Unjuk kerja kincir angin model american multi-blade tiga belas sudu dari bahan aluminium dengan tiga variasi pitch angle

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. UNJUK KERJA KINCIR ANGIN MODEL AMERICAN MULTIBLADE TIGA BELAS SUDU DARI BAHAN ALUMINIUM DENGAN TIGA VARIASI PICTH ANGLE. SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin. Diajukan oleh : DIMAS CHRISTIAN NUGROHO NIM : 115214034. PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2015. i.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. THE PERFORMANCE OF THIRTEEN BLADES AMERICAN MULTI-BLADE WINDMILL MADE FROM ALUMINIUM WITH THREE PITCH ANGLE VARIATIONS FINAL PROJECT Presented as partial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering. by : DIMAS CHRISTIAN NUGROHO 115214034. MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2015. ii.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. INTISARI. Perkembangan teknologi dan industri yang semakin pesat membuat kebutuhan akan energi sekarang ini sangat diperlukan oleh setiap warga masyarakat di negara maju dan negara berkembang. Penggunaan energi terus bertambah karena kebutuhan masyarakat yang terus meningkat tidak dapat diimbangi dengan pasokan sumber energi yang sudah ada. Kincir angin adalah sebuah alat yang dirancang agar mampu memanfaatkan energi kinetik angin kemudian mengubah energi kinetik tersebut menjadi energi mekanik. Penelitian ini ditujukan untuk mendapatkan nilai Cp maksimal dan tsr optimal dari model kincir angin American Multi-Blade dengan tiga variasi pitch angle. Model kincir angin yang digunakan dalam penelitian ini memiliki 13 sudu berbahan dasar aluminium berdiameter 80 cm. Penelitian ini dilakukan untuk tiga variasi pitch angle sudu yakni: 10o, 20o, dan 30o. Kincir angin diuji dengan menggunakan wind tunnel. Alat - alat ukur dalam pengujian, antara lain : tachometer berfungsi untuk mengukur putaran kincir, anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin dan neraca pegas mengukur beban pengimbang yang diberikan pada kincir angin. Dari data perhitungan didapatkan nilai Cp maksimal dan tsr optimal pada setiap variasi. Model kincir angin dengan pitch angle 10o menghasilkan Cp maksimal 5,11% pada tsr optimal 0,8. Model kincir angin dengan pitch angle 20o memberikan Cp maksimal 13,96% pada tsr optimal 1,02. Model kincir angin dengan pitch angle 30o menghasilkan Cp maksimal 16,6% pada tsr optimal 0,67. Dengan demikian model kincir angin terbaik adalah model kincir angin yang memiliki pitch angle 30o dengan nilai Cp maksimal 16,6% pada tsr optimal 0,67. Kata kunci : American multi-blade, Cp maksimal, tsr optimal.. vii.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala kemudahan dan kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan Skripsi ini. Penulisan Skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai gelar sarjana S-1 pada program studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. Dalam menyelesaikan Skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan, arahan dan dorongan dari banyak pihak. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada : 1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. 3. Ir. Rines, M.T., selaku Dosen Pembimbing Skripsi. 4. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 5. Yohanes Suyono dan Catharina Karsini selaku orang tua dari penulis, Regina Fika, Stephanus Kresna dan Agatha Ria selaku saudara dari penulis yang telah memberi dukungan dari berbagai aspek selama menyelesaikan penulisan Skripsi ini. 6. Seluruh Dosen dan Staf Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.. viii.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .................................................................................................i TITLE PAGE .............................................................................................................ii LEMBAR PERSETUJUAN ......................................................................................iii LEMBAR PERNYATAAN.......................................................................................v INTISARI ..................................................................................................................vii KATA PENGANTAR ...............................................................................................viii DAFTAR ISI..............................................................................................................x DAFTAR GAMBAR .................................................................................................xiii DAFTAR TABEL......................................................................................................xv. BAB I PENDAHULUAN..........................................................................................1 1.1. Latar Belakang Masalah ...............................................................................1 1.2. Rumusan Masalah .........................................................................................2 1.3. Tujuan Penelitian ..........................................................................................3 1.4. Manfaat Penelitian ........................................................................................3 1.5. Batasan Masalah ...........................................................................................3. BAB II DASAR TEORI ............................................................................................5 2.1 Konsep Dasar Angin ................................................................................5 2.2 Pengertian Kincir Angin ..........................................................................5 2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal ....................................................6 2.2.2 Jenis Kincir Angin Poros Horisontal ...........................................7 2.2.3 Kincir Angin Poros Vertikal ........................................................8 2.2.4 Jenis Kincir Angin Poros Vertikal ...............................................9 2.3 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap tsr .............................................. 11 2.4 Rumus Perhitungan ................................................................................. 11 2.4.1 Energi Kinetik ..............................................................................11 2.4.2 Daya Angin..................................................................................12 2.4.3 Torsi.............................................................................................13. x.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 2.4.4 Daya Kincir Angin ......................................................................13 2.4.5 Tip Speed Ratio............................................................................14 2.4.6 Koefisien Daya (Cp) ....................................................................15 BAB III METODE PENELITIAN ........................................................................... 16 3.1 Tempat Penelitian ....................................................................................16 3.2 Metode Penelitian ....................................................................................16 3.3 Peralatan Pengujian..................................................................................17 3.4 Langkah Pembuatan Kincir Angin...........................................................19 3.5 Prosedur Penelitian ..................................................................................21 3.6 Variabel yang Diukur...............................................................................23 3.7 Variabel yang Dihitung............................................................................23 3.8 Diagram Alir ............................................................................................24. BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN....................................................................25 4.1 Data Hasil Percobaan ...............................................................................25 4.2 Perhitungan Data......................................................................................28 4.2.1 Perhitungan Daya Angin.................................................................28 4.2.2 Perhitungan Torsi........................................................................... 