savonius.

Kincir angin Savonius memiliki torsi awalan yang besar. Torsi yang besar inilah yang menjadikan keuntungan pemakaian kincir angin Savonius. Akan tetapi, bobot kincir yang ada menjadi kekurangan dari kincir Savonius ini. Bobot kincir yang terlalu berat menjadikan kincir angin ini terganggu perputarannya, walaupun angin yang berputar cukup kencang.

Dari beberapa penelitian yang telah dilakukan di beberapa negara, kincir angin Savonius ini belum dapat dipastikan berapa efisiensi yang tepat. Kincir angin Savonius dapat menyerap energi angin dengan effisiensi kurang lebih 30%. Menurut Profesor Betz, effisiensi maksimum kincir Savonius sekitar 20%. Pada penelitian di Universitas Illionis, efisiensi maksimalnya 35%.

2.3. Daya yang Dihasilkan Angin

(22)

7

dihitung dengan persamaan yaitu (Tony Burton, David Sharpe, Nick Jenkins, Ervin bossanyi, 2001) :

(

)

Apabila massa jenis udara ( standar kg/m ), maka persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi

225

A = luas penampang melintang arus angin yang ditangkap kincir, m2 v = kecepatan angin, m / s

P_in = daya angin, W

2.4. Tip Speed Ratio

Tip speed ratio adalah kecepatan keliling ujung sudu dibagi kecepatan angin. Tip speed ratio akan menentukan berapa cepat turbin

(23)

8

Gambar 2. Penentuan tip speed ratio pada tiap jumlah sudu berbeda.

(Sumber : http://www.hugh.piggott@enterprise.net)

Turbin angin modern dibuat untuk berputar pada kecepatan bervariasi. Menggunakan aluminium dan komposit pada sudu – sudunya menghasilkan putaran inertia rendah, yang mana turbin angin yang baru dapat dengan mudah mempercepat putaran jika angin dapat mengangkat, dan menjaga tip speed ratio lebih mendekati konstan. Pengoperasian mendekati pada optimalnya tip speed ratio saat hembusan keras dari angin mengizinkan turbin angin untuk meningkatkan energi yang ditangkap dari hembusan keras yang tiba – tiba adalah merupakan tipe di tempat berpopulasi.

(24)

9

daya. Inertia yang tinggi menahan perubahan dalam kecepatan putaran dan itu membuat daya keluaran lebih stabil.

Pada intinya aspek ratio sangat penting dan merupakan indikator dari liftdan drag pada sudu yang terbentuk. Di sebuah pesawat yang mempunyai aspek rasio tinggi – dengan sayap lebar dan tipis – akan menyebabkan drag berkurang, dimana keadaannya didominasi dengan angin kecepatan rendah. Itulah mengapa Para Gliders mempunyai sayap yang panjang.

Tip speed ratio ditentukan sendiri tetapi bila perlu dapat diperhitungkan dengan rumusan yaitu (Tony Burton, David Sharpe, Nick Jenkins, Ervin bossanyi, 2001) :

(25)

10

Ganbar 8. Grafik hubungan tsr dengan cp pada semua jenis

kincir.

2.5. Transmisi Sabuk dan Puli

Jarak yang jauh antara dua poros sering tidak memungkinkan transmisi langsung dengan roda gigi. Oleh karena itu, dalam perancangan kincir angin ini digunakan transmisi berupa sabuk dan puli.

(26)

11

Gambar 3. Konstruksi sabuk-V

( Sumber : Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1997 )

Transmisi sabuk-V bekerja berdasarkan gesekan belitan. Sabuk ini memili

hulu diketah

Gambar 4. Ukuran penampang sabuk-V

( Sumber : Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1997 )

U k dihubungkan

pada generator, maka perlu diketahui lebih dahulu perbandingan putaran

ki konstruksi yang sederhana, mudah untuk didapatkan perbandingan putarannya, dan murah harganya. Dilihat dari keuntungan yang ada, maka sabuk-V digunakan sebagai transmisi pada konstruksi kincir angin ini.

