OPTIMASI TURBIN ANGIN VERTIKAL EMPAT SUDU KAPASITAS 125 W

(1)

PROSIDING HASIL-HASIL PENELITIAN TAHUN 2016 ISBN : : 978-602-71393-4-3

378 OPTIMASI TURBIN ANGIN VERTIKAL

EMPAT SUDU KAPASITAS 125 W

Muhammad Irfansyah dan Muhammad Firman Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan

Email:irfanuniska@yahoo.co.id

ABSTRAK

Turbin angin sumbu vertikal merupakan turbin angin yang sumbu rotasi rotornya tegak lurus terhadap permukaan tanah (vertikal axis wind turbine – VAWT). Turbin angin sumbu vertikal memiliki poros rotor utama dan generator listrik di puncak menara dan diarahkan menuju dari arah datangnya angin untuk dapat memanfaatkan energi angin. Rotor turbin angin sumbu vertikal umumnya dilengkapi dinding pengarah guna mengarahkan rotor pada arah datangnya angin. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah kegiatan perancangan, pembuatan dan pengujian turbin angin sumbu vertikal kapasitas 125 W. Kecepatan angin disimulasikan pada kecepatan angin 2, 3, 4, 5, 6 m/s.Pengembangan turbin angin vertikal daya 125 W, perbandingan putaran (λ) 5,16. Pada variasi kecepatan 2, 3, 4, 5, 6 m/s, dan variasi sudut sudu 0º, -5°, +5° pada variasi kecepatan angin 2 m/s, didapat putaran poros minimum 137,18 rpm dan 0,272 Nm pada variasi sudut -5°. Pada variasi kecepatan angin 6 m/s, didapat putaran poros maksimum 419,94 rpm dan torsi maksimum 2,67 Nm pada variasi sudut +5°.

Kata kunci : Optimasi, Turbin Angin, Vertikal, 125 W

PENDAHULUAN

Energi listrik merupakan salah satu energi yang banyak digunakan saat ini.

Perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan telah mendorong penggunaan tenaga listrik pada semua aspek kehidupan manusia, baik untuk keperluan industri, rumah tangga maupun perkantoran. Selama ini sumber energi listrik banyak didapatkan dari hasil konversi energi fosil seperti minyak bumi, batu bara dan gas. Jumlah energi fosil ini makin lama semakin berkurang dan kecenderungan harganya akan terus naik, sehingga perlu dicarikan sumber energi alternatif untuk membangkitkan energi listrik. Sumber energi terbarukan, seperti tenaga angin, tenaga surya, tenaga ombak, mikrohidro dan biomassa merupakan sumber energi alternatif untuk pembangkit listrik di masa depan.

Energi angin adalah salah satu sumber energi terbarukan yang banyak digunakan secara luas dalam aplikasi skala kecil dan menjanjikan untuk pengembangan dan penelitian dalam skala besar, sebagai peralatan turbin angin yang dibuat dengan harga yang murah.

Pembangkit listrik tenaga angin bekerja dengan cara merubah secara langsung energi angin

(2)

379 menjadi listrik. Efek positif dari pembangkit listrik tenaga angin adalah bebas dari polusi lingkungan.

Indonesia sebagai negara tropis mempunyai potensi energi angin yang cukup berlimpah. Potensi energi angin di Pulau Jawa untuk menghasilkan daya listrik berdasarkan Lembaga Antariksa dan Penerbangan Negara (LAPAN) sebesar 9.600 MW. Sedangkan potensi angin di Kalimantan Selatan, memiliki kecepatan angin sekitar 1,6 – 6,8 m/detik (Abdul Kadir, 1982).

Berdasarkan dari data di atas, sistem pembangkit listrik yang ingin dikembangkan adalah optimasi turbin angin sumbu vertikal empat sudu kapasitas 125 Watt.

METODE PENELITIAN

Adapun lokasi yang digunakan untuk melakukan kegiatan penelitian terletak di jalan Handil Bakti RT. 06A Handil Bakti Batola, yang memiliki potensi energi angin dengan kecepatan 1,2 – 6,8 m/detik.

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode secara teoritis dan eksperimental. Kajian secara teoritis untuk mendapatkan parameter-parameter utama turbin angin sumbu horisontal dengan berbagai sumber literatur baik berupa buku teks, jurnal penelitian maupun internet. Sedangkan pendekatan secara eksperimental dilakukan pengujian pada rancang bangun turbin angin sumbu vertikal empat sudu dengan variasi kecepatan angin 2, 3, 4, 5, 6 m/s, dan variasi sudut sudu 0º, -5°, +5º. Hasil kajian secara teoritis dan eksperimental kemudian dilakukan analisis dengan membandingkan hasil unjuk kerjanya.

Metode yang digunakan bersifat kajian teoritis dan eksperimental, yaitu kegiatan perancangan turbin dan melakukan pengamatan langsung pada objek yang diteliti pada saat operasional dengan peralatan yang telah tersedia.

