PEMBUATAN TURBIN ANGIN SAVONIUS DENGAN SUDUT PUTAR SUDU 45 0 CONSTRUCTION OF TWISTED SAVONIUS WIND TURBINE WITH 45 0 TWIST. Oleh:

(1)

PEMBUATAN TURBIN ANGIN SAVONIUS

DENGAN SUDUT PUTAR SUDU 45

0

CONSTRUCTION OF TWISTED SAVONIUS WIND TURBINE

WITH 45

0

TWIST

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan Diploma III di Jurusan Teknik Konversi Energi

Oleh:

Fikri Noor Fauzan

091711046

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

(2)

(3)

DATA DIRI PENULIS

Nama Lengkap : Fikri Noor Fauzan

NIM : 091711046

Tempat, Tanggal Lahir : Garut, 9 Februari 1991

Alamat : Perum Graha Mutiara Indah Jl. Zamrud Blok E.5. Kecamatan Tarogong Kaler, Kabupaten Garut, 44151

Jenis Kelamin : Laki- Laki

Agama : Islam

Tinggi/ Berat Badan : 174 cm/ 64 kg

Telepon : 085221688801

Email : fnoorf@gmail.com

Latar Belakang Pendidikan :

Jenis Pendidikan Nama Sekolah Jurusan Tahun

Perguruan Tinggi Politeknik Negeri Bandung Teknik Konversi Energi 2009 – 2012

SMA SMAN 1 Malang IPA 2006 – 2009

SLTP Pesantren Persatuan Islam 76

Garut - 2003 – 2006

SD SDN Gentra Masekdas Garut - 1997 – 2003

(4)

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur penulis sampaikan ke hadirat Allah swt, shalawat serta salam selalu disampaikan kepada Nabi Muhammad SAW, ucapan terimakasih juga disampaikan kepada orang- orang yang telah banyak membantu diataranya:

1. Kedua orang tua yang senantiasa memberikan dukungan moril dan materil.

2. Bapak Ali Mashar selaku pembimbing utama yang dengan sabar memberikan bimbingan, arahan dan bantuan.

3. Bapak Rusmana selaku pembimbing 2 yang membantu dalam pembuatan turbin dari awal hingga selesai.

4. Bapak Sri Paryanto Mursid dan Bapak Ign. Riyadi Mardiyanto yang bersedia meluangkan waktunya untuk menjadi penguji ketika sidang tugas akhir.

5. Teknisi seluruh laboratorium di Jurusan Teknik Konversi Energi terutana Bapak Warsono, Bapak Agus Salim, Bapak Jenal Mustopa dan Bapak Taali yang membatu dalam pembuatan turbin maupun pada saat pengujian.

6. Ketua Jurusan Teknik Konversi Energi, Bapak Aceng Daud.

7. Tim unit karate ITB yang membantu memberikan dorongan moral dan menenangkan pikiran.

8. Tim karate Polban yang membantu mengurangi beban tugas akhir. 9. Kang Arif selaku pelatih karate yang ikut memberikan support. 10.Kang Opik dengan setiap latihan pengendalian emosi dan kesabaran. 11.Keluarga yang membantu secara langsung maupun tidak langsung. 12.Teman – teman Teknik Energi 2009.

13.Rekan – rekan HMTE yang sudah menjadi alumni maupun yang masih ada di kampus.

(5)

v

KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmanirrahim,

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, serta berkat ridho-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir dengan judul “PEMBUATAN TURBIN ANGIN SAVONIUS DENGAN

SUDUT PUTAR SUDU 450”. Laporan ini diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan

kelulusan program pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung.

Tugas akhir ini merupakan pembuatan turbin angin savonius dengan sudut putar sudu 450. Turbin yang dibuat memiliki diameter 1,1 m dan tinggi 0,7 m. Pengujian dari turbin ini dilakukan di pantai Cilauteren Kabupaten Garut. Pembuatan ini bertujuan untuk mengetahui performa dari turbin angin tersebut.