Dalam perhitungan sabuk dan puli, maka perlu lebih da ui ukuran diameter poros yang nantinya dihubungkan pada kedua puli. Jika diameter kedua poros sudah diketahui, maka diperlukan pemilihan jenis sabuk-V yang sesuai dan diameter minimal puli.

(27)

12

antara kedua puli. Perbandingan putaran dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut ( Sumber : Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1997.) :

i putaran puli yang terhubung pada poros generator, rpm

Set d ter

masing-ma p

n2 =

elah iketahui perbandingan putaran kedua puli, maka diame sing uli juga harus diperhitungkan.

Kecepatan linear sabuk-V dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

Di pasaran terdapat bermacam-macam ukuran sabuk. Akan tetapi, yang sesuai dengan hasil perhitungan biasanya sulit didapatkan. Oleh k

ukuran

(28)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Metode Penelitian

Daya dikonversikan menjadi listrik, pengujian dilakukan didalam

terowongan angin (wind tunnel). Kincir angin yang digunakan akan

dirancang untuk kecepatan angin maksimum 9m / detik dengan diameter

kincir 86cm. Kincir tersebut akan dihubungkan pada transmisi. Transmisi

yang akan digunakan dalam kincir ini berupa puli dengan penghubung daya

berupa sabuk. Daya tersebut akan dihubungkan pada poros rotor generator.

Rotor generator akan berputar sehingga menghasilkan energi listrik. Energi

listrik inilah yang nantinya diharapkan dapat digunakan sebagai penerangan

dan pemenuhan kebutuhan listrik lain dalam rumah tangga.

Hasil yang diharapkan adalah suatu prototype atau alat yang dapat

dimanfaatkan oleh masyarakat kecil sebagai mitra kerja mereka. Model atau

disainnya dapat digambarkan sebagai berikut :

Transmisi

Kerangka Kincir

Kincir

Altenator

Gambar 5. Skema alat

(29)

14

3.1.1. Bahan

Bahan atau materi yang digunakan untuk pembuatan kincir angin

sebagai pembangkit listrik ini adalah sebagai berikut :

1. Poros

Poros yang digunakan terbuat dari besi cor

2. Sudu kincir

Sudu kincir terbuat dari triplek dengan ketebalan 0.5cm. Bahan

tersebut diharapkan dapat membuat kincir ringan dan kuat.

Gambar 6. Bentuk sudu kincir

3. Dudukan kincir dan altenator.

Dudukan kincir dan altenator terbuat dari besi cor .

4. Kerangka kincir terbuat dari besi cor.

(30)

15

5. Bantalan

Bantalan ini berfungsi sebagai pengikat poros agar tidak

berubah-ubah saat terkena angin.

3.1.2. Peralatan

1. Anemometer

Anemometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur

kecepatan angin.

2. Altenator

Altenator merupakan alat yang digunakan mengubah energi

mekanik menjadi energi listrik.

Gambar 7. Altenator

3. Multimeter

Multimeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur

(31)

16

4. Tachometer

Alat ini digunakan untuk mengukur putaran poros motor DC.

Tachometer yang digunakan tachometer jenis digital light

tachometer, yang prinsip kerjanya dengan memancarkan sinar

untuk membaca sensor yang berupa pemantul cahaya (contoh

alumunium foil) yang dipasang pada poros.

5. Lampu / beban

Berfungsi sebagai beban dalam percobaan ini, lampu yang

digunakan 10 lampu, tiap lampu memiliki daya 8 watt. Dengan

menggunakan rangkaian paralel seperti dibawah ini.

