1
DESIGN AND MANUFACTURE OF PROTOTYPES
DUA TIPE ROTOR TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL SEBAGAI
OBJEK PENELITIAN STUDI EKSPERIMENTAL
Ahmad Marabdi Siregar1*
1Dosen Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik
University of Muhammadiyah Sumatera Utara
Jalan Kapten Muchtar Basri No.3 Medan 20238 Telp. (061) 6622400 *Email: [email protected]
ABSTRAK
Design and manufacture adalah rancangan dan pembuatan. Prototype merupakan bentuk awal dan sebuah prototype dibuat khusus untuk pengembangan sebelum dibuat dalam skala sebenarnya. Dengan bantuan media prototype maka akan dapat meningkatkan daya kreatifitas peneliti maupun mahasiswa dalam bereksperimen serta untuk lebih berinovasi lagi khususnya dalam mengembangkan pemanfaatan energy terbarukan dari angin mengingat krisis energy yang mulai terasa akhir-akhir ini. Turbin angin adalah mengubah energi gerak angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator. Perancangan poros pada turbin nantinya akan mendukung Studi ekperimental untuk melihat dan mengamati amplitudo getaran poros turbin angin sumbu vertikal sebagai pembangkit listrik alternatif, maka penelitian dan studi eksperimental tersebut akan membutuhkan prototype turbin angin yang akan diuji pada alat uji
wind tunnel. Untuk itu akan dirancang dan dibuat prototype dua tipe rotor turbin angin sumbu vertikal yang ukuran rotornya berdiameter 350 mm dan tinggi rotornya 540 mm, serta daya 10 Watt, dan diameter poros turbin 8 mm. Kedua tipe rotor ini berdimensi diameter dan tinggi rotor yang sama.
Kata kunci : Turbin angin, Poros rotor, Sudu rotor.
PENDAHULUAN
Tenaga angin merupakan energi yang berguna dari angin. Tenaga angin salah satu sumber energi terbarukan yang melimpah dinegeri kita dan ramah lingkungan karena menekan emisi gas CO2, oleh karena itu kita dapat memperoleh listrik murah yang tidak terbatas dari energy angin, (Sumiati, R. 2013). Pembangkit listrik tenaga angin mengkonversikan tenaga angin menjadi energi listrik dengan menggunakan kincir angin atau turbin angin. Cara kerjanya cukup sederhana yaitu putaran turbin yang disebabkan oleh angin diteruskan ke rotor generator dimana generator ini memiliki lilitan tembaga yang berfungsi sebagai stator.
Semakin besar sudut kelengkungan turbin, semakin besar jari-jari turbin, akibatnya gaya hambat yang dialami turbin semakin besar sehingga kecepatan putar turbin berkurang. Kecepatan putar turbin bertambah sebanding dengan bertambahnya kecepatan angin. Semakin besar jari-jari turbin, semakin besar pula torsinya, namun putaran yang dihasilkan turbin semakin kecil, (
Dewi,2010).
Putaran rotor helical savonius lebih tinggi dari pada rotor savonius. Daya yang dihasilkan oleh rotor helical savonius juga lebih baik dibandingkan rotor savonius. Semakin besar kecepatan angin akan semakin besar selisih kinerja daya antara rotor helical savonius dengan savonius, (Alexin, M. 2011).
Oleh karenanya diperlukan kajian sumber-sumber energi alternatif, salah satunya adalah energi angin. Dan terus mengembangkan dan menerapkan ilmu yang telah diperoleh, khususnya mengenai perancangan mekanis, dan konversi energi. Serta merancang dua tipe prototype turbin angin sumbu vertikal yang akan memberikan manfaat sebagai alat dan objek studi eksperimen.
2
Perancangan dan pembuatan turbin angin meliputi turbin angin sumbu vertikal berjenis
savonius yang menggunakan rotor yang berbeda tipe, yaitu rotor tipe-U dan rotor tipe-Helix,
namun kedua sudu rotor memiliki diameter dan tinggi yang sama. Perancangan dan pembuatan ini dilakukan karena untuk dua tipe rotor dengan diameter dan tinggi rotor yang sama tidak ada dijual dipasaran.
Kemudian untuk memastikan desing and manufacture of prototypes turbin angin savonius sumbu vertikal ini berfungsi, maka akan dilakukan pengujian awal pada wind tunnel dengan menggunakan alat Anemometer untuk mengukur kecepan angin dan alat ukur multitester untuk mengukur arus dan tegangan listrik.