Penelitian ini dilakukan dengan empat tahap, yaitu: tahap 1 kajian teoritis, tahap 2 melakukan pengujian alat, tahap 3 pengumpulan data, dan tahap

HASIL DAN PEMBAHASAN Desain Optimasi

Desain optimasi pada perancangan turbin dengan menetapkan variabel tetap dan variable bebas. Variabel tetap adalah daya turbin dan kepadatan udara, yaitu :

(3)

380 Daya turbin (P) = 125 W

Kepadatan udara (ρ) = 1.225 kg/m³

Jumlah sudu = 4 buah

Tipe sudu = NACA 4412

Sedangkan variabel bebas adalah kecepatan angin : Kecepatan angin (V) = 2, 3, 4, 5, 6 m/s, Variasi sudut sudu = 0°, -5º, +5°.

Sehingga variabel bebas dapat ditentukan seperti pada table 4.1. sebagai berikut : Tabel 1. Variabel Bebas

Sudut sudu 0º -5° +5º

V angin 2 3 4 5 6

Optimasi dilakukan untuk mendapatkan perbandingan kecepatan, putaran poros dan torsi yang paling optimum, dimana :

- Perbandingan kecepatan (λ) - Putaran poros (Rpm)

- Torsi (Nm)

Pada kecepatan angin putaran poros yang dihasilkan semakin meningkat dengan bertambahnya kecepatan angin, dimana pada kecepatan angin 2 m/s putaran poros yang dihasilkan 138,37 rpm, kecepatan angin 3 m/s menghasilkan 208,31 rpm, kecepatan angin 4 m/s menghasilkan putaran poros 277,74 m/s, kecepatan angin 5 m/s menghasilkan putaran poros 347,18 m/s, dan kecepatan angin 6 m/s menghasilkan putaran poros 416,61 rpm. Hal ini disebakan beberapa faktor seperti geometri sudu, yang mampu memaksimalkan energi angin, jumlah sudu, yang sesuai dengan kondisi georafis dan mampu memberikan putaran maksimum kecepatan angin rendah, dan jenis airfoil yang mampu menghasilkan self starting yang baik pada kecepatan angin yang bervariatif, sehingga mampu memaksimalkan daya angin yang diekstrak menjadi sebuah energi untuk menghasilkan torsi yang maksimal.

Sedangan torsi yang dihasilkan pada kecepatan angin 2 m/s menghasilkan torsi sebesar 0,28 Nm, kecepatan angin 3 m/s sebesar 0,62 Nm, kecepatan angin 4 m/s sebesar 1,11 Nm, kecepatan angin 5 m/s menghasilkan torsi sebesar 1,73 Nm, dan kecepaatan angin 6 m/s menghasilkan torsi sebesar 2,49 Nm. Dimana pada setiap peningkatan kecepatan angin torsi yang dihasilkan semakin tinggi, turbin angin menggunakan prinsip-prinsip airodinamika sesuai dengan karakteristik sudu yang mempengaruhi kecepatan putar sudu, dimana seperti yang dikemukakan dalam teori sebelumnya bahwa sudu yang baik adalah sudu yang

(4)

381 mendekati bentuk streamline, mempunyai gaya lift dan drag yang baik, hal ini sesuai dengan pengaruh kecepatan angin terhadap nilai torsi yang dihasilakan airfoil naca 0012 dengan konsep 3 sudu dalam penelitian ini.

Pada pengujian turbin dengan variasi kecepatan 2, 3, 4, 5, 6 m/s, dan variasi sudut sudu 0º, -5°, +5° pada variasi kecepatan angin 2 m/s, didapat putaran poros minimum 137,18 rpm dan 0,272 Nm pada variasi sudut -5°. Pada variasi kecepatan angin 6 m/s, didapat putaran poros maksimum 419,94 rpm dan torsi maksimum 2,67 Nm pada variasi sudut +5°.

KESIMPULAN Kesimpulan

Berdasarkan analisis data dan hasil pengujian pada uji perubahan kecepatan angin dan perubahan sudut sudu, dapat disimpulkan bahwa :

Pada variasi kecepatan 2, 3, 4, 5, 6 m/s, dan variasi sudut sudu 0º, -5°, +5° pada variasi kecepatan angin 2 m/s, didapat putaran poros minimum 137,18 rpm dan 0,272 Nm pada variasi sudut -5°. Pada variasi kecepatan angin 6 m/s, didapat putaran poros maksimum 419,94 rpm dan torsi maksimum 2,67 Nm pada variasi sudut +5°.

Saran

Dari hasil penelitian ini dapat diberikan saran pengembangan berupa : pengembangan turbin angin selanjutnya mengenai tipe turbin sumbu horisontal, sumbu vertikal, desain sudu, material sudu, bentuk sudu dan jumlah sudu, penentuan lokasi pemasangan turbin angin dilokasi yang memiliki intensitas angin yang bervariasi seperti di atas jembatan, diatas gedung, base transmission system (BTS), pantai, gunung atau di daerah persawahan.

DAFTAR PUSTAKA

Abdul Kadir, 1982, Energi, Sumber Daya, Inovasi, Tenaga Listrik, Potensi Ekonomi, Universitas Indonesia, Jakarta.

Archie W. Culp, 2003, Prinsip-prinsip Konversi Energi, Erlangga, Jakarta.

Gerry Van Klinken, 2001, Energi Dalam Masyarakat Modern, Satya Wacana, Semarang.

Hugh Piggott,1997, Wind power Workshop,Certer for Alternative Publications, British Wind Energy Association, England.