Gambar 9. Rangkain paralel dengan 10 lampu

V altenato

r

Amper meter

Keterangan

(32)

17

6. Wind Tunnel

Alat ini berfungsi sebagai lorong yang menangkap dan

mengumpulkan angin dan menghembuskannya pada kincir yang

juga diletakkan didalam wind tunnel tersebut, pengaturan

kecepatan angin dilakukan dialat ini.

7. Peralatan lainnya yang berfungsi untuk membongkar pasang

kerangka kincir, misalnya saja kunci pas / ring, obeng, tang, dan

lain sebagainya.

3.2. Variable yang diukur :

a. Putaran poros yang dihasilkan ( n ).

b. Kecepatan angin (v)

c. Tegangan (V) dan arus (A) yang dihasilkan Altenator untuk

menghitung daya yang dihasilkan ( Pout ).

d. Perhitungan daya kincir ( Pin ) dan perhitungan daya yang

dihasilkan ( Pout) untuk menghitung efisiensi (η).

e. Perhitungan TSR.

3.3. Langkah penelitian :

a. Mengangkat kincir yang dibuat kedalam terowongan angin.

b. Memasang kabel yang keluar dari altenator kedalam rangkaian

paralel lalu memasang lampu pada kabel multimeter, Lampu

sebagai beban untuk mengambil arus dan tegangan yang keluar

(33)

18

c. Memasang anemometer untuk mengetahui kecepatan angin,

kecepatan angin untuk perbandingan putaran poros dan daya kincir.

d. Menghidupkan blower untuk mengatur kecepatan angin

e. Mengubah-ubah beban lampu hingga 10 variasi lampu dalam 1 kali

percobaan dan Mencatat data dari lampu pertama hingga kesepuluh

f. Data yang di ambil yaitu kecepatan angin, putaran poros kincir,

tegangan dan arus yang keluar dari altenator.

g. Mengganti bentuk sudu setelah selesai pada percobaan pertama.

h. Mengulangi percobaan diatas hingga 3x bentuk sudu yang

(34)

BAB IV

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1.Data Penelitian

Data yang diperoleh pada saat percobaan dengan menggunakan bentuk sudu yang berbeda dengan 3 kecepatan angin sama sebagai berikut :

Keterangan:

v = kecepatan angin (m s) = 8,26m s = 7,13m s = 5,44m s r = Jari - jari sudu = 0,43 m d = diameter poros kincir = 0,025 m

alt

d = diameter generator = 0,016 m

d_pulikecil = diameter puli kecil = 0,076 m

d_pulibesar = diameter puli besar = 0,38 m

a. Data hasil percobaan

Percobaan dilakukan 3 kali supaya diperoleh hasil baik dan dirata-rata supaya mempermudah perhitungan, pada tiap percobaan disertakan variasi bentuk sudu supaya dapat dilihat secara langsung.

(35)

20

Tabel 4.1 Data perolehan dari kincir 1 dengan kecepatan angin 8,26 m/s

Beban Tegangan Arus Putaran (N)

No.

(Lampu) (Volt) (Ampere) (rpm)

1 1 8.81 0.81 289.70

Tabel 4.2. Data perolehan dari kincir 1 dengan kecepatan angin 7,13 m/s

No.

(36)

21

No.

1 1 3.00 0.36 97.70

Tabel 4.4 Data perolehan dari kincir 2 dengan kecepatan angin 8,26 m/s.

(37)

22

Tabel 4.5. Data perolehan dari kincir 2 dengan kecepatan angin 7,13 m/s.

No. Beban Tegangan Arus Putaran (N)

(38)

23

Tabel 4.7 Data perolehan dari kincir 3 dengan Kecepatan angin 8,26 m/s.

(39)

24

4.2 Pengolahan data dan perhitungan

1. Luas penampang kincir

(40)

25

3. daya yang tersedia pada angin

p

_in

=

0 ,

6 ⋅

A

⋅

v

3

4. Perbandingan putaran puli

(41)

26

5. Menghitung TSR (tip speed ratio) dan Efisiensi.

6. Tabel perhitungan pada ketiga kincir.

Tabel 4.10. Perhitungan tsr, efisiensi dan daya output pada kincir 1 pada kecepatan angin 8,26 m/s

Beban Tegangan Arus Daya

(Pout)

Putaran

(N) _Efisiensi

No.