Turbin Angin
Turbin angin merupakan alat yang digunakan dalam sistem konversi energi angin. Turbin angin
adalah sistem yang berfungsi merubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik berupa putaran poros. Putaran poros digunakan sesuai dengan kebutuhan seperti memutar dinamo atau generator untuk menghasilkan listrik dan menggerakkan pompa untuk pengairan.
Penggunaan kincir sederhana telah dimulai sejak permulaan abad ke-7 dan tersebar diberbagai negara seperti Persia, Mesir, dan Cina dengan berbagai desain. Di Eropa, kincir angin mulai dikenal sekitar abad ke-11 dan berkembang pesat saat revolusi industri pada awal abad ke-19, (Daryanto, Y., 2007).
Berdasarkan orientasi putaran rotornya, wind turbine dibagi dua jenis yaitu sumbu horizontal dan vertikal. Rotor sumbu horizontal putarannya sejajar dengan arah datangnya angin, sedangkan sumbu vertikal berlawanan dengan arah datangnya angin. Rotor sumbu horizontal berbasis gaya angkat, sudu yang ramping, dan kecepatan putar yang tinggi. Rotor sumbu vertikal berbasis gaya hambat, sudu yang lebar dan kecepatan putar yang rendah. Aplikasi turbin angin dapat dilihat pada Gambar dibawah ini.
Gambar 1. Turbin angin sumbu vertikal (Mittal, Neeraj. 2001)
Turbin AnginSavonius
Salah satu jenis turbin angin sumbu vertikal yang dapat digunakan pada angin kecepatan rendah adalah turbin angin Savonius. Turbin ini ditemukan oleh sarjana Finlandia bernama Sigurd J. Savonius pada tahun 1922. Konstruksi turbin sangat sederhana, tersusun dari dua buah sudu setengah silinder. Pada perkembangannya turbin Savonius ini banyak mengalami perubahan bentuk rotor, seperti yang terlihat pada Gambar dibawah ini.
3
Jenis savonius memiliki kemampuan self-starting yang bagus, sehingga hanya membutuhkan angin dengan kecepatan rendah untuk dapat memutar rotor turbin. Selain itu, torsi yang dihasilkan turbin angin jenis savonius relatif tinggi, (
Sargolzaei, J. 2007).
Turbin angin savonius memiliki rotor, dan rotor merupakan elemen utama turbin angin. Adapun tenaga total aliran angin yang mengalir adalah sama dengan laju energi kinetik aliran yang datang yang dirumuskan dengan, (Napitupuluh, F. H. 2013). ;
𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1 2𝑔𝑐 𝜌𝐴𝑉𝑖
3
Dimana:
ρ : Massa jenis angin = 1,1514 (kg/m3) A : Luas rotor turbin (m2)
Vi : Kecepatan aliran angin (m/s)
gc : Vaktor konversi = 1,9 kg/(N.s2) Ptot : Tenaga total (Watt)
Tenaga maksimum turbin savonius
𝑃𝑚𝑎𝑥 = 8
27 𝑥 𝑔𝑐 𝜌𝐴𝑉 3
Luasan rotor turbin angin savonius
A = D x t Dimana:
A : Luas penampang rotor D : Diameter rotor
t : Tiggi rotor
Poros Turbin Angin Savonius
Poros satu bagian yang penting dari setiap mesin (Sularso dan Kiyokatsu Suga. 2004). Pada turbin angin poros berfungsi sebagai tempat kedudukan sudu, dan juga berfungsi sebagai alat penghubung utama terjadinya perubahan energi, dari energi kenetik menjadi energi listrik yang sebelumnya melalui generator (Putranto, A. 2011).
Secara umum poros digunakan untuk meneruskan daya dan putaran. Poros turbin savonius kedudukannya vertikal sehingga akan mengalami beban puntir. Berdasarkan jenis poros, turbin angin savonius menggunakan jenis poros transmisi yang mengalami beban berupa momen puntir dan momen lentur. Daya dapat ditransmisikan melalui kopling, roda gigi, dan belt.
