Pengaruh Pompa Air Menggunakan Turbin Angin Jenis Savonius Guna Irigasi Persawahan

PENGARUH POMPA AIR MENGGUNAKAN TURBIN ANGIN JENIS SAVONIUS GUNA IRIGASI PERSAWAHAN

Skripsi

Diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

Oleh Rofex Pambudi

5201421073

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2023

PERSETUJUAN PEMBIMBING Nama : Rofex Pambudi

NIM 5201421073

Progam Studi : Pendidikan Teknik Mesin

Judul :

Skripsi ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diajukan sidang ke panitia ujian skripsi Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Semarang, 1 April 2023

Pembimbing 1, Pembimbing 2,

Nama Nama

NIP. NIP.

PENGESAHAN

Skripsi/TA dengan judul “PENGARUH POMPA AIR MENGGUNAKAN TURBIN ANGIN JENIS SAVONIUS GUNA IRIGASI PERSAWAHAN” telah dipertahankan didepan sidang Panitia Ujian Skripsi/TA Fakultas Teknik UNNES pada tanggal 1 April 2023.

Oleh Nama : Rofex Pambudi

NIM 5201421073

Progam Studi : Pendidikan Teknik Mesin

Panitia

Ketua Sekretaris

Nama Nama

NIP. NIP.

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknik UNNES

Nama NIP.

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa:

1. Skripsi/TA ini, adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar akademik (sarjana, magister, dan/atau doktor), baik di Universitas Negeri Semarang (UNNES) maupun di perguruan tinggi lain.

2. Karya tulis ini adalah murni gagasan, rumusan, dan penelitian saya sendiri, tanpa bantuan pihak lain, kecuali arahan Pembimbing dan masukan Tim Penguji.

3. Dalam karya tulis ini tidak terdapat karya atau pendapat yang telah ditulis atau

dipublikasikan orang lain, kecuali secara tertulis dengan jelas dicantumkan sebagai acuan dalam naskah dengan disebutkan nama pengarang dan dicantumkan dalam daftar pustaka.

4. Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar yang telah diperoleh karena karya ini, serta sanksi lainnya sesuai dengan norma yang berlaku di perguruan tinggi ini.

Semarang, 2023

Yang membuat pernyataan

Rofex Pambudi NIM.5201421073

MOTTO

Indonesia butuh anak muda yang berani bersuara, karena diam udah bukan lagi emas, kalau kita menyaksikannya negeri yang mengasah pisaunya menjadi tumpul ke atas namun tajam ke bawah, bahkan jikapun kita diam masih ada orang yang menyalahkan kediaman kita. (Rian Fahardhi)

PERSEMBAHAN

Penelitian sederhana ini saya persembahkan khususnya pada orang tua yang telah mensupport sampai saya seperti ini, teman-teman, dan orang-orang yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan sebuah penelitian ini.

RINGKASAN

Rofex Pambudi dari prodi Pendidikan Teknik Mesin dengan NIM 5201421073 telah melakukan penelitian untuk menyusun skripsi dengan judul “PENGARUH POMPA AIR

MENGGUNAKAN TURBIN ANGIN JENIS SAVONIUS GUNA IRIGASI

PERSAWAHAN” pada tahun 2023

dengan bimbingan dari (nama pembimbing) sebagai pembibing 1 dan (nama pembimbing) sebagai pembimbing II. Penelitian ini dilakukan karena untuk mengetahui debit dari air persawahan jika menggunakan tenaga angin untuk mengaliri persawahan.

Kata kunci: Turbin angin, Savonius, Irigasi sawah

PRAKATA

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul”Pengaruh Pompa Air Menggunakan Turbin Angin jenis Savonius guna Irigasi Persawahan”. Penyusunan laporan skripsi ini untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin S1 Universitas Negeri Semarang. Maka dari itu dengan segala kekurangan dan ketidak mampuan yang ada pada penulis.