29 4.2.3 Perhitungan Daya Kincir................................................................ 29 4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya .......................................................... 29 4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio.......................................................... 30 4.3 Data Hasil Perhitungan ............................................................................30 4.4 Grafik Hasil Perhitungan Data dan Pembahasan..................................... 34 4.5 Grafik Hubungan Antara Cp dan tsr Dari Tiga Variasi Pitch Angle........ 41. BAB V PENUTUP.................................................................................................... 42 5.1 Kesimpulan.............................................................................................. 42 5.2 Saran........................................................................................................ 42. DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................44 xi.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Kincir angin Propeler ......................................................................... 7 Gambar 2.2 Kincir angin American multi-blade.................................................... 8 Gambar 2.3 Kincir angin Propeler Ducth Four Arm.............................................. 8 Gambar 2.4 Kincir angin Savonius ........................................................................ 10 Gambar 2.5 Kincir angin Darrieus......................................................................... 10 Gambar 2.6 Grafik hubungan antara Cp dan tsr dari beberapa jenis kincir ............ 11 Gambar 3.1 Terowngan angin................................................................................ 17 Gambar 3.2 Fan blower ......................................................................................... 18 Gambar 3.3 Anemometer....................................................................................... 18 Gambar 3.4 Takometer .......................................................................................... 18 Gambar 3.5 Neraca pegas ...................................................................................... 19 Gambar 3.6 Sistem pengereman ............................................................................ 19 Gambar 3.7 Sudu kincir angin ............................................................................... 20 Gambar 3.8 Mesin penekuk plat ............................................................................ 21 Gambar 3.9 Kincir angin yang diuji dalam penelitian ........................................... 21 Gambar 4.10 Skema pengujian .............................................................................. 22 Gambar 4.11 Diagram alir ..................................................................................... 24 Gambar 4.12 Grafik hubungan antara Putaran kincir (n) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 10o pada kecepatan angin rerata 8,58 m/s ........... 34 Gambar 4.13 Grafik hubungan antara Daya Kincir (Pout) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 10o pada kecepatan angin rerata 8,56 m/s ........... 35 Gambar 4.14 Grafik hubungan antara Koefisien daya (Cp) dengan Tip speed ratio (tsr) untuk pitch angle 10o ..................................................... 36 xii.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. Gambar 4.15 Grafik hubungan antara Putaran Kincir (n) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 20o pada kecepatan angin rerata 8,58 m/s ........... 37 Gambar 4.16 Grafik hubungan antara Daya kincir ( Pout) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 20o pada kecepatan angin rerata 8,58 m/s ........... 37 Gambar 4.17 Grafik hubungan antara Koefisien daya (Cp) dengan Tip speed ratio (tsr) untuk pitch angle 20o ....................................................... 38 Gambar 4.18 Grafik hubungan antara Putaran Kincir (n) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 30o pada kecepatan angin rerata 8,55 m/s .......... 39 Gambar 4.19 Grafik hubungan antara Daya kincir (Pout) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 30o pada kecepatan angin rerata 8,55 m/s ........... 40 Gambar 4.20 Grafik hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip speed ratio (tsr) untuk pitch angle 30o ....................................................... 40 Gambar 4.21 Grafik gabungan Koefisien daya (Cp) dan tip speed ratio (tsr) dengan variasi pitch angle 10o, 20o, dan 30o ................................... 41. xiii.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. DAFTAR TABEL Hal Table 4.1 Data hasil percobaan kincir angin pitch angle10o.................................. 25 Table 4.2 Data hasil percobaan kincir angin pitch angle 20o ................................. 26 Table 4.3 Data hasil percobaan kincir angin pitch angle 30o ................................. 27 Tabel 4.4 Tabel pendukung perhitungan................................................................ 28 Tabel 4.5 Data perhitungan kincir angin pitch angle 10o....................................... 31 Tabel 4.6 Data perhitungan kincir angin pitch angle 20o....................................... 32 Tabel 4.7 Data perhitungan kincir angin pitch angle 30o ...................................... 33. xiv.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. BAB I PENDAHULUAN. 1.1. Latar Belakang Perkembangan teknologi dan industri yang semakin pesat membuat. kebutuhan akan energi sekarang ini sangat diperlukan oleh setiap warga masyarakat di negara maju dan negara berkembang. Penggunaan energi terus bertambah karena kebutuhan masyarakat yang terus meningkat tidak dapat diimbangi dengan pasokan sumber energi yang sudah ada. Sumber energi yang banyak digunakan sekarang ini merupakan sumber energi yang berasal dari fosil Kebutuhan akan energi fosil menjadi semakin besar, penggunaan energi fosil secara terus menerus menyebabkan semakin menipisnya pasokan sumber energi fosil yang telah ada. Menurut Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Direktorat Jenderal Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi (EBTKE), sumber daya energi di Indonesia dan dunia semakin menipis, dimana energi menjadi semakin langka dan semakin mahal dengan pertumbuhan konsumsi energi rata-rata 7% setahun. Dalam ilmu Energi Terbarukan muncul adanya ide untuk dapat menghasilkan energi alternatif yang tidak habis untuk pemanfaatan dalam skala besar. Indonesia memiliki banyak sumber energi alternatif salah satu contohnya energi angin. Angin akan lebih mudah untuk didapatkan karena letak geografis Indonesia sebagai negara kepulauan yang memiliki garis pantai sangat panjang, sehingga membuat wilayah – wilayah di Indonesia memiliki pontensi yang besar untuk mengembangkan pemanfaatan sumber energi angin. Energi angin sudah 1.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 2. tersedia di alam dan tidak akan habis dimanfaatkan untuk dikonversi menjadi energi listrik. Untuk mendapatkan energi listrik maka diperlukan sebuah alat yang. Alat yang digunakan untuk menunjang terjadinya energi terbarukan dari alam terutama angin adalah kincir angin. Pada pengujian untuk bahan tugas akhir ini penulis mengambil topik tentang kincir angin model American multi-blade dengan bahan aluminium sebagai sudu dan tutup pipa paralon sebagai hub. Kincir angin jenis ini banyak digunakan karena mampu berputar pada kecepatan angin yang rendah. Untuk mendapatkan nilai Cp maksimal dan tsr optimal jumlah sudu yang digunakan 13 dengan variasi kemiringan sudut atau pitch angle sudu 10o, 20o dan 30o.. 1.2. Rumusan masalah Dari uraian latar belakang diatas ada beberapa masalah yang akan diteliti. dalam Skripsi ini adalah : 1. Kebutuhan masyarakat terhadap energi yang semakin pesat seiring. berkembangnya teknologi dan industri. 2. Indonesia merupakan daerah yang memiliki potensi besar untuk mengembangkan pemanfaatan sumber daya tenaga angin, tetapi belum dikembangkan secara optimal. 3. Perlu diketahui nilai- nilai Cp dan tsr untuk beberapa pitch angle sudu kincir angin..