Daya rencana poros (Sularso dan Kiyokatsu Suga. 2004), turbin angin savonius Pd = fc x P
Dimana:
Pd : daya rencana
fc : factor koreksi
P : daya (kW)
Momen puntir (disebut juga sebagai momen rencana ) adalah T (kg.mm) maka
T = 9,74 x 105𝑃𝑑
𝑛
Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros ds (mm), maka tegangan geser 𝜏 (kg/mm2) yang terjadi adalah
𝜏 = 𝑇
( 𝜋𝑑𝑠3
16 )
= 5,1 𝑇
4
Tegangan geser ijin (𝜏𝑎) untuk bahan poros dapat dihitung dengan persamaan
𝜏𝑎 = 𝜏𝑏
𝑆𝑓1 𝑥 𝑆𝑓2
Diameter poros ds (mm) di hitung dengan rumus ;
ds = [5,1
𝜏𝑎 𝐾𝑡 𝐶𝑏 𝑇]
1/3
METODE PENELITIAN
Dalam rancangan ini akan dibuat turbin angin savonius tipe-U serta Savonius tipe-Helix seperti terlihat pada Gambar tiga dimensi dibawah ini.
a b
Gambar 3. Turbin angin savonius ; a. Tipe-Helix, b. Tipe-U
Parameter Awal Rotor Turbin Angin Savonius
Metode menentukan parameter permulaan rotor turbin angin sumbu vertikal tipe savonius
sudah di kembangkan. Dengan daya dan kecepatan angin tertentu, maka kisaran luas, diameter, tinggi dan kecepatan putar rotor dapat diketahui. Luas rotor sangat dipengaruhi oleh koefisien daya,
Cp. Kecepatan putar rotor rancangan dapat dihitung setelah diameter rotor dihitung dan Tip Speed Ratio (TSR) ditentukan. Untuk merancang rotor, maka dibutuhkan beberapa parameter awal yaitu:
1. Daya rancangan
2. Kecepatan angin rancangan 3. Luas penampang rotor 4. Diameter rotor
5. Tinggi rotor
6. Kecepatan putar rotor rancangan
Parameter awal tersebut berhubungan satu sama lain. Apabila seluruh parameter awal telah ditetapkan dan dihitung, maka pekerjaan perencanaan serta analisis rotor akan lebih mudah (Sulistyo Atmadi, Ahmad Jamaludin Fitroh. Peneliti Pusat teknologi Dirgantara Terapan (LAPAN)). Dimensi kedua turbin ini sama dan yang membedakannya hanya bentuk penampang sudu. Bahan kedua turbin ini jga sama, antara lain:
1. Dudukan lengan sudu. 5. Bantalan
2. Lengan sudu. 6. Transmisi daya
3. Sudu 7. Generator listrik
4. Poros 8. Bola lampu dan wayar
Untuk memastikan desing and manufacture of prototypes turbin angin savonius sumbu vertikal ini berfungsi, maka akan dilakukan pengujian awal pada wind tunnel dengan dukungan dan menggunakan alat Anemometer untuk mengukur kecepan angin dan alat ukur multitester untuk mengukur arus dan tegangan listrik yang dihasilkan.
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perencanaan Poros dan Dimensi Sudu Turbin Angin Savonius
Untuk memenuhi studi eksperimental nantinya, maka dirancang poros dan dua tipe sudu turbin angin savonius yang berbeda, yaitu:
1. Rotorsavoniustype-U dengan 2 sudu dan 2. Rotorsavonius type-Helix dengan 2 sudu. Berikut ini adalah beberapa komponen rotor yang dirancang:
a. Poros
b. Lengan sudu rotor
c. Dudukan lengan sudu rotor
d. Sudu rotor type U dan type helix e. Duukan rotor
Pada penelitian ini dibuat dua jenis tipe rotor turbin angin savonius yaitu sudu type U dan sudu
type helix, yang membedakan dari kedua tipe rotor ini hanya bentuk penampang sudunya saja, sedangkan untuk poros, lengan sudu, dan dudukan lengan sudunya sama. Pertama adalah sudu bentuk hampir setengah lingkaran berpenampang type U, dan yang kedua sudu bentuk hampir setengah lingkaran yang dipuntir 900 sehingga berpenampang Helix, masing-masing dua sudu. Untuk perencanaan rotor turbin angin savonius dalam eksperimen dibutuhkan data-data yang diketahui, dipilih serta diharapkan seperti :
Direncanakan ;
P = Daya = 10 Watt = 0,01 kW n = Putaran Poros = 50 rpm fc = Faktor Koreksi = 1,2
untuk nilai fc dapat kita lihat pada tabel dibawah ini [3]
Tabel 1. Faktor Koreksi daya yang akan ditranmisikan, 𝒇𝒄.