Izinkan penulis pada kesempatan ini menyampaikan terimakasih yang tulus dan ikhlas atas bantuan dan dukungan dari berbagai pihak di antaranya:

1. Prof. Dr. S Martono, M.Si., Rektor Universitas Negeri Semarang

2. Prof. Dr. Nur Qudus, M.T., IPM., Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang

3. Rusiyanto, S.Pd., M.T Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin dan Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

4. Pembimbing I dan II yang berkenan memberi bimbingan dan dapat dihubungi sewaktu waktu disertai kemudahan menunjukkan sumber sumber yang relevan dengan penulisan karya ini.

5. Penguji yang telah memberi masukan yang sangat berupa saran, ralat, perbaikan, pertanyaan, komentar, tanggapan, menambah bobot dan kualitas karya tulis ini.

6. Orang tua yang selalu mensupport saya dalam penyelesaian skripsi ini.

7. Semua dosen Jurusan Teknik Mesin FT UNNES yang telah memberi bekal pengetahuan yang berharga sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.

8. Berbagai pihak yang telah memberi bantuan untuk karya tulis ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis berharap semoga Skripsi ini dapat bermanfaat untuk masyarakat dan untuk berbagai pihak lainnya.

Semarang, 1 April 2023

Penulis

DAFTAR ISI JUDUL

PENGESAHAN ... 3

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ... 4

RINGKASAN ... 6

PRAKATA ... 7

DAFTAR ISI ... 8

BAB I ... 9

PENDAHULUAN ... 9

1.1Latar Belakang ... 9

1.2Identifikasi Masalah ... 11

1.3Pembatasan Masalah ... 11

1.4Perumusan Masalah ... 11

1.5Tujuan Penelitian ... 11

1.6Manfaat Penelitian ... 12

1.7Penegasan Istilah ... 12

BAB II ... 13

KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ... 13

2.1Kajian Pustaka ... 13

2.2Landasan Teori ... 14

2.3Hipotesis ... 18

BAB III ... 19

METODOLOGI PENELITIAN ... 19

3.1Identifikasi Masalah ... 19

3.2Studi Literatur ... 19

3.3Pengumpulan Data ... 20

3.4Perhitungan Awal Desain VAWT ... 20

3.5Penentuan Variable Optimal ... 20

3.6Analisa Data dan Pembahasan ... 20

3.7Penarikan Kesimpulan dan Saran ... 21

DAFTAR PUSTAKA ... 22

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Energi termasuk hal yang penting bagi kehidupan masyarakat. Berbagai bentuk energi yang terdapat di dunia ini, salah satunya energi panas yang berguna untuk masyarakat ialah memasak, serta energi listrik untuk penerangan dan peralatan listrik lainnya. Energi listrik bagi masyarakat masa kini telah menjadi kebutuhan pokok yang tidak bisa lepas dari kehidupan sehari-hari. Menurut Syamsuarnis & Candra (2020 : 44). Sebuah energi bisa dikatakan energi terbarukan karena ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses alam.

Energi air, panas bumi, matahari, angin, biogas, bio mass, dan gelombang laut termasuk energi yang saaat ini berkembang pesat. Energi angin termasuk energi yang sangat fleksibel, karena energi ini mampu memanfaatkan bidang pertanian, perikanan, dan mampu di sektor pembangkit enegi listrik. Menurut Fachri & Hendrayana (2017 : 2). Artinya energi terbarukan, energi yang diperoleh dari sumber-sumber alami yang dapat diperbaharui atau diperbarui secara alami. Jadi, energi terbarukan yang saat ini sangat di butuhkan oleh manusia atau masyarakat ialah energi angin, karena energi ini sangat berguna di masa yang akan datang dan mampu mengubah pola hidup manusia yang semakin modern.

Energi angin adalah salah satu perintis energi terbarukan yang berkembang sangat pesat di seluruh dunia. Pemanfaatan energi angin modern memiliki sebuah riset aerodinamis turbin angin yang mampu memberikan kontribusi yang signifikan terhadap keberhasilan di dunia.

