BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peningkatan pertumbuhan ekonomi, pola konsumsi energi dan harga energi menjadi faktor utama meningkatnya kebutuhan energi di Indonesia. Sumber energi utama yang digunakan ketersediaannya sangat terbatas dan terus menipis.
Ketergantungan terhadap energi fosil terutama batubara periode 2009-2018 mengalami peningkatan yang cukup besar dengan capaian produksi pada tahun 2018 sebesar 557 ton (60,48%) (ESDM, 2018). Upaya untuk terhindar dari dampak ketergantungan dari energi fosil diperlukan sumber energi terbarukan. Energi terbarukan yang ramah lingkungan banyak menjadi fokus penelitian di beberapa negara agar tercipta energi alternatif yang tidak berdampak buruk pada lingkungan.
Sumber energi yang terbarukan yang ramah lingkungan adalah angin.
Tahun 2000 energi angin telah menjadi salah satu sumber energi baru terbarukan primer. Turbin angin diklasifikasikan berdasarkan sumbunya, yaitu Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) dan Vertical Axis Wind Turbine (VAWT)
(Kurniawati, 2018). VAWT merupakan turbin angin yang sumbu rotasinya tegak lurus dengan permukaan tanah. Kelebihan VAWT memiliki konstruksi lebih efisien dibandingkan dengan HAWT yaitu dapat berputar dengan angin segala arah, menghasilkan momen yang besar serta bekerja pada kecepatan angin rendah dan berubah-ubah secara teratur sesuai dengan kondisi angin di Indonesia (Putra, 2016).
Kecepatan angin di Indonesia yang berubah-ubah dan relatif rendah berkisar antara 3-6 m/s (ESDM, 2016). Perawatan VAWT yang mudah dilakukan serta memiliki sumbu putar tegak lurus dengan permukaan tanah, sehingga dalam pemasangan transmisi, generator, roda gigi dan komponen lainnya dapat dipasang di ground (Junaidin, 2017).
Salah satu jenis VAWT yang banyak dikembangkan adalah H-Rotor.
Parameter desain yang dapat mempengaruhi performa turbin H-Rotor antara lain adalah bentuk geometri (aspect ratio), jumlah sudu, profil sudu (ketebalan sudu) dan parameter lain dalam perencanaan komponen-komponennya. Penelitian
terdahulu dilakukan berbagai variasi turbin angin vertikal H-Rotor seperti jumlah sudu yang digunakan, ketebalan sudu dan aspect ratio. Penelitian terdahulu terkait pengaruh jumlah sudu dan ketebalan sudu terhadap performa turbin angin sumbu vertikal H-Rotor yang dilakukan dengan simulasi numerik 2D, dihasilkan jumlah sudu 3 mengalami peningkatan nilai 𝐶𝑃 dibandingkan jumlah sudu 4 yang mengalami penurunan nilai 𝐶𝑃 dan secara keseluruhan turbin angin yang memiliki ketebalan sudu lebih tebal mempunyai 𝐶𝑃 yang lebih tinggi dibandingkan turbin angin dengan sudu yang lebih tipis (Pangestu, 2019). Penelitian terdahulu terkait pengaruh aspect ratio dan sudut serang terhadap performa turbin angin sumbu vertikal H-Rotor dengan simulasi numerik, didapatkan bahwa turbin angin vertikal H-Rotor dengan variasi aspect ratio (H/D) < 1 memiliki kinerja lebih baik
dibandingkan aspect ratio (H/D) > 1 dan variasi sudut serang 50 memiliki kinerja lebih baik dibandingkan dengan sudut serang 00 (Kurniawati, 2020).
Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian terhadap performa turbin angin vertikal H-Rotor. Penelitian ini akan dilakukan dengan pengujian secara eksperimen untuk diketahui pengaruh ketebalan sudu dan sudut serang terhadap kinerja pada turbin angin sumbu vertikal tipe H-Rotor yang dinyatakan dalam bentuk koefisien daya (𝐶𝑃), koefisien torsi (𝐶𝑇) dan Tip Speed Ratio (TSR).
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada penelitian studi eksperimental pengaruh ketebalan sudu dan sudut serang terhadap kinerja turbin angin sumbu vertikal tipe H-Rotor sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh ketebalan sudu terhadap kinerja pada turbin angin vertikal H-Rotor?
2. Bagaimana pengaruh sudut serang terhadap kinerja pada turbin angin vertikal H-Rotor?
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian studi eksperimental pengaruh ketebalan
1. Jenis airfoil yang digunakan dalam penelitian adalah NACA dengan jenis symmetry dan panjang chord line 150 mm.
2. Jumlah sudu yang digunakan berjumlah 3 sudu.
3. Aspect ratio yang digunakan sebesar 1 dengan tinggi = 300 mm dan diameter = 300 mm.
4. Pengujian turbin angin dengan kecepatan angin relatif rendah dan dilakukan menggunakan wind tunnel.
5. Poros, pasak, bantalan, generator, transmisi, dan kerangka turbin angin tidak diperhitungkan.
1.4 Tujuan
Tujuan pada penelitian studi eksperimental pengaruh ketebalan sudu dan sudut serang terhadap kinerja turbin angin sumbu vertikal tipe H-Rotor sebagai berikut:
1. Menganalisis pengaruh dari ketebalan sudu terhadap kinerja pada turbin angin sumbu vertikal tipe H-Rotor.
2. Menganalisis pengaruh dari sudut serang terhadap kinerja pada turbin angin sumbu vertikal tipe H-Rotor.
1.5 Manfaat
Manfaat pada penelitian studi eksperimental pengaruh ketebalan sudu dan sudut serang terhadap kinerja turbin angin sumbu vertikal tipe H-Rotor sebagai berikut:
1. Penelitian diharapkan dapat menjadi bahan acuan ataupun pembanding pada penelitian sebelumnya maupun penelitian yang akan datang agar didapatkan desain dan kombinasi turbin angin vertikal H-Rotor dengan variasi ketebalan sudu dan sudut serang.
2. Penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan dan direalisasikan ke masyarakat sebagai pengembangan sumber energi alternatif terbarukan dan ramah lingkungan.
1.7 Kerangka Penelitian
Konsep kerangka pemikiran pada penelitian ini yang berjudul studi eksperimental pengaruh ketebalan sudu dan sudut serang terhadap kinerja turbin angin sumbu vertikal tipe H-Rotor dengan menggunakan alur berpikir dalam pengerjaan penelitian yang meliputi latar belakang hingga metode penelitian ditunjukkan pada Gambar 1.1.
Gambar 1.1 Kerangka Penelitian