Daya yang akan ditranmisikan c
Daya rata – rata yang diperlukan Daya maksimum yang diperlukan Daya normal
1,2 - 2,0 0,8 - 1,2 1,0 - 1,5 Dengan menggunakan persamaan diatas, maka daya rencana (Pd) kW;
Pd = fc x P
Dimana ;
Pd : daya rencana
fc : factor koreksi = 1,2
P : daya = 0,01 kW
Maka daya rencana ;
Pd = 1,2 x 0,01 = 0,012 kW
Jika momen puntir (disebut juga sebagai momen rencana ) adalah T (kg.mm), dengan menggunakan persamaan diatas, maka
T = 9,74 x 105𝑃𝑑
𝑛
T = 9.7400 x 0,012
50 = 9.74000 x 0,00024 = 233,76 kg.mm
Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros ds (mm), dengan menggunakan persamaan diatas, maka tegangan geser 𝜏 (kg/mm2) yang terjadi adalah :
6
𝜏 = 𝑇
( 𝜋𝑑𝑠3
16 )
= 5,1 𝑇
𝑑𝑠3 dan terlebih dahulu dicari diameter poros.
Perancangan Poros
Poros yang akan digunakan pada turbin savonius ini akan mengalami beban puntir dan beban lentur, akan tetapi yang paling besar adalah beban puntir yang disebabkan putaran. Bahan untuk poros turbin savonius dipilih dari bahan baja khrom (JIS G 4104) SCr22 dengan perlakuan panas dan pengerasan kulit , sebab bahan tahan dengan keausan dan banyak dijual dipasaran. Kekuatan tariknya 𝜎𝐵= 58 kg/mm2 , pemilihan bahan dapat kita lihat pada tabel dibawah ini (Sularso dan
Kiyokatsu Suga. 2004).
Tabel 2. Baja paduan untuk poros.
Standar dan macam Lambang Perlakuan panas Kekuatan tarik
𝜎𝐵 (kg/mm2)
SNC 2 - 85
Baja khrom nikel SNC 3 - 95
(JIS G 4102) SNC21 Pengerasan kulit 80
SNC22 “ 100
SNCM 1 - 85
SNCM 2 - 95
Baja khrom nikel molibden SNCM 7 - 100
(JIS G 4103) SNCM 8 - 105 SNCM22 Pengerasan kulit 90 SNCM23 “ 100 SNCM25 “ 120 SCr 3 - 90 SCr 4 - 95 Baja khrom SCr 5 - 100
(JIS G 4104) SCr21 Pengerasan kulit 80
SCr22 Pengerasan kulit 85
SCM 2 - 85
SCM 3 - 95
SCM 4 - 100
Baja khrom mplibden SCM 5 - 105
(JIS G 4105) SCM21 Pengerasan kulit 85
SCM22 “ 95
SCM23 “ 100
Untuk bahan S-C factor keamanan Sf1 = 6,0 dan Sf2 = 1,3 – 3,0, diambil (2). Maka tegangan geser ijin (𝜏𝑎) untuk bahan poros dapat dihitung dengan persamaan (2.14)
𝜏𝑎 = 𝜎𝐵 𝑆𝑓1 𝑥 𝑆𝑓2 = 58 6 𝑥 2 = 4,8333 kg/mm 2
Keadaan momen puntir harus ditinjau. Factor koreksi yang dianjurkan oleh ASME juga akan dipakai, factor ini dinyatakan dengan Kt (factor koreksi terhadap momen puntir) yang besarannya 1,0 jika beban dikenakan halus, 1,0 – 1,5 jika terjadi sedikit kejutan, dan 1,5 – 3,0 jika dengan kejutan besar. Diambil Kt = 1,5
7
Diperkirakan akan terjadi pemakaian dengan beban lentur, maka akan dipakai pertimbangan pemakaian factor Cb yang harganya antara 1,2 sampai 2,3, dan yang digunakan nilai Cb = 2. Dari persamaan didapat rumus menghitung diameter poros ds (mm) ;
ds = [5,1 𝜏𝑎 𝐾𝑡 𝐶𝑏 𝑇] 1/3 = [ 5,1 4,8333 1,5 𝑥 2 𝑥 233,76] 1/3 ds = [ 739,9713 ]1/3 = 7,2571 8 mm
karena harga terdahulu lebih kecil yaitu 7,2571 mm, maka harga dari tabel diameter poros diambil 8 mm (Sularso dan Kiyokatsu Suga. 2004), diameter poros diperlihatkan pada tabel dibawah ini.