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 1.3. 3. Tujuan Penelitian Dari penelitian kincir angin ada beberapa tujuan diantaranya : 1. Merancang dan membuat model kincir angin American multi-blade dengan jumlah sudu 13 dari bahan aluminium. 2. Mengetahui nilai koefisien daya (Cp) dan tips speed ratio (tsr) untuk tiga variasi pitch angle sudu, yakni : 10o, 20o dan 30o. 3. Mendapatkan nilai Cp dan tsr terbaik dari salah satu variasi pitch angle sudu model kincir angin yang diteliti.. 1.4. Manfaat Penelitian Dalam pengujian kincir angin ini ada beberapa manfaat yang akan didapat,. diantaranya : 1. Mengembangkan pengetahuan tentang pemanfaatan sumber energi dari alam (tenaga angin). 2. Memperluas dan menambah pengetahuan tentang pembuatan kincir angin American multi-blade dengan bahan aluminium. 3. Mengetahui unjuk kerja kincir angin model American multi-blade untuk dijadikan referensi bagi masyarakat yang membutuhkan. 1.5. Batasan Masalah Pembuatan kincir angin dengan memperhatikan batasan – batasan sebagai. berikut : 1. Kincir angin yang digunakan adalah model American multi-blade berbahan dasar aluminium dengan jumlah sudu 13 berdiameter 80 cm..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 4. 2. Variasi pitch angle sudu model kincir angin yang diteliti adalah 10o, 20o dan 30o. 3. Nilai Cp maksimal dan tsr optimal untuk setiap variasi pitch angle sudu 10o, 20o dan 30o..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. BAB II DASAR TEORI 2.1 Konsep Dasar Angin Sejak dahulu, energi angin telah banyak dimanfaatkan oleh manusia. Bangsa eropa sejak sembilan ratus tahun yang lalu telah memanfaatkan energi angin untuk menggerakan kapal – kapal layar. Sebagaimana diketahui, pada dasarnya angin merupakan udara yang bergerak secara horisontal melintasi permukaan bumi. Angin muncul dikarenakan oleh rotasi bumi dan disertai perbedaan tekanan udara disuatu kawasan. Semua jenis angin selalu bergerak dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan rendah. Pada dasarnya angin bertiup di semua daerah di permukaan bumi, baik didaerah pegunungan, pantai, lembah, dan bukit. Beberapa contoh daerah yang memiliki kecepatan angin yang cukup tinggi antara lain seperti daerah lepas pantai, padang pasir dan padang rumput.. 2.2 Pengertian Kincir Angin Kincir angin adalah sebuah alat yang dirancang agar mampu memanfaatkan energi kinetik angin kemudian mengubah energi kinetik tersebut menjadi energi mekanik. Dari proses itu memberikan kemudahan berbagai kegiatan manusia yang memerlukan tenaga besar seperti, memompa air untuk mengairi sawah atau menggiling biji-bijian. Kincir angin banyak ditemukan di eropa dan amerika utara. Secara umum kincir angin digolongkan menjadi dua jenis menurut arah porosnya, yaitu : kincir angin poros horisontal dan kincir angin poros vertikal.. 5.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 6. 2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal Kincir Angin Poros Horisontal adalah kincir angin yang memiliki poros rotor sejajar dengan permukaan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah angin. Kincir angin poros horisontal ini memiliki jumlah sudu lebih dari dua, kincir angin ini dapat berputar dikarenakan adanya gaya aerodinamis yang bekerja pada sudu kincir. Kincir angin poros horisontal memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan. Beberapa kelebihan kincir angin poros horisontal. yang dimiliki,. dibandingkan dengan kincir angin poros vertikal: 1. Memiliki faktor keamanan yang lebih baik karena posisi sudu yang berada diatas menara. 2. Menara yang tinggi memungkinkan turbin mendapatkan angin yang smooth dan kuat. 3. Dapat ditempatkan pada landasan yang tidak datar.. Walaupun memiliki beberapa kelebihan, namun kincir angin poros horisontal juga memiliki beberapa kekurangan. Kekurangan yang dimiliki oleh kincir angin poros horisontal, antara lain: 1. Menara yang tinggi serta ukuran sudu panjang, membuat kincir jenis ini sulit untuk diangkut dan juga memerlukan biaya yang lebih besar untuk pemasanganya. 2. Perlu adanya mekanisme tambahan untuk menyesuaikan dengan arah angin (sirip penggerak atau sensor elektrik)..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 7. 3. Ketinggian turbin dapat membahayakan keamanan pesawat yang terbang rendah. 2.2.2 Jenis kincir angin poros horisontal Beberapa jenis kincir angin poros horisontal yang sudah umum dikenal dan banyak dikembangkan, seperti berikut : 1.. Kincir Angin Propeler Kincir angin jenis ini biasanya memiliki jumlah sudu 3 atau lebih.. Digunakan dalam pembangkit listrik skala besar. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.. Gambar 2.1 kincir angin Propeler (Sumber : zmpulungan.wordpress.com, diakses 24 Februari 2015) 2. Kincir Angin American multi-blade Kincir angin jenis ini merupakan kincir angin dengan jumlah sudu banyak, biasanya jumlah sudunya memenuhi 1 lingkaran penuh. Dapat berputar pada kecepatan angin yang relatif rendah. Kincir jenis ini ditunjukkan pada Gambar 2.2.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 8. Gambar 2.2 Kincir Angin American multi-blade (Sumber : news.okezone.com, diakses 20 Februari 2015) 3. Kincir angin Propeler Dutch four arm Kincir angin jenis ini merupakan kincir angin yang biasanya ditemukan di daratan Belanda sebagai pembangkit listrik. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3. Gambar 2.3 Kincir Angin Propeler Ducth Four Arm (sumber : www. pd4pic.com, diakses 27 Maret 2015) 2.2.3 Kincir Angin Poros Vertikal Kincir angin poros vertikal atau Vertical Axis Wind Turbin (VAWT) adalah salah satu kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah angin atau dengan kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 9. Ada beberapa kelebihan kincir angin poros vertikal yang dimiliki jika dibandingkan dengan kincir angin poros horisontal. Kelebihan yang dimiliki kincir angin poros vertikal, antara lain: 1. Tidak membutuhkan struktur menara yang tinggi. 2. Bila ada kerusakan pada sudu kincir lebih mudah diperbaiki. 3. Dapat menerima angin dari segala arah. Meskipun memiliki banyak kelebihan, kincir angin poros vertikal juga memiliki kekurangan. Kekurangan yang dimiliki oleh kincir angin poros vertikal, seperti berikut: 1. Tinggi dan swept area lebih terbatas dibandingkan dengan poros horisontal. 2. Memerlukan permukaan yang relatif datar sehingga tidak cocok didirikan di tempat- tempat yang terlalu curam. 3. Karena umumnya dipasang dekat dengan permukaan tanah, kualitas angin yang diterima kurang bagus. 2.2.4 Jenis kincir angin poros vertikal Berikut ini adalah beberapa contoh jenis kincir angin poros vertikal yang secara umum sudah dikenal dan banyak dikembangkan oleh masyarakat, seperti berikut : 1. Kincir Angin Savonius. Kincir angin jenis ini merupakan salah satu kincir angin poros vertikal yang banyak diaplikasikan oleh masyarakat. Kincir angin jenis ini dapat digunakan di daerah yang memiliki arah angin yang berubah-ubah. seperti pada Gambar 2.4..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 10. Gambar 2.4 Kincir Angin Savonius (Sumber : Gary L Jonhson wind energy systems). 2. Kincir Angin Darrieus. Kincir angin jenis ini dapat menerima angin dari berbagai arah, tetapi lambat untuk putaran awal. Kincir jenis ini, biasanya digabungkan dengan kincir angin savonius karena putan awal yang berat. Kincir jenis ini dapat dilihat pada Gambar 2.5.. Gambar 2.5 Kincir Angin Darieus (Sumber : www.indoenergi.com, diakses 28 Maret 2015).

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 11. 2.3 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap tsr Menurut Albert Betz ilmuan Jerman, koefisien daya maksimal dari kincir angin adalah sebesar 59%. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.6. Gambar 2.6 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr dari beberapa jenis kincir. (sumber : www. intechopen .com, diakses 20 Maret 2015). 2.4 Rumus Perhitungan Berikut ini adalah rumus – rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan dan analisis data yang diperoleh dari unjuk kerja kincir angin yang diteliti. 2.4.1 Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dihasilkan oleh suatu benda dikarenakan adanya gerakan. Energi kinetik dipengaruhi oleh kecepatan dan massa benda, maka dapat dirumuskan sebagai berikut: Ek = 0,5 m v2 dengan :. (1).