Penulis menyadari bahwa laporan ini memiliki banyak kekurangan. Penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi seluruh pihak, khususnya bagi penulis sendiri.

Bandung, Januari 2012 Penulis

(6)

ABSTRAK

Turbin savonius merupakan turbin angin vertikal yang banyak dikembangkan. Salah satu pengembangan dari turbin ini adalah adanya sudut putar pada sudu yang dalam kenyataannya sangat berpengaruh pada nilai coefficient of power (Cp) dari turbin. Pada tugas akhir ini dilakukan pembuatan dan pengujian turbin angin savoinus dengan sudut putar sudu 45°. Turbin yang dibuat memiliki diameter 1,1 m dan tinggi 0,7 m. Putaran sudu dari turbin dibuat dengan menggunakan software geometry expression dan menggunakan hukum trigonometri sebagai dasar perhitugannya. Bahan yang digunakan untuk membuat turbin adalah plat aluminium dengan ketebalan setebal 0,5 mm. Berdasarkan hasil percobaan, turbin ini dapat menghasilkan daya poros sebesar 3,88 W pada putaran 48 rpm dan kecepatan angin 4 m/s yang jauh lebih rendah dari daya teoritisnya (Secara teori turbin mampu menghasilkan daya poros sebesar 15,16 W pada kecepatan angin 4 m/s).

Kata kunci : Sudut Putar, Cp, Trigonometri, Daya Poros

(7)

vii

ABSTRACT

Savonius turbine is vertical axis wind turbine that developed a lot. One of the development of this turbine is twisted in blade which is in reality it give big effect in it coefficient of power (Cp). This final project purpose is to study about how to construct and test it performance for twisted savonius wind turbine with 450twist. Constructed turbine have 1,1 m of diameter and 0,7 m high. Twisted blade of this turbine is designed by geometric expression software and used trigonometry as it basic calculation. Material that is used to construct this turbine is aluminum sheet with 0,5 mm thickness. This turbine can give 3,88 W output shaft power at 48 rpm and at 4 m/s wind velocity which is far lower than theoretical calculation (Theoretically, this turbine is capable of producing a maximum shaft power of 15,61 W at 4 m/s wind velocity).

Keyword : Twisted Angle, Cp, Trigonometry, Shaft Power

(8)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ii

DATA DIRI PENULIS iii

UCAPAN TERIMAKASIH iv

KATA PENGANTAR v

ABSTRAK vi

ABSTRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR GAMBAR x DAFTAR TABEL xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Tujuan ... 3 1.3 Rumusan Masalah ... 3 1.4 Batasan Masalah... 4 1.5 Metodologi Pembahasan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Angin ... 6

2.2 Turbin Angin ... 6

2.3 Teori "Momentum" Betz ... 8

2.4 Turbin Savonius ... 11

2.5 Daya Angin ... 13

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TURBIN SAVONIUS 3.1 Perencanaan Ukuran ... 16

3.2 Bahan dan Desain Turbin ... 17

3.3 Kriteria Perhitungan ... 18

3.4 Metode Penelitian ... 21

3.6 Alat dan Bahan ... 23

3.7 Konstruksi Turbin Angin Savonius ... 23

3.8 Proses Pembuatan Turbin ... 26

(9)

ix BAB IV PENGUJIAN DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Turbin Angin ... 29 4.2 Data Pengujian dan Pengolahan Data ... 31 4.3 Grafik dan Pembahasan ... 33

BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan ... 42 5.2 Saran ... 42 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

(10)