Tabel 3. Diameter poros
( Satuan mm ) 4 10 *22,4 40 100 *224 400 24 (105) 240 11 25 42 110 250 420 260 440 4,5 *11,2 28 45 *112 280 450 12 30 120 300 460 *31,5 48 *315 480 5 *12,5 32 50 125 320 500 130 340 530 35 55 *5,6 14 *35,5 56 140 *355 560 (15) 150 360 6 16 38 60 160 380 600 (17) 170 *6,3 18 63 180 630 19 190 20 200 22 65 220 7 70 *7,1 71 75
8
80 85 9 90 95Keterangan : 1. Tanda *menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standar.
2. Bilangan didalam kurung hanya dipakai untuk bagian dimana akan dipasang bantalan gelinding
Setelah diameter poros diperoleh, maka tegangan gesernya (𝜏) adalah ;
𝜏 = 𝑇 ( 𝜋𝑑𝑠3 16 ) = 5,1 𝑇 𝑑𝑠3 = 5,1 𝑥 233,76 83 = 1192,1760 1,8660 = 638,8713 kg/mm 2
Perhitungan dan Perencanaan Luas Rotor
Turbin angin savonius memiliki rotor, dan rotor merupakan elemen utama turbin angin. Adapun tenaga total aliran angin yang mengalir adalah sama dengan laju energi kinetik aliran yang datang yang dirumuskan dengan persamaan (Napitupulu, F.H. 2013) ;
𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 1 2𝑔𝑐 𝜌𝐴𝑉
3
Dimana :
8
A : luas rotor turbin (m2)
V : kecepatan aliran angin = 6 m/s (asumsi)
gc : factor konversi = 1,9 kg/N.s2) Ptot : Daya = 10 Watt
10 = 1 2 𝑥 1,9 1,1514 𝑥 𝐴 𝑥 6 3 A = 2 𝑥 1,9 𝑥 10 1,1514 𝑥 216 = 38 248,70 = 0,15 m 2
Jadi luas rotor turbin savonius adalah 0,15 m2
Perhitungan Tenaga Maksimum Turbin Savonius
Dengan menggunakan persamaan, kita dapatkan tenaga maksimumnya, yaitu : 𝑃𝑚𝑎𝑥 = 8 27 𝑥 𝑔𝑐 𝜌𝐴𝑉 3 𝑃𝑚𝑎𝑥 = 8 27 𝑥 1,91,1514 𝑥 0,15 𝑥 216 = 298,44 51,3 = 5,82 Watt
maka perhitungan Efisiensi teoritis ideal rotor 𝜂𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 = 𝑃𝑃𝑚𝑎𝑥
𝑡𝑜𝑡 =
5,82
10 = 0,58
Dapat dikatakan turbin angin savonius mengkonversikan tidak lewat dari 60% dari daya total angin menjadi tenaga berguna.
Perhitungan Dimensi Sudu
Rancangan sudu pada turbin angin savonius ini ada 2 bagian yaitu diameter rotor dan panjang rotor ( D dan t ). Untuk rancangan ini dipilih perbandingan diameter rotor dengan tinggi rotor (D/t) sebesar 0,8 (Napitupulu, F.H. 2013).
Dengan diameter rotor yang lebih kecil kesanggupan start up juga lebih kecil. Dalam hal ini diambil rasio diameter terhadap tinggi rotor, D/t sama dengan 0,8 (Atmadi, S. 2008).
Luasan rotor turbin angin adalah 0,15 m2, yang dirumuskan dengan persamaan: A = D x t Dimana : A : luas rotor = 0,15 m2 D : diameter rotor t : tinggi rotor jadi : 0,15 = D x t Yang mana D/t = 0,8 D = 0,8 t 0,15 = 0,8 t x t 0,15 = 0,8 t2 t2 = 0,15 0,8 = 0,19 maka : t = √0,19 = 0,44 m = 44 cm = 440 mm dan diameter turbin angin adalah ;
D = 0,8 x t
9
Perencanaan poros dan kedua tipe rotor ini dibuat terlebih dahulu dengan Autocad 2007, selanjutnya akan dibuat bentuk nyata dari rotor. Citra foto gambar teknik dapat dilihat pada Gambar dibawah ini.