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 12. Ek = energi kinetik (joule). m = massa udara (kg). v = kecepatan angin (m/s). 2.4.2 Daya Angin. Daya angin (Pin) adalah daya yang dihasilkan oleh sudu kincir angin yang diakibatkan oleh hembusan angin. Daya angin merupakan angin yang bergerak persatuan waktu, sehingga dapat di tuliskan sebagai berikut:∙ Pin = 0,5 ṁ v2. (2). dengan: Pin = daya angin (watt). ṁ = massa udara yang mengalir dalam waktu tertentu (kg/s). v = kecepatan angin (m/s) untuk mendapatkan nilai ṁ, maka dapat dirumuskan dengan: ṁ=ρAv. (3). dengan: = massa jenis udara (kg/m3). A = luas penampang yang membentuk lingkaran (m2). Dengan menggunakan Persamaan (3), maka daya angin (Pin) dapat dirumuskan menjadi: Pin = 0,5 ( p A v ) v 2 yang dapat disederhanakan menjadi : Pin = 0,5 p A v 3. (4).

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 13. 2.4.3 Torsi. Torsi (T) merupakan hasil perkalian antara jarak lengan Torsi dengan gaya pembebanan yang diberikan pada kincir angin. Pada penelitian ini digunakan mekanisme pengereman, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut: T=Fl. (5). dengan: T = Torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros (N.m). F = gaya pengimbang akibat pembebanan (N).. l = jarak lengan Torsi ke poros (m). 2.4.4 Daya kincir angin. Daya kincir angin (Pout) adalah daya yang dihasikan oleh kincir angin yang dikarenakan adanya angin yang bergerak pada sudu kincir angin. Pada umumnya dalam perhitungan untuk mendapatkan nilai daya pada gerak melingkar dapat dituliskan sebagai berikut: Pout = T ω dengan : T = Torsi (N.m). ω = kecepatan sudut ( rad/s).. nilai kecepatan sudut (ω) didapatkan dari rumus: ω. =. ω. =. rad/s. rad/s. (6).

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 14. dengan ini untuk daya yang dihasilkan oleh kincir dapat dinyatakan dengan Persamaan (7) yaitu: (7) dengan: Pout = daya yang dihasilkan kincir angin (watt). = putaran poros (rpm).. 2.4.5 Tip Speed Ratio. Tip speed ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir angin dengan kecepatan angin. sehingga tsrnya dapat dirumuskan dengan: (8). dengan: r = jari – jari kincir (m). = putaran poros (rpm). v = kecepatan angin (m/s).. 2.4.6 Koefisiensi Daya. Koefisien daya (Cp) adalah pebandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir (Pout) dengan daya yang dihasikan oleh angin (Pin), sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut:. Cp=. Pout 100% Pin. (9).

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. dengan: Cp = koefisien daya (%). Pout = daya yang dihasilkan oleh kincir (watt). Pin = daya yang dihasilkan oleh angin (watt).. 15.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat Penelitian Pembuatan kincir angin ini telah dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.. 3.2 Metode penelitian Dalam melakukan penelitian kincir angin ini data – data yang diperlukan dapat diperoleh melalui 3 metode yaitu: 1. Penelitian Kepustakaan. Penelitian kepustakaan yaitu penelitian untuk landasan teori dari tugas akhir ini dengan cara membaca literature – literature yang berhubungan dengan penulisan topik pengujian. 2. Pembuatan Alat. Pembuatan alat dilakukan untuk memberikan data dalam proses penelitian. Alat yang diteliti pada pengujian kali ini adalah kincir angin model American multi-blade. 3. Pengamatan langsung atau secara observasi. Pengamatan secara langsung terhadap objek yang diteliti dalam hal ini adalah kincir angin model American multi-blade.. 16.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 17. 3.3 Peralatan Pengujian Pada pengujian kincir angin model American multi-blade ini, ada beberapa peralatan yang digunakan untuk mendapatkan karakteristik pada kincir angin. Perlatan yang digunakan dalam penelitian sebagai berikut:. 1.. Terowongan Angin Terowongan angin (wind tunnel) berfungsi sebagai tempat angin bergerak. dengan kecepatan tertentu dan juga sebagai tempat pengujian kincir angin. Terowongan angin ditunjukkan pada Gambar 3.1. Gambar 3.1 Terowongan angin 2.. Fan blower Fan blower berfungsi untuk menghisap udara yang akan disalurkan ke. wind tunnel. Fan blower ditunjukkan pada Gambar 3.2 3.. Anemometer. Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin di dalam wind. tunnel. Anemometer dipasang pada bagian depan wind tunnel pada tempat yang telah disediakan. Anemometer ditunjukkan pada Gambar 3.3.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. Gambar 3.2 Fan blower. 18. Gambar 3.3 Anemometer. 4. Takometer Takometer (tachometer) adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan. putaran. poros. kincir. yang. dinyatakan. dalam. satuan. rpm. (revolutions per minute). Takometer ditunjukkan pada Gambar 3.4. Gambar 3.4 Takometer 5. Neraca Pegas Neraca pegas digunakan untuk mengetahui nilai beban yang diberikan pada kincir angin saat berputar. Neraca pegas ditunjukkan pada Gambar 3.5.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 19. Gambar 3.5 Neraca pegas. 6. Sistem Pengereman Sistem pengereman ini berfungsi sebagai pembebanan pada perputaran kincir angin. Dalam hal ini pembebanan kincir angin berupa karet, karet tersebut digunakan untuk menjepit lengan sistem pengereman sehingga menekan piringan pada sistem pengereman. Sistem pengereman ditunjukkan pada Gambar 3.6. Gambar 3.6 Sistem pengereman 3.4 Langkah Pembuatan Kincir Angin Dalam proses pembuatan kincir angin, ada beberapa tahapan yang harus dilakukan, antara lain : 1. Menyiapkan alat dan bahan yaitu :.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 20. a. Plat aluminium 1 x 1 meter. b. Tutup pipa paralon berdiameter 6 inch. c. Pipa aluminium profil U. d. Gerinda potong. e. Gunting seng. f. Spidol. g. Bor. h. Kikir. i. Baut dan mur j. Mesin penekuk plat. 2. Membuat gambar lingkaran dengan diameter 80 cm pada lembar aluminium. 3. Memotong aluminium menggunakan gerinda untuk membuat sudu kincir angin. Sudu kincir ditunjukkan pada Gambar 3.7. Gambar 3.7 Sudu kincir angin 4. Membuat lubang di pinggir sudu dan pada plat aluminium profil U, yang.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 21. berguna untuk mengencangkan sudu pada hub. 5. Memberi variasi pitch angle sudu 10o, 20o dan 30o dengan menggunakan mesin penekuk plat. Mesin penekuk plat ditunjukkan pada Gambar 3.8. Gambar 3.8 Mesin penekuk plat 6. Sudu dan pipa aluminium profil U dibaut pada hub. 7. Kincir angin siap untuk diuji.. Gambar 3.9 Kincir angin yang diuji dalam penelitian. 3.5 Prosedur Penelitian Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan data yang dibutuhkan dari kincir angin. Pada Gambar 4.0 ditunjukkan tata letak peralatan selama proses pengujian..