(Lampu) (Volt) (Ampere) (Watt) (rpm)

(42)

27

Tabel 4.11. Perhitungan tsr, efisiensi dan daya output pada kincir 1 pada kecepatan angin 7,13 m/s.

(Pout)

Putaran (N)

Efisiensi No.

tsr

(Pout)

Putaran (N)

Efisiensi No.

(43)

28

No. Beban Tegangan Arus Daya

(Pout)

(44)

29

(Pout)

(45)

30

(Pout)

(46)

31

4.3. Grafik Hasil Perhitungan

0.00

Gambar 4.3.1. Grafik hubungan daya output dengan kecepatan angin pada kincir1

Pada Gambar 4.3.1. dapat disimpulkan bahwa semakin besar kecepatan angin, maka daya yang dihasilkan kincir semakin besar yaitu 8,99 watt pada kecepatan angin 8,26 dengan persamaan

daya output = 18,52Ln(kecepatan angin) – 30,29 pada R = 1,00 2

(47)

32

Gambar 4.3.2. Grafik hubungan daya output dengan kecepatan angin pada kincir 2

daya output = 19,62Ln(kecepatan angin) – 32,47 pada R = 0,98 2

0.00

Gambar 4.3.3. Grafik hubungan daya output dengan kecepatan angin pada kincir 3

(48)

33

Kincir 1 Kincir 2 Kincir 3

Gambar 4.3.4. Grafik hubungan daya output dengan kecepatan angin pada ketiga kincir

(49)

34

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

Tsr

Gambar 4.3.5. Grafik hubungan Efisiensi dengan TSR Pada kincir 1

Pada Gambar 4.3.5. dapat disimpulkan semakin besar tsr maka efesiensi pada kincir semakin kecil. Efisiensi tertinggi pada 4,58% pada tsr 1,33 dengan persamaan efisiensi = -3,79 tsr 2 + 9,46 tsr – 1,6 pada R = 0,81

(50)

35

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

Tsr

(51)

36

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

Tsr

(52)

37

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

Tsr

Poly. (Kincir 2) Poly. (Kincir 3) Poly. (Kincir 1)

Gambar 4.3.8. Grafik hubungan Efisiensi dengan TSR Pada ketiga kincir dengan bentuk sudu berbeda

(53)

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian dan perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa :

a) Semakin besar kecepatan angin, maka semakin tinggi daya output yang dihasilkan.

b) Semakin besar efisiensi, maka tsr (Tip Speed Ratio) semakin besar.

(54)

39

5.2 Saran

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

a) Bentuk sudu yang digunakan dalam percobaan lebih baik divariasi lagi, karena hal tersebut juga berpengaruh dalam hasil efisiensi.

b) Bahan pembuatan sudu sebaiknya divariasikan dengan menggunakan mika agar lebih ringan.

c) Luas penampang pada kincir dan sudut divariasikan lagi, karena hal tersebut mempengaruhi besarnya daya dan efisiensi.

d) Untuk mendapatkan daya maksimal pada kincir dibutuhkan kecepatan angin yang besar.

(55)

DAFTAR PUSTAKA

Allan, C. L. C., 1959, Water Turbine Driven Induction Generator, Proc IEE, Paper no. 3140S.

Dietzel, Fritz , 1996, Turbin Pompa dan Kompresor, cetakan ke-5, Penerbit Erlangga, Jakarta

Jensen, K. K., 1990, Grid Connection of Wind Turbines and Wind Farms, DEFU Report No.77.

Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1980, Dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin, cetakan ke-11. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

(56)

(57)

(58)