Gambar 4. Citra Gbr. Teknik Savonius type U dan typeHelix
Pembuatan dan perakitan turbin angin savonius di lakukan di rumah. Rotor turbin angin ini memmpunyai beberapa komponen yang bahannya di beli di toko dan dibuat untuk kemudian disesuaikan dengan rancangan, yaitu:
a. Dimensi rotor turbin angin diperlihatkan pada Gambar dibawah ini.
Gambar 5. Dimensi rotor
b. Poros rotor dibeli baja khrom dengan pengerasan kulit dengan tinggi 535 mm serta berdiameter 8 mm, bentuknya dapat dilihat pada Gambar dibawah ini.
10
Gambar 6. Poros rotor
c. Lengan Sudu rotor, dibuat dari bahan pelat besi, dengan ketebalan 0,7 mm, bentuk jadinya dapat dilihat pada Gambar dibawah ini.
Gambar 7. Lengan Sudu
d. Dudukan Sudu, dibuat dari bahan besi yang dibubut berbentuk silinder dengan diameter luar 20 mm, diameter dalam 10 mm dan ketebalannya 10 mm. Bentuk jadinya dapat dilihat pada Gambar dibawah ini.
Gambar 8. Dudukan sudu
e. Sudu, yang dibentuk dari bahan pelat aluminium tebal 0,3 mm. Bentuk jadinya dapat dilihat pada Gambar dibawah ini.
a. b. c. Gambar 9. Sudu
a. Bahan,
b. Sudu penampang “Helix” c. Sudu penampang “U”
f. Dudukan Rotor Turbin Angin. Dudukan rotor ini setelah diukur dan disesuaikan dengan wind tunnel ditempah dibengkel las, alat ini nantinya akan diletakkan pada test saction pada wind tunnel, seperti pada Gambar dibawah ini.
11
Gambar 10. Dudukan Rotor Turbin Angin
Komponen Tambahan
a. Bantalan
Bearing (bantalan) adalah elemen mesin yang menumpu poros yang mempunyai beban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan mempunyai umur yang panjang. Bearing harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. bearing ini dibeli di toko bearing yang ada di kota medan dan disesuaikan dengan ukuran poros seperti pada Gambar dibawah ini.
Gambar 11. Bantalan b. Transmisi daya
Dalam penelitian ini rodagigi digunakan untuk mentransmisikan daya dan putaran. Rodagigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Diameter luar roda gigi pada poros 120 mm, dan diameter luar roda gigi pada poros motor DC 10 mm, seperti pada Gambar dibawah ini.
(a) (b)
Gambar 12. Roda gigi pada Poros turbin a. Pada poros turbin
b. Pada poros motor DC c. Generator listrik
Generator listrik yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah 12V- 100mA, seperti Gambar dibawah ini.
12
Gambar 13. Generator listirk d. Bola lampu dan wayar
Bola lampu yang akan digunakan adalah jenis bola lampu LED seperti pada Gambar dibawah ini.
Gambar 14. Lampu LED dan wayar kecil
Rakitan Rotor Savonius Tipe-Helix
Komponen komponen rotor savonius helix yang sudah dirancang dan dibentuk disatukan dan dirakit seperti yang terlihat pada Gambar dibawah ini.
Gambar 15. Rotor SavoniusType Helix
Rakitan Rotor Savonius Tipe-U
Komponen komponen rotor savonius type U yang sudah dirancang dan dibentuk disatukan dan dirakit seperti yang terlihat pada Gambar dibawah ini.
13
Gambar 16. Rotor Savonius Type U
Unjuk kerja dan pengambilan data awal
Prototype turbin angin savonius yang sudah selesai akan diuji pada wind tunnel, hal ini dilakukan untuk memastikan kedua prototype berfungsi dan layak untuk menjadi objek eksperimen. Pada pengujian yang telah dilakukan diperoleh data-data awal seperti tabel dibawah ini.
Tabel 4. data pada Tipe-Helix Tabel 5. data pada Tipe U
Setelah pengamatan awal pada kecepatan angin 4 m/s, 4,5 m/s, dan 5 m/s, maka dari kedua tipe dapat kita lihat grafik hubungan perbandingan kecepatan angin dengan voltase yang dihasilkan, seperti terlihat pada Gambar dibawah ini.