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 22. Gambar 4.0 Skema pengujian Keterangan : a. Kincir angin.. d. Sistem pengereman.. b. Anemometer.. e. Fan blower.. c. Neraca pegas.. f. Motor.. Untuk melakukan proses penelitian kincir angin ada beberapa tahapan yang dapat dilakukan, seperti: 1.. Memasang kincir angin di dalam wind tunnel.. 2.. Memasang anemometer pada terowongan di depan kincir angin untuk mengukur kecepatan angin.. 3.. Memasang neraca pegas pada tempat yang telah di tentukan.. 4.. Memasang tali yang menghubungkan antara neraca pegas dengan mekanisme pengereman.. 5.. Fan blower dinyalakan untuk menghembuskan angin pada terowongan angin..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 6.. 23. Untuk mendapatkan variasi beban gunakan karet. Karet ini berfungsi untuk menjepit handle yang akan menekan piringan pada sistem pengereman. 7.. Mengukur kecepatan kincir angin menggunakan anemometer dan putaran poros dengan mengunakan takometer dengan bersamaan sebanyak 3 kali dalam setiap variasi pembebanan.. 8.. Mengamati dan mengambil data selama waktu yang telah ditentukan.. 9.. Untuk percobaan kincir angin dengan pitch angle berikutnya, kembali lagi pada langkah 1 hingga 8.. 3.6 Variabel yang Diukur Dalam penelitian ini ada beberapa parameter yang diukur selama melakukan proses pengujian ini adalah : 1. Kecepatan angin, v (m/s). 2. Gaya pengimbang, F (N). 3. Putaran kincir, n (rpm).. 3.7 Variabel yang Dihitung Untuk mendapatkan karakteristik dari kincir angin ada beberapa parameter yang harus hitung adalah: 1. Daya angin, Pin ( watt ) . 2. Torsi, T (N.m). 3. Daya kincir, Pout ( watt ). 4. Koefisien daya, Cp ( % ). 5. Tip speed ratio, tsr..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 24. 3.8. Diagram Alir. Diagram alir ini menunjukan langkah kerja selama penelitian kincir angin dari perancangan kincir hingga pembuatan laporan. Diagram alir ditunjukkan pada Gambar 4.1. Mulai Perancangan kincir angin model American multi-blade 13 sudu dengan bahan aluminium Pembuatan variasi pitch angle sudu 100,200 dan 300 Pengujian kicir angin dan pengambilan data. Pengolahan data Analisa serta pembahasan data. Pembuatan laporan. Selesai. Gambar 4.1 Diagram alir.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN. 4.1 Data Hasil Percobaan. Hasil percobaan model kincir angin American multi-blade dengan variasi pitch angle 10o, 20o dan 30o. Data yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, dan Tabel 4.3. Tabel 4.1 Data hasil percobaan kincir angin pitch angle10o No.. Kecepatan angin, v (m/s). Beban, F (N). Putaran kincir, n ( rpm ). 1. 8,78. 0. 332. 2. 8,78. 0,49. 306. 3. 8,57. 0,98. 273. 4. 8,57. 1,47. 237. 5. 8,58. 1,96. 213. 6. 8,46. 2,45. 189. 7. 8,71. 2,94. 159. 8. 8,54. 3,43. 129. 9. 8,49. 3,92. 91. 10. 8,43. 4,32. 31. 11. 8,26. 4,41. 15. Tabel 4.1 merupakan data hasil percobaan kincir angin 13 sudu dengan pitch angle 100. Dapat dilihat pada Table 4.1 bahwa putaran kincir yang dicapai adalah 332 rpm dan gaya pengimbang yang dapat dihasilkan kincir angin sebesar 4,41 N.. 25.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 26. Tabel 4.2 Data hasil percobaan kincir angin pitch angle 20o No.. Kecepatan angin, v (m/s). Beban, F (N). Putaran kincir, n ( rpm ). 1. 8,79. 0. 429. 2. 8,80. 0,49. 400. 3. 8,78. 0,98. 380. 4. 8,66. 1,47. 368. 5. 8,70. 1,96. 355. 6. 8,70. 2,45. 340. 7. 8,76. 2,94. 320. 8. 8,82. 3,43. 298. 9. 8,53. 3,92. 272. 10. 8,43. 4,41. 262. 11. 8,55. 4,91. 249. 12. 8,46. 5,40. 237. 13. 8,47. 5,89. 202. 14. 8,51. 6,38. 184. 15. 8,53. 6,87. 170. 16. 8,62. 7,36. 156. 17. 8,63. 7,85. 136. 18. 8,46. 8,34. 100. 19. 8,30. 8,83. 80. 20. 8,33. 9,32. 72. 21. 8,40. 9,81. 35. Dapat dilihat pada Table 4.2 bahwa putaran yang dicapai sebesar 429 rpm dan gaya pengimbang yang dapat dihasilkan kincir angin sebesar 98,1 N..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. Tabel 4.3 Data hasil percobaan kincir angin pitch angle 30o No.. Kecepatan angin, v (m/s). Beban, F (N). Putaran kincir, n ( rpm ). 1. 8,34. 0. 370. 2. 8,92. 0,49. 353. 3. 8,72. 0,98. 345. 4. 8,89. 1,47. 324. 5. 8,87. 1,96. 313. 6. 8,96. 2,45. 292. 7. 8,94. 2,94. 283. 8. 8,93. 3,43. 275. 9. 8,86. 3,92. 262. 10. 8,69. 4,41. 252. 11. 8,70. 4,91. 242. 12. 8,20. 5,40. 235. 13. 8,47. 5,89. 224. 14. 8,63. 6,38. 214. 15. 8,66. 6,87. 209. 16. 8,42. 7,36. 196. 17. 8,60. 7,85. 184. 18. 8,57. 8,34. 173. 19. 8,33. 8,83. 164. 20. 8,28. 9,32. 156. 21. 8,44. 9,81. 150. 22. 8,40. 10,30. 140. 23. 8,44. 10,79. 125. 27.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 28. Tabel 4.3 merupakan data hasil percobaan kincir angin 13 sudu dengan pitch angle 30o. dapat dilihat pada Table 4.3 bahwa putaran poros maksimal adalah 370 rpm dan gaya pengimbang maksimal yang dapat dihasilkan kincir angin sebesar 10,79 N.. 4.2 Perhitungan Data Perhitungan data yang didapatkan dari hasil percobaan uji kerja kincir angin dilakukan. menggunakan. beberapa. asumsi. untuk. mempermudah. dalam. perhitungan, yaitu sebagai berikut: Tabel 4.4 Tabel pendukung perhitungan Diameter kincir. 80 cm. Densitas udara. 1,18 kg/m3. Panjang lengan Torsi Swept Area. 20 cm 0,503 m. 4.2.1 Perhitungan Daya Angin Pada perhitungan daya angin ini, data hasil percobaan yang dijadikan contoh diambil dari hasil percobaan kincir angin dengan pitch angle 200 pada pembebanan yang ke 12, diketahui densitas udara (ρ) adalah sebesar 1,18 kg/m3 dan luas penampang (A) adalah 0,50 m2. Dari data hasil percobaan diperoleh kecepatan angin adalah sebesar 8,46 m/s. untuk mendapatkan nilai daya angin dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Pin = 0,5 . ρ . A . v3 = 0,5 . (1,18) . (0,50) . (8,46)3 = 179,36 watt.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 29. 4.2.2 Perhitungan Torsi Dalam perhitungan Torsi ini, data hasil percobaan yang dijadikan contoh diambil dari hasil percobaan kincir angin dengan pitch angle 200 pada pembebanan ke 12. Dari data yang diperoleh, besaran gaya adalah (n) = 5,4 N dan jarak lengan Torsi sebesar 0,11 m. untuk mendapatkan nilai Torsi dapat dihitung sebagai berikut : T=F.l = (5,4) . (0,11) = 1,08 N.m. 4.2.3 Perhitungan Daya Kincir Pada perhitungan daya kincir (Pout) ini, data hasil percobaan yang dijadikan contoh diambil dari hasil percobaan kincir angin dengan pitch angle 200 pada pembebanan ke 12. Diperoleh kecepatan angin sebesar 8,46 m/s, putaran poros (n) sebesar 237 rpm, dan Torsi sebesar 1,08 N.m. Untuk mendapatkan nilai daya kincir dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Pout = T . ω = 1,08 . = 1,08 .. . .(. = 26,74 watt. ).