Gambar 1.1 10 Negara dengan total kapasitas daya terpasang energi angin terbesar

Desember 2011 ... 2

Gambar 2.1 Turbin angin poros vertikal dan horizontal ... 7

Gambar 2.2 Asumsi teori Betz (Wikipedia) ... 8

Gambar 2.3 Grafik penentuan nilai Cp maksimum (sumbu x= 𝑣_𝑣2 1 dan y= Cp)... 11

Gambar 2.4 Turbin savonius dan arah aliran angin turbin savonius... 12

Gambar 2.5 Turbin savonius berbahan logam ... 12

Gambar 2.6 Turbin savonius berbahan serat karbon dengan sudu yang diputar ... 13

Gambar 3.1 Desain turbin dari berbagai sisi ... 18

Gambar 3.2 Pola dasar turbin savonius dengan sudut putar sudu 450 ... 18

Gambar 3.3 Turbin savonius yang dibuat ... 24

Gambar 3.4 Besi penghubung... 25

Gambar 3.6 Dudukan turbin ... 25

Gambar 3.5 Roller bearing (kiri), trust bearing (kanan) dan dudukan bearing ... 26

Gambar 3.7 Lasan penghubung ... 27

Gambar 3.8 Posisi kawat sling pada turbin ... 28

Gambar 4.1 Skematik perhitungan torsi ... 30

Gambar 4.2 Grafik karakteristik Cp terhadap torsi ... 34

Gambar 4.2 Grafik karakteristik Cp terhadap putaran ... 34

Gambar 4.3 Grafik karakteristik torsi terhadap putaran ... 35

Gambar 4.4 Grafik karakteristik daya poros terhadap torsi ... 36

Gambar 4.5 Grafik karakteristik daya poros terhadap putaran ... 37

Gambar 4.6 Grafik perbandingan daya poros dan daya maksimum ... 37

Gambar 4.7 Grafik Cp terhadap kecepatan angin ... 38

DAFTAR TABEL

(11)

xi

Tabel 1.1 Perkiraan penyedian energi listrik di Indonesia ... 1

Tabel 1.2 10 Negara dengan total kapasitas daya terpasang energi angin terbesar Desember 2011 ... 2

Tabel 1.3 Tabel efisiensi turbin savonius dengan sudu diputar ... 3

Tabel 3.1 Densitas dan berat spesifik udara dalam satuan SI ... 19

Tabel 4.1 Perlengkapan pengujian ... 29

Tabel 4.2 Data pengujian ... 31

Tabel 4.3 Data hasil perhitungan ... 33

Tabel 4.4 Hasil perhitungan dengan asumsi D = 1,1 m dan H = 0,7 m ... 39

(12)

DAFTAR PUSTAKA

Cahya, Yayas. (2008). Pembuatan dan Pengujian Prototype Turbin Angin Tipe Helix 3 Blade, Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung.

ehow (diakses tgl. 15 Februari 2012). "How To Caculate Tip Speed Ratio of VAWT". http://www.ehow.com/how_11386228_calculate-tip-speed-ratio-vawt.html

Hasyim. (diakses tgl. 9 Februari 2012). "Design Turbin Angin".

http://www. http://hasyimibrahim.wordpress.com/2009/08/05/design-turbin-angin/.

Hasley, Nick. (Februari 2011). "Modeling the Twisted Savonius Wind Turbine Geometrically and Simplifying its Construction", OregonEpiscopal School.

Hau, Erich. (2005). Wind Turbines, Munich, Springer.

Hussain, M., Mehdi, S. N., & Reddy, P. R. (Januari 2008). "CFD analysis of low speed vertical axis wind turbine with twisted blades". International Journal of Applied Engineering Research, Vol.3, Halaman 149-159.

Komara, Dede Bayu. (2008). Pembuatan dan Pengujian Turbin Angin Tipe Helix Vertikal dengan Diameter 0,5 m dan Tinggi 1,1 m, Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung.

Wikipedia (diakses tgl. 22 Februari 2012). "Betz's Law". http://en.wikipedia.org/wiki/Betz'_law

Wikipedia (diakses tgl. 22 Februari 2012). "Mass Flow Rate". http://en.wikipedia.org/wiki/Mass_flow_rate

Wikipedia (diakses tgl. 09 Februari 2012). "Savonius Wind Turbine". http://en.wikipedia.org/wiki/Savonius_wind_turbine