Turbin angin memiliki sudu kincir yang perannya sangat penting sebagai salah satu bagian turbin angin yang mampu menghasilkan energi angin. Sudu kincir memiliki berbgaia desain yang menarik dan desain tersebut sangat tergantung dengan prediksi numerik presisi tinggi, kuat dan andal guna turbin mampu bekerja di semua kondisi operasi. Menurut Gatut Rubiono dan Khoirul Anam, (2022 : 6). Penggunaan energi terbarukan juga memiliki beberapa kendala, ketersediaan sumber daya yang tidak stabil, nilai investasi yang tinggi, dan keterkaitan pada cuaca. Akan tetapi, perkembangan teknologi dan inovasi yang semakin pesat, energi terbarukan menjadi semakin layak digunakan dan ekonomis jika digunakan untuk energi alternatif yang berkelanjutan. Angin termasuk Gerakan udara yang mengakibatkan perbedaan tekanan satu tempat dengan tempat lainnya. Pemanasan di bagian per-mukaan bumi yang disebabkan radiasi sinar matahari menyebabkan udara memuai sampai terjadi keringanan

massa jenis udara, selanjutnya udara yang naik karena tekanan udara yang menurun dan terjadinya dorongan udara dengan massa jenis yang lebih berat. Udara yang semakin berat lalu turun ke permukaan bumi dan terjadi pemuaian (massa jenis turun) sementara itu udara yang ringan naik ke atas dan terjadinya pendinginan (massa jenis naik), maka dari itu terjadinya pergerakan udara lagidari massa jenis yang tinggi ke massa jenis yang rendah, kejadian tersebut disebabkan oleh fenomena konveksi udara, dan siklus pergerakan udara yang terus menerus terjadi di dunia. Menurut Akhmad Nurdin, (2022 : 19).

Turbin angin atau dalam bahasa lain kincir termasuk turbin yang bergerak karena adanya angin, yaitu udara terlintas di permukaan bumi. Angin sangat banyak memiliki kontribusi bagi kehidupan manusia, termasuk manusia yang memiliki mata pencaharian mencari ikan atau nelayan. Sementara itu, turbin berguna untuk memanfaatakan energi angin secara efektif, terutama daerah yang di aliri udara yang relatif tinggi sepanjang tahun. Menurut Chayani Novelina Tamba dkk, (2022 : 1000) Turbin angin merupakan energi yang relatif berkembang pesat di era zaman sekarang dibandingkan dengan sumber energi lain, sejauh ini pembangunan turbin angin mampu menyaingi pembangkit listrik. Potensi angin yang dilakukan dengan mengukur dan menganalisa kecepatan arah angin. Turbin angin dibagi menjadi dua jenis, yaitu horizontal dan vertical, tipe horizontal termasuk tipe yang paling umum. Turbin jenis tersebut berputar secara horizontal terhadap tanah atau sejajar dengan arah angin. Menurut Chayani Novelina Tamba dkk, (2022 : 1001).

Turbin angin savonius secara umum termask turbin angin jenis vertical (TASV), turbin angin savonius jenis vertical ini memiliki kecepatan angin yang sangat rendah dibandingkan dengan turbin angin jenis lainnya, kecepatatn berkisar 1.5 – 3.3 m/s. Turbin angin savonius biasanya memiliki perbandingan kecepatan putara dari ujung sudu dengan laju angin yang sebenarnya atau biasa disebut tip speed ratio, hal tersebut lebih rendah sehingga kecil kemungkinannya jika rusak di saat angin berhembus. Menurut Muhammad Suprapto dkk, (2022 : 60). Turbin angin yang bergerak ke arah sumbu horizontal biasanya memiliki sumbu putar yang terletak sejajar dengan permukaan tanah dan sumbu putar rotor yang searah dengan arah angin. Turbin angin ini baling-balingnya berputar pada bidang vertikal atau seperti baling- baling pesawat pada umumnya, sudu yang berbentuk cakram dengan jumlah 8 yang memungkinkan aliran udara di satu sisi bergerak lebih cepat dibandingkan aliran udara di sisi lain angin yang melewatinya. Kefisienan turbin jenis horizontal ini karena sumbu vertical yang