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 30. 4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya Pada perhitungan koefisien daya ini, data hasil percobaan yang dijadikan contoh diambil dari hasil percobaan kincir angin pitch angle 200 pada pembebanan ke 12. Dari data hasil percobaan diperoleh besar nilai daya angin (Pin) adalah 179,36 watt dan nilai dari daya kincir angin (Pout) adalah sebesar 26,74 watt. Untuk mendapatkan nilai koefisien daya (Cp) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Cp =. 100 % ,. =. 100 %. ,. = 14,9 %. 4.2.5 Perhitungan Tip speed ratio Pada perhitungan tip speed ratio (tsr), data hasil percobaan yang dijadikan contoh diambil dari hasil percobaan kincir angin pitch angle 20o pada pembebanan ke 12. Dari data hasil percobaan diperoleh kecepatan sudut (rad/s) sebesar 24,78 rad/s, kecepatan angin sebesar 8,46 m/s dan jari- jari kincir angin (r) sebesar 0,4 m. Nilai tsr dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut :. tsr = =. (. ,. = 1,17. ,. ). ( , ).

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 31. 4.3 Data Hasil Perhitungan Pada pengujian model kincir angin American Multi-Blade dengan jumlah sudu 13 dan variasi pitch angle 10o, 20o, dan 30o, diperoleh data – data hasil dari perhitungan, dapat dilihat pada Tabel 4.5 untuk variasi pitch angle 10o, Tabel 4.6 untuk variasi pitch angle 20o, dan Tabel 4.7 untuk variasi pitch angle 30o, seperti berikut:. Tabel .4.5 Data Perhitungan Kincir Angin Pitch Angle 10o No. Kecepatan angin, v (m/s). Putaran kincir, n (rpm). Torsi, T (N.m). Kecepatan sudut, ω (rad/s). Daya angin, Pin (watt). Daya kincir, Pout (watt). Tip speed ratio, tsr. Koefisien daya, Cp (%). 1. 8,78. 332. 0. 34,77. 200,50. 0. 1,58. 0. 2. 8,78. 306. 0,10. 32,01. 200,95. 3,14. 1,46. 1,6. 3. 8,57. 273. 0,20. 28,62. 186,45. 5,62. 1,34. 3,0. 4. 8,57. 237. 0,29. 24,85. 186,45. 7,31. 1,16. 3,9. 5. 8,58. 213. 0,39. 22,27. 187,32. 8,74. 1,04. 4,7. 6. 8,46. 189. 0,49. 19,83. 179,36. 9,73. 0,94. 5,4. 7. 8,71. 159. 0,59. 16,62. 195,96. 9,78. 0,76. 5,0. 8. 8,54. 129. 0,69. 13,54. 184,93. 9,30. 0,63. 5,0. 9. 8,49. 91. 0,78. 9,49. 181,49. 7,45. 0,45. 4,1. 10. 8,43. 31. 0,86. 3,21. 177,66. 2,77. 0,15. 1,6. 11. 8,26. 15. 0,88. 1,54. 167,13. 1,36. 0,07. 0,8.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 32. Dari table perhitungan diatas, kincir angin ini mampu menghasilkan nilai koefisien daya maksimal sebesar 5,4% pada tsr optimal 0,94. Kincir angin mampu berputar dengan beban Torsi sebesar 0,88 N.m pada putaran kincir 15 rpm. Tabel 4.6 Data Perhitungan Kincir Angin Pitch Angle 20o No.. Kecepatan angin, v (m/s). Putaran kincir, n (rpm). Torsi, T (N.m). Kecepatan sudut, ω (rad/s). Daya angin, Pin (watt). Daya kincir, Pout (watt). Tip speed ratio, tsr. Koefisien daya, Cp (%). 1. 8,79. 429. 0. 44,92. 201,64. 0. 2,04. 0. 2. 8,80. 400. 0,10. 41,89. 202,10. 4,11. 1,90. 2,0. 3. 8,78. 380. 0,20. 39,79. 200,95. 7,81. 1,81. 3,9. 4. 8,66. 368. 0,29. 38,57. 192,83. 1,.35. 1,78. 5,9. 5. 8,70. 355. 0,39. 37,18. 195,51. 14,59. 1,71. 7,5. 6. 8,70. 340. 0,49. 35,57. 195,29. 17,45. 1,64. 8,9. 7. 8,76. 320. 0,59. 33,48. 199,13. 19,70. 1,53. 9,9. 8. 8,82. 298. 0,69. 31,17. 203,25. 21,41. 1,41. 10,5. 9. 8,53. 272. 0,78. 28,52. 184,06. 22,38. 1,34. 12,2. 10. 8,43. 262. 0,88. 27,47. 177,88. 24,25. 1,30. 13,6. 11. 8,55. 249. 0,98. 26,04. 185,14. 25,55. 1,22. 13,8. 12. 8,46. 237. 1,08. 24,78. 179,36. 26,74. 1,17. 14,9. 13. 8,47. 202. 1,18. 21,15. 179,99. 24,90. 1,00. 13,8. 14. 8,51. 184. 1,28. 19,23. 182,99. 24,53. 0,90. 13,4. 15. 8,53. 170. 1,37. 17,77. 184,06. 24,40. 0,83. 13,3. 16. 8,62. 156. 1,47. 16,30. 189,95. 23,99. 0,76. 12,6. 17. 8,63. 136. 1,57. 14,28. 190,39. 22,41. 0,66. 11,8. 18. 8,46. 100. 1,67. 10,44. 179,36. 17,41. 0,49. 9,7. 19. 8,30. 80. 1,77. 8,41. 169,57. 14,85. 0,41. 8,8. 20. 8,33. 72. 1,86. 7,50. 171,62. 13,99. 0,36. 8,2. 21. 8,40. 35. 1,96. 3,67. 175,57. 7,19. 0,17. 4,1.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 33. Dari table perhitungan data diatas, kincir angin ini mampu menghasilkan nilai koefisien daya maksimal sebesar 14,9 % pada tsr optimal 1,17. Kincir angin mampu berputar dengan beban Torsi sebesar 1,96 N.m pada putaran kincir 35 rpm. Tabel 4.7 Data Perhitungan Kincir Angin Pitch Angle 30o No.. Kecepatan angin, v (m/s). 1. 8,43. 368. 0. 38,57. 177,88. Daya kincir, Pout (watt) 0. 2. 8,84. 358. 0,10. 37,45. 204,87. 3,67. 1,69. 1,8. 3. 8,66. 343. 0,20. 35,92. 192,38. 7,05. 1,66. 3,7. 4. 8,64. 324. 0,29. 33,96. 191,50. 10,00. 1,57. 5,2. 5. 8,67. 313. 0,39. 32,81. 193,50. 12,88. 1,51. 6,7. 6. 8,68. 295. 0,49. 30,86. 193,94. 15,14. 1,42. 7,8. 7. 8,55. 283. 0,59. 29,64. 185,36. 17,44. 1,39. 9,4. 8. 8,71. 273. 0,69. 28,62. 195,74. 19,66. 1,32. 10,0. 9. 8,65. 261. 0,78. 27,37. 192,16. 21,48. 1,27. 11,2. 10. 8,61. 249. 0,88. 26,11. 189,07. 23,05. 1,21. 12,2. 11. 8,63. 243. 0,98. 25,48. 190,61. 25,00. 1,18. 13,1. 12. 8,39. 230. 1,08. 24,09. 175,36. 25,99. 1,15. 14,8. 13. 8,47. 220. 1,18. 23,04. 180,21. 27,12. 1,09. 15,0. 14. 8,52. 211. 1,28. 22,06. 183,20. 28,13. 1,04. 15,4. 15. 8,66. 209. 1,37. 21,89. 192,83. 30,06. 1,01. 15,6. 16. 8,59. 196. 1,47. 20,53. 187,97. 30,20. 0,96. 16,1. 17. 8,54. 184. 1,57. 19,23. 184,71. 30,19. 0,90. 16,3. 18. 8,52. 173. 1,67. 18,15. 183,63. 30,27. 0,85. 16,5. 19. 8,45. 