Gambar 17. Grafik kecepatan angin terhadap voltase
KESIMPULAN
2.2 2.64 2.91 1.97 2.23 2.71 1.5 2 2.5 3 4 4.5 5 T eg an ga n ( Vo lt) Kecepatan angin (m/s)Kecepatan angin vs Voltase
Tipe Helix Tipe U No. Kecepatan angin (m/s) Tegangan (Volt) 1. 4 2,20 2. 4,5 2,64 3. 5 2,91 No. Kecepatan angin (m/s) Tegangan (Volt) 1. 4 1,97 2. 4,5 2,23 3. 5 2,71
14
Dari desing and manufacture of prototypes turbin angin savonius sumbu vertikal yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Dimensi dan spesifikasi kedua rotor turbin angin a. Diameter rotor = 350 mm
b. Tinggi rotor = 440 mm c. Diameter Poros = 8 mm d. Daya rotor = 10 Watt e. Efisiensi teoritis ideal rotor = 0,58
2. Dalam pengujian awal untuk kelayakan turbin angin diperoleh ;
a. Untuk tipe helix pada kecepatan angin 4 m/s turbin angin menghasilkan tegangan listrik 2,20 volt, pada kecepatan angin 4,5 m/s menghasilkan 2,64 volt, dan pada kecepatan angin 5 m/s turbin angin menghasilkan tegangan listrik 2,91 volt.
b. Sedangkan untuk tipe U pada kecepatan angin 4 m/s turbin angin menghasilkan tegangan listrik 1,97 volt, pada kecepatan angin 4,5 m/s menghasilkan 2,23 volt, dan pada kecepatan angin 5 m/s turbin angin menghasilkan tegangan listrik 2,71 volt. 3. Hubungan kecepatan angin dengan tegangan listrik yang dihasilkan oleh kedua turbin
adalah semakin naik kecepatan angin yang mengggerakkan turbin maka semakin tinggi tegangan listrik yang dihasilkan.
4. Dari kedua tipe rotor ini, dan dengan kecepatan angin yang sama saat menggerakkan turbin, turbin angin tipe helix lebih tinggi menghasilkan tegangan listrik bila dibandingkan dengan turbin angin tipe U.
DAFTAR PUSTAKA
Sumiati, R., Aidil Zambi. (2013). Rancang Bangun Miniatur Turbin Angin Pembangkit Listrik untuk Media Pembelajaran. Jurnal Teknik Mesin Vol. 3, No. 2. 1-8.
Dewi, Marizka Lustia. (2010). Analisa Kinerja Turbin Angin Poros Vertikal Dengan Modifikasi Rotor Savonius L Untuk Optimasi Kinerja Turbin. Mahasiswa FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Alexin, M., Putra, Mulyadi, Ganjar Pribadi, Taufiq Mawardinata, dan Tito Santika. (2011). Uji Experimental Rotor Helical Savonius Dibandingkan Dengan Rotor Savonius. Mahasiswa Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Nasional.
Daryanto, Y. (2007). Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu. Balai PPTAGG-UPT-LAGG.
https://elkace.files.wordpress.com/2008/02/kincir_angin.pdf
Sargolzaei, J. (2007). Prediction of the power ratio and torque in wind turbine Savonius rotors using artificial neural networks.Department of chemical engineering. Ferdowsi university of Mashhad. Iran.
Mittal, Neeraj. (2001). Investigation of Performance Characteristics of a Novel VAWT. Thesis. UK: Departement of Mechanical Engineering University ofStrathclyde
Napitupuluh, F.H., Surya Siregar. (2013). Perancangan Turbin Vertikal Axis Savonius dengan menggunakan 8 buah Sudu lengkung. Jurnal Dinamis. 3 Vol. I,No.13,.ISSN 0216-7492 Sularso dan Kiyokatsu Suga. (2004). Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta :
PT. Pradnya Paramita, pp:7-9
Putranto, A., Prasetyo, A., & Zatmiko, A. (2011). Rancang Bangun Turbin Angin Vertikal untuk Penerangan Rumah Tangga. Universitas Diponegoro.
Atmadi, S., & Fitroh, A. J. (2008). Pengembangan Metode Parameter Awal Rotor Turbin Angin Sumbu Vertikal Tipe Savonius. Peneliti Pusat teknologi Dirgantara Terapan (LAPAN). Jurnal Teknologi Dirgantara Vol.6 No.6. 41-50