sudunya selalu bergerak tegak lurus terhadap angin yang melewatinya. Menurut Chayani Novelina Tamba dkk, (2022 : 1002). Jadi Turbin angin Savonius cocok untuk digunakan pada skala kecil, seperti untuk membangkitkan listrik untuk lampu taman atau rumah tangga.

Turbin ini juga sering digunakan untuk tujuan edukasi dan penelitian di sekolah atau universitas karena desainnya yang sederhana dan mudah dipelajari. Namun, turbin angin Savonius memiliki efisiensi yang rendah dibandingkan dengan turbin angin horizontal, karena bilah vertikalnya tidak mampu menangkap sebanyak mungkin energi dari angin. Oleh karena itu, turbin angin Savonius tidak dapat menghasilkan daya yang cukup untuk memenuhi kebutuhan listrik yang besar.

1.2 Identifikasi Masalah

a. Penggunaan bahan bakar pada mesin sedot air merupakan bagian permasalahan bagi masyarakat sekitar karena masih mengeluarkan biaya untuk mengaliri irigasi

persawahannya.

b. Dengan turbin savonius energi mekanik apakah akan mengeluarkan debit air yang memadai untuk irigasi sawah

1.3 Pembatasan Masalah

Supaya penelitian ini bisa terfokus dan tidak melebar dalam pembahasannya, maka dalam penelitian ini penulis membuat batasan masalah pengujian yang akan dilakukan yaitu:

a. Bahan turbin dibuat menggunakan aluminium 1mm b. Jumlah sudu pada turbin ada 3

1.4 Perumusan Masalah

a. Efektifkah turbin savonius di dataran rendah?

b. Berapa debit air yang dikeluarkan?

1.5 Tujuan Penelitian

a. Mengetahui keefektifan turbin jika di dataran rendah b. Mengetahui tekanan dari debit air yang dikeluarkan

1.6 Manfaat Penelitian

Secara teoritis, penelitian ini diharapkan dapat menambah ilmu pengetahuan dan wawasan terkait dengan pompa air tenaga angin. Dan dapat dijadikan bahan perbandingan untuk penelitian selanjutnya

Secara praksis, diharapkan hasil penelitian ini menjadi masukan terhadap mahasiswa yang sedang memperdalami ilmu tentang pompa air tenaga angin yang menggunakan turbin jenis savonius dengan jumlah 3 sudu.

1.7 Penegasan Istilah

Turbin savonius adalah turbin angin yang beroperasi pada kecepatan angin yang rendah, turbin jenis ini sangat tepat digunkan unruk beberapa tempat di Indonesia.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 2.1 Kajian Pustaka

Menurut Idzani Muttaqin (2021) Meneliti tentang “Pembuatan Turbin Angin Savonius Bertingkat berbahan Aluminium’’ dari penelitian tersebut Berdasarkan hasil dari analisa numerikal dan Eksperimen turbin angin savonius bertingkat maka dapat di ambil kesimpulan yang pertama, secara numerikal putaran shaft speed pada turbin angin savonius bertingkat Dengan kecepatan angin 4 m/s.putaran maksilal 382.166 Rpm.

Kedua, kecepatan angin memiliki pengaruh yang bersar terhadap kinerja turbin angin savonius, semakin besar kecepatan angin maka putaran turbin juga semakain cepat. pada kecepatan angin 4 m/s turbin savonius dengan bahan sudu alumunium menghasilkan putaran 358.7 rpm.