164. 1,77. 17,21. 178,93. 30,39. 0,81. 17,0. 20. 8,36. 156. 1,86. 16,34. 173,28. 30,45. 0,78. 17,6. 21. 8,44. 143. 1,96. 15,01. 178,30. 29,45. 0,71. 16,5. 22. 8,43. 132. 2,06. 13,86. 177,45. 28,55. 0,66. 16,1. 23. 8,25. 111. 2,16. 11,62. 166,32. 25,09. 0,56. 15,1. Putaran kincir, n (rpm). Torsi, T (N.m). Kecepatan sudut, ω (rad/s). Daya angin, Pin (watt). Tip speed ratio, tsr 1,83. Koefisien daya, Cp (%) 0.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 34. Dari Table 4.7 kincir angin mampu menghasilkan nilai koefisien daya maksimal sebesar 17,6 % pada tsr optimal 0,78. Kincir angin mampu berputar dengan beban Torsi sebesar 2,16 N.m pada putaran kincir 111 rpm.. 4.4. Grafik Hasil Perhitungan Data dan Pembahasan Data yang telah diperoleh dari hasil perhitungan menggunakan Microsoft. Exel, kemudian diubah menjadi sebuah garfik agar dapat melihat hubungan Torsi (T), Putaran kincir (n), Daya kincir angin (Pout), Koefisien daya (Cp), dan Tip speed ratio (tsr) Grafik hubungan untuk setiap variasi pitch angle dapat dilihat pada gambar berikut ini :. 400. Putaran kincir, n (rpm). 350 300 250 200 150 100 50 0 0. 0,2. 0,4. 0,6. 0,8. 1. Torsi, T (N.m) Gambar 4.1 Grafik hubungan antara Putaran kincir (n) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 10o pada kecepatan angin rerata 8,56 m/s Pada Gambar 4.1, dapat dilihat bahwa nilai putaran poros maksimal yang dapat dihasilkan kincir adalah sebesar 332 rpm. Sementara nilai Torsi optimal yang dapat dicapai oleh kincir angin sebesar 0,88 N.m. Dari grafik diatas dapat.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 35. disimpulkan bahwa hubungan putaran kincir dan Torsi berbanding terbalik. Hal ini dapat diartikan bahwa putaran kincir akan berkurang jika beban yang diberikan pada kincir semakin besar.. Daya kincir, Pout (watt). 12 10 8 6 4 Pout = -44,88 T 2 + 43,55 T - 0,741. 2 0 0. 0,2. 0,4. 0,6. 0,8. 1. Torsi, T (N.m). Gambar 4.2 Grafik hubungan antara Daya Kincir (Pout) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 100 pada kecepatan angin rerata 8,56 m/s Dari data perhitungan untuk pitch angle 10o daya maksimal yang dicapai kincir angin adalah sebesar 9,78 watt pada beban Torsi 0,59 N.m. Pada Gambar 4.2 grafik hubungan antara daya kincir dan beban Torsi dapat dilihat persamaan pendekatan Pout = -44,88 T 2 + 43,55 T – 0,741. Persamaan pendekatan digunakan untuk menentukan titik puncak dari grafik hubungan daya kincir dan Torsi. Dari perhitungan persamaan pendekatan didapatkan nilai Pout sebesar 9,54 watt pada Torsi sebesar 0,49 N.m..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 36. Koefisien daya , Cp (%). 6 5 4 3 2. Cp = -8,46 tsr2 + 13,58 tsr - 0,239 1 0 0,0. 0,5. 1,0. 1,5. 2,0. Tip speed ratio, tsr Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Koefisien daya (Cp) dengan Tip speed ratio (tsr) untuk pitch angle 10o hubungan antara koefisien daya (Cp) dan Tip speed ratio unutk pitch angle 10o didapatkan nilai Cp maksimal sebesar 5,4 % pada tsr optimal 0,94. Didalam Gambar 4.3 terdapat Persamaan pendekatan Cp = -8,46 tsr 2 + 13,58 tsr - 0,239. Persamaan tersebut digunakan untuk menentukan titik puncak dari hubungan Cp maksimal dan tsr optimal. Nilai Cp maksimal yang diperoleh dari Persamaan pendekatan sebesar 5,11 % pada tsr optimal 0,8.. Putaran kincir , n (rpm). 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0. 0. 0,5. 1. 1,5. 2. 2,5. Torsi, T (N.m). Gambar 4.4 Grafik hubungan antara Putaran Kincir (n) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 20o pada kecepatan angin rerata 8,58 m/s.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 37. Pada Gambar 4.4, dapat dilihat bahwa nilai putaran kincir maksimal yang dapat dihasilkan adalah sebesar 429 rpm. Sementara beban Torsi yang dapat dicapai oleh kincir angin sebesar 1,96 N.m. Dari bentuk grafik diatas dapat disimpulkan bahwa putaran kincir dan Torsi berbanding terbalik. Hal ini dapat diartikan bahwa putaran kincir akan berkurang jika beban yang diberikan pada kincir semakin bertambah.. Daya kincir, Pout (watt). 30 25 20 15 10 Pout = -22,04 T 2 + 48,21 T - 0,732 5 0 0. 0,5. 1. 1,5. 2. 2,5. Torsi, T (N.m). Gambar 4.5 Grafik hubungan antara Daya kincir ( Pout) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 20o pada kecepatan angin 8,58 m/s Dari data perhitungan untuk pitch angle 20o daya maksimal yang dicapai kincir angin adalah sebesar 26,74 watt pada beban Torsi 1,08 N.m. Pada Gambar 4.5 grafik hubungan antara daya kincir dan beban Torsi dapat dilihat persamaan pendekatan Pout = -22,04 T2 + 48,21 T – 0,732. Persamaan pendekatan digunakan untuk menentukan titik puncak dari grafik hubungan daya kincir dan Torsi. Dari perhitungan persamaan pendekatan didapatkan nilai Pout sebesar 25,46 watt pada Torsi sebesar 1,09 N.m..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 38. 16. Koefisien daya ,Cp (%). 14 12 10 8 6 Cp = -14,11tsr 2 + 28,66 tsr - 0,593. 4 2 0 0,0. 0,5. 1,0. 1,5. 2,0. 2,5. Tip speed ratio, tsr Gambar 4.6 Grafik hubungan antara Koefisien daya (Cp) dengan Tip speed ratio (tsr) untuk pitch angle 20o Nilai Cp maksimal dan trs optimal yang didapatkan pada pitch angle 20o adalah sebesar 14,9 % pada tsr optimal 1,17. Pada Gambar 4.6 dapat dilihat Persamaan pendekatan Cp = -14,11tsr2 + 28,66 tsr + 0,593. Persamaan pendekatan tersebut digunakan untuk menentukan titik puncak pada grafik. Dari persamaan pendekatan didapatkan nilai Cp maksimal sebesar 13,96 % pada tsr optimal 1,02. Putaran kincir, n (rpm). 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0. 0,5. 1. 1,5. 2. 2,5. Torsi, T (N.m) Gambar 4.7 Grafik hubungan antara Putaran Kincir (n) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 30o pada kecepatan angin rerata 8,55 m/s.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 39. Dapat dilihat pada Gambar 4.7 bahwa nilai putaran kincir yang dapat dihasilkan adalah sebesar 368 rpm. Sementara nilai Torsi yang dapat dicapai oleh kincir angin sebesar 2,16 N.m. Dari grafik yang ditampilkan diatas dapat dilihat bahwa putaran poros berbanding terbalik dengan Torsi. Hal ini dapat diartikan bahwa putaran kincir akan berkurang jika beban yang diberikan pada kincir semakin bertambah.. Daya kincir, Pout (watt). 35 30 25 20 15 Pout = -11,11 T 2 + 36,55 T - 0. 10 5 0 0. 0,5. 1. 1,5. Torsi, T (N.m). 2. 2,5. Gambar 4.8 Grafik hubungan antara Daya kincir (Pout) dengan Torsi (T) untuk pitch angle 30o pada kecepatan angin rerata 8,55 m/s Dari data perhitungan untuk pitch angle 30o daya maksimal yang dicapai kincir angin adalah sebesar 30,75 watt pada beban Torsi 2,16 N.m. Pada Gambar 4.8 grafik hubungan antara daya kincir dan beban Torsi dapat dilihat persamaan pendekatan Pout = -11,11 T. 2. + 36,55 T – 0. Persamaan pendekatan digunakan. untuk menentukan titik puncak dari grafik hubungan daya kincir dan Torsi. Dari perhitungan persamaan pendekatan didaptkan nilai Pout sebesar 30,06 watt pada Torsi sebesar 1,64 N.m..

Koefisien daya, Cp (%). PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0. 40. Cp= -13,78 tsr2 + 18,7 tsr + 10,31. 0,0. 0,5. 1,0. 1,5. 2,0. Tip speed ratio, tsr Gambar 4.9 Grafik hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan Tip speed ratio (tsr) untuk pitch angle 30o Nilai Cp maksimal dan tsr optimal yang dapat dicapai kincir angin dari data perhitungan sebesar 17,6 % pada tsr optimal 0,78. Pada grafik dapat dilihat Persamaan pendekatan Cp = -13,78 tsr2 + 18,7 tsr + 10,31. Persamaan pendekatan tersebut digunakan unutuk mendapatkan titik puncak pada garik. Dari persamaan pendekatan diatas didapatkan nilai Cp maksimal sebesar 16,6 % pada tsr optimal 0,67. 4.5 Hubungan Antara Koefisien Daya dan Tip speed ratio Dari Tiga Variasi Pitch Angle Dari grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dan Tip speed ratio (tsr) dengan variasi pitch angle 10o, 20o dan 30o yang sudah ditampilkan diatas, dapat ditentukan kincir angin yang memiliki nilai Cp dan tsr paling baik. Berikut ini merupakan grafik perbandingan Cp dan tsr dari tiga variasi..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 41. 20. Koefisien daya, Cp (%). 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0. 0,5. 1. 1,5. 2. 2,5. Tip speed ratio, tsr. Gambar 4.10 Grafik gabungan Koefisien daya (Cp) dan Tip speed ratio (tsr) dengan variasi pitch angle 10o, 20o, dan 30o Pada Gambar 4.10 menunjukkan grafik gabungan Cp dan tsr dari kincir angin pitch angle 10o, 20o dan 30o. Dapat dilihat bahwa kincir angin dengan pitch angle 30o adalah kincir angin dengan koefisien daya dan tip speed ratio terbaik dibandingkan dengan pitch angle 10o dan 20o. Kincir angin ini mampu menghasilkan koefisien daya (Cp) maksimal sebesar 16,6 % pada tip speed ratio (tsr) optimal 0,67..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari hasil pengujian model kincir angin American multi-blade 13 sudu dari bahan aluminium dengan variasi pitch angle 10o, 20o, dan 30o, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Telah berhasil dibuat model kincir angin American multi-blade 13 sudu dari bahan aluminium berdiameter 80 cm dan diuji untuk mengetahui unjuk kerjanya. 2. Model kincir angin dengan pitch angle 10o menghasilkan Cp maksimal 5,11% pada tsr optimal 0,8. Model kincir angin dengan pitch angle 20o memberikan Cp maksimal 13,96 % pada tsr optimal 1,02. Model kincir angin dengan pitch angle 30o menghasilkan Cp maksimal 16,6 % pada tsr optimal 0,67. 3. Model kincir angin terbaik adalah yang memiliki pitch angle sudu 30o dengan nilai Cp maksimal 16,6% pada tsr optimal 0,67.. 5.2 Saran Setelah melakukan pengujian kincir angin model American Multi-blade 13 sudu dari bahan aluminium dengan variasi pitch angle 10o, 20o, dan 30o, Penulis ingin memberikan saran yang kiranya dapat berguna bagi yang meneliti kincir angin model American multi-blade dengan memvariasikan lebih banyak pitch angle. Untuk mendapatkan hasil Cp maksimal dan tsr optimal yang berbeda, 42.

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. 43. peneliti selanjutnya dapat membuat lebih banyak variasi pitch angle seperti 30o, 40o dan 50o pada kincir angin model American multi-blade untuk mendapatkan hasil Cp maksimal dan tsr optimal yang mungkin lebih baik..

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI. DAFTAR PUSTAKA. Johnson, G.L. 2006. “Wind Energy System”. Wind Energi. Pakpahan, S., 2003. Pemetaan Energi Angin Untuk Pemanfaatan dan Melengkapi Peta Potensi SDA Indonesia. Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional, Jakarta. Pudjanarsa, A., dan Nursuhud, D., 2008. Mesin Konversi Energi. Andi Offset, Yogyakarta.. 44.