Menurut Suwarti dkk UNIMUS, meneliti tentang “ Pembuatan Monitoring Kecepatan Angin dan Arah Angin Menggunakan Mikrokontroler Arduino” dari penelitian tersebut Posisi kipas angin diletakkan mengelilingi alat ukur anemometer dan windvane tetapi tidak ditentukan jarak dan besar kecepatannya, ada satu kipas angin yang diubah- ubah posisinya untuk memberi gangguan sehingga menghasilkan perubahan arah angin. Pada pengujian ini kipas angin sebagai sumber angin, angin dari kipas angin disimulasikan sebagai angin yang berada di lingkungan luar (alam). Lalu ada beberapa hasil yang ditentukan oleh peneliti yaitu pertama Pengujian yang dilakukan menghasilkan data kecepatan angin sebesar 5,98 m/s dengan arah angin 900 . Kedua, windvane dapat menunjukkan arah angin searah jarum ataupun berlawanan jarum jam. Ketiga, alat Monitoring Kecepatan Angin dan Arah Angin dibandingkan dengan Alat Ukur Digital menghasilkan nilai error rata-rata sebesar 3,56%. Keempat, diagram windrose yang ditampilkan terdapat 8 arah angin, dan memiliki 4 warna yang menjelaskan interval kecepatan.

2.2 Landasan Teori

a. Energi Kinetik Angin

Angin adalah udara yang bergerak dari tekanan tinggi menuju ke tekanan rendah atau sebaliknya yaitu dari suhu udara yang rendah ke suhu udara yang lebih tinggi.

Penyebab dari pergerakan ini adalah pemanasan bumi oleh radiasi matahari. Udara di atas permukaan bumi selain di panaskan oleh matahari secara langsung, juga mendapat pemanasan dari radiasi matahari. Kondisi bumi yang tidak homogen, sehingga terjadi perbedaan suhu dan tekanan udara antara daerah yang menerima energi panas lebih besar dengan daerah lain yang lebih sedikit menerima energi panas, Mengakibatkan terjadinya aliran udara pada wilayah tersebut. Menurut Rizal Fachri dan Hendrayana (2017 : 1 ) Menurut ilmu fisika klasik energi kenetik dari sebuah benda dengan massa m dan kecepatan v adalah E= 0.5.m.v2 , dengan asumsi bahwa kecepatan v tidak mendekati kecepatan cahaya. Rumus tersebut diatas berlaku juga untuk menghitung energi kinetik yang diakibatkan oleh gerakan angin. Sehingga biasa dituliskan sebagai berikut Menurut Firman Aryanto dkk (2013 : 53)

E = ¹ m.v²

2

Dengan :

E = energi (joule) m = massa udara (kg) v = kecepatan angin (m/s)

Bila suatu blok udara yang mempunyai penampang A m2 , dan bergerak dengan kecepatan v m/s, maka jumlah massa yang melewati sesuatu tempat adalah: Menurut Firman Aryanto dkk (2013 : 53)

M = ρ A v Dengan

m = laju aliran massa (kg/s)

A = luas penampang melintang aliran (m2 )

ρ = massa jenis angin (kg/m3 ) b. Daya angin

Energi angin juga dapat diubah menjadi bentuk energi lain, yaitu energi mekanik yang dapat menggerakkan generator untuk berproduksi dengan menggunakan turbin angin atau turbin. Oleh karena itu, turbin angin atau wind turbine sering disebut sebagai sistem konversi energi angin (SKEA). Menurut Chayani Novelina Tamba dkk (2022 : 1) Daya adalah energi per satuan waktu. Daya angin berbanding lurus dengan kerapatan udara, dan kubik kecepatan angin, seperti diungkapkan dengan persamaan berikut:

Menurut Firman Aryanto dkk (2013 : 53) P = ¹ pAv²

2

Dengan :

P = Daya angin (watt)

ρ = massa jenis angin (kg/m3 )

A = luas penampang melintang aliran (m2 ) v = kecepatan angin (m/s)

c. Jenis Turbin Angin

Turbin angin adalah alat yang berfungsi untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi gerak berupa putaran rotor dan poros generator untuk menghasilkan energi listrik. Energi gerak yang berasal dari angin akan diteruskan menjadi gaya gerak dan torsi pada poros generator yang kemudian dihasilkan energi listrik. Turbin angin merupakan mesin penggerak yang energi penggeraknya berasal dari angin. Menurut Idzani Muttaqin dkk (2021 : 30) Dalam perkembangannya, turbin angin dibagi menjadi dua jenis turbin angin Horizontal dan turbin angin Vertikal. Kedua jenis turbin inilah yang kini memperoleh perhatian besar untuk dikembangkan. Pemanfaatannya yang umum sekarang sudah digunakan adalah untuk memompa air dan pembangkit tenaga listrik.

Turbin angin terdiri atas dua jenis, Menurut Firman Aryanto dkk (2013 : 53)

1. Turbin angin poros horizontal (HAWT). Turbin angin jenis ini memiliki sumbu rotasi dalam posisi horisontal, dan saat ini palig banyak diaplikasikan di daerah urban dengan nilai efisisensi relatif tinggi. Kinerja turbin angin HAWTs akan menurun apabila terjadi angin dengan aliran turbulen. Menurut Akhmad Nurdin dkk (2022 : 20) Turbin angin ini harus diarahkan sesuai dengan arah angin yang paling tinggi kecepatannya. Mukund R. Patel menambahkan, seperti yang terlihat dalam persamaan daya angin sebelumnya, keluaran daya dari turbin angin bervariasi linear dengan daerah yang melawati rotor blade. Untuk turbin sumbu horisontal, daerah yang melewati rotor blade adalah: Menurut Firman Aryanto dkk (2013 : 54)

A = ^� D² (m²)

4

2. Turbin angin poros Vertikal (VAWT) Turbin angin sumbu vertikal memiliki sumbu rotasi vertikal, dengan sudu dan poros diposisikan secara vertikal pula.

Walau nilai efiseiensi tidak setinggi HAWT, VAWT mampu menerima angin dari segala arah dengan kecepatan angin rendah. Menurut Akhmad Nurdin dkk (2022 : 20) Keuntungan dari turbin jenis Darrieus adalah tidak memerlukan mekanisme orientasi pada arah angin (tidak perlu mendeteksi arah angin yang paling tinggi kecepatannya) seperti pada turbin angin propeller. Mukund R. Patel menambahkan, untuk turbin angin Darrieus- sumbu vertikal, penetapan luas sapuan rotor rumit karena melibatkan integral elips. Namun, dengan menganggap blade sebagai parabola persamaannya menjadi sederhana: Menurut Firman Aryanto dkk (2013 : 54)

A = ² (max rotor with an center)(height pf the rotor)

3

d. Efisiensi Turbin Angin 1. Efisiensi Rotor

Daya angin maksimum yang dapat diekstrak oleh turbin angin dengan luas sapuan rotor A adalah: P = ¹⁶¹ pAV³ (W)

27 2

Angka 16/27 (=59.3%) ini disebut batas Betz (Betz limit, diambil dari ilmuwan Jerman Albert Betz). Angka ini secara teori menunjukkan efisiensi maksimum yang dapat dicapai oleh rotor turbin angin tipe sumbu horisontal. Pada kenyataannya karena ada rugi-rugi gesekan dan kerugian di ujung blade, efisiensi aerodinamik dari rotor, ηrotor ini akan lebih kecil lagi yaitu berkisar pada harga maksimum 0.45 saja untuk blade yang dirancang dengan sangat baik. Maka Efisiensi rotor turbin angin menjadi: Menurut Firman Aryanto dkk (2013 : 54) n rotor = Cp = Pt / ¹ p Av³

2

Keterangan:

Pt = Daya turbin (watt) Cp = Coefisien Power

ρ = massa jenis angin (kg/m³)

A = Luas penampang melintang aliran (m²) v = kecepatan angin (m/s)

2. Efisiensi Transmisi dan Generator

Gearbox mengubah laju putar menjadi lebih cepat, konsekuensinya dengan momen gaya yang lebih kecil, sesuai dengan kebutuhan generator yang ada di belakangnya. Generator kemudian mengubah energi kinetik putar menjadi energi listrik. Efisiensi transmisi gearbox dan bearings (Nb, bisa mencapai 95%),dan efisiensi generator(Ng, ~ 80%). Sehingga efisiensi total turbin angin dapat dituliskan sebagai berikut: Menurut Firman Aryanto dkk (2013 : 54)

Ntotal = Cp.Nb.Ng

e. Turbin Angin Savonius

Turbin angin savonius merupakan jenis turbin angin yang paling sederhana, efisiensi sekitar ± 20%, turbin angin dapat berputar dan menghasilkan energi listrik pada kecepatan angin yang rendah dan tidak terpengaruh arah angin. Maka turbin ini sangat sesuai untuk di kembangkan dan diteliti sesuai dengan potensi yang ada di Indonesia,

khususnya di daerah Kalimantan selatan. Menurut Idzani Muttaqin dkk (2021 : 30) Turbin angin Savonius Secara umum turbin angin sumbu Vertikal (TASV), khususnya turbin angina savonius memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah dibandingkan dengan turbin angin jenis lainnya, yaitu berkisar antara 1,5~3,3 m/s. TASV biasanya memiliki tip speed ratio (perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung sebuah sudu dengan laju sebenarnya angin) yang lebih rendah sehingga lebih kecil kemungkinannya rusak di saat angin berhembus sangat kencang. Menurut Muhammad Suprapto dan Idzani Muttaqin (2022 : 60)

f. Daya Turbin Angin

Dengan menggabungkan persamaan efisiensi rotor dan persamaan efisiensi transmisi dan generator sehingga di peroleh persamaan daya turbin angin: Menurut Firman Aryanto dkk (2013 : 54)

P = Ntotal

1 pAV3 (W)

2

g. Tip Speed Ratio

Tip speed ratio (rasio kecepatan ujung) adalah rasio kecepatan ujung rotor terhadap kecepatan angin bebas. Untuk kecepatan angin nominal yang tertentu, tip speed ratio akan berpengaruh pada kecepatan rotor. Turbin angin tipe lift akan memiliki tip speed ratio yang relatif lebih besar dibandingkan dengan turbin angin drag. Tip speed ratio dihitung dengan persamaan : Menurut Firman Aryanto dkk (2013 : 54)

λ = ^{2�.𝑛.�}_60𝑥�

Dengan : λ : tip speed ratio r : jari-jari rotor (m) n : putaran rotor (rpm) v : kecepatan angin (m/s)

2.3 Hipotesis

Jadi, Turbin savonius ini memiliki beberapa sudu yang harus ditentukan sesuai tempat turbin angin tersebut di pergunakan. Kecepatan angin, sudu turbin, daya turbin angin, termasuk beberapa langkah untuk membangun turbin angin tersebut agar sesuai yang diinginkan peneliti.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Identifikasi Masalah

Awal tahapan dalam perngerjaan proposal skripsi i ini adalah dengan mengidentifikasi permasalahan yang ada. Perlu juga perumusan masalah yang nantinya akan diselesaikan selama pengerjaan proposal skripsi ini. Permasalahan dapat diketahui melalui observasi, menggali informasi yang ada saat ini ataupun melalui data statistik yang ada dan kecenderungannya di waktu yang akan datang. Pada tahap ini pula, diketahui tujuan dari penulisan tugas akhir. Pada tugas akhir ini, permasalahan yang akan dibahas mengenai desain turbin angin yang cocok digunakan untuk pembangkit air di irigasi persawahan. Selain itu, juga terdapat batasan masalah.

Hal ini dimaksudkan agar topik bahasan lebih mendetail dan tidak terlalu meluas. Juga akan memudahkan penulis dalam melakukan analisa masalah

3.2 Studi Literatur

Langkah selanjutnya adalah mencari studi literatur. Pada tahap ini, segala hal yang berkaitan dengan permasalahan dicari tahu dan dipelajari, sehingga dapat memberi gambaran apa yang harus dilakukan untuk memecahkan permasalahan tersebut. Kegiatan ini meliputi pengumpulan bahan pustaka yang menunjang untuk analisa ini, yaitu mengenai desain turbin angin vertikal tipe h-rotor untuk pembangkit listrik. Studi literatur didapatkan dari berbagai sumber yaitu:

Buku

Artikel

Paper

Internet

Penelitian-penelitian sebelumnya oleh

Sedangkan tempat pencarian berbagai referensi dan literatur dilakukan dibeberapa tempat, antara lain :  Rumah Ilmu UNNES

Perpustakan Teknik Mesin UNNES

Berbagai referensi dan literatur guna mendukung dalam pengerjaan proposal skripsi ini. Utamanya berkaitan dengan wind turbine, mekanika fluida, dan berbagai literatur yang saling mendukung.

3.3 Pengumpulan Data

Setelah melakukan studi literatur maka akan dapat mengetahui langkah atau cara memecahkan masalah untuk mencapai tujuan yang diinginkan. Tahap selanjutnya adalah pengumpulan data dimana pada tahap ini, data-data pendukung tentang permasalahan yang sesuai dengan metode yang digunakan, dikumpulkan untuk dilakukan analisa lebih lanjut.

Pengumpulan data yang akan penulis lakukan adalah dengan studi lapangan di Irigasi Persawahan dan dasar- dasar teori yang relevan guna merancang wind turbine vertical tipe savonius. Data yang diperlukan antara lain :

 Kecepatan angin rata-rata di irigasi persawahan. Data angin ini berfungsi sebagai input dalam perhitungan pemodelan. Proses pengambilan data pada penelitian ini berupa pengambilan data angin dari BMKG yang mencantumkan data kecepatan angin harian selama satu tahun di irigasi persawahan

 Berbagai variasi pada jumlah sudu turbin ini dilakukan perhitungan supaya sesuai tempat persawahan

3.4 Perhitungan Awal Desain VAWT

Setelah didapatkan kecepatan angin rata-rata, maka akan dilakukan perhitungan dimensi utama dari desain turbin. Dimensi utama ini meliputi diameter turbin, tinggi turbin, efisiensi trubin, dan jumlah sudu pada turbin.

3.5 Penentuan Variable Optimal

Dari hasil perhitungan yang telah ditentukan maka akan didapatkan desain turbin yang paling optimal dengan variasi jumlah sudu, sudut pitch, dan panjang chord. Satu bentuk ini yang nanti akan digunakan sebagai pembangkit air irigasi persawahan.

3.6 Analisa Data dan Pembahasan

Pada tahap ini, dilakukan analisis terhadap turbin angin dengan parameter dan variasi yang ditentukan dan perhitungan matematis. Tujuannya untuk mengetahui model yang manakah yang sesuai untuk ditempatkan di irigasi persawahan. Dari analisa dan pembahasan digunakan sebagai acuan desain perancangan turbin angin berdasarkan hasil kinerja.

3.7 Penarikan Kesimpulan dan Saran

Tahap ini merupakan tahapan akhir dimana dilakukan penarikan kesimpulan mengenai keseluruhan proses yang telah dilakukan. Selain itu, juga memberikan saran terkait dengan penelitian selanjutnya.

DAFTAR PUSTAKA

Syamsul Rahman, 2014, Pentingnya Ilmu Pertanian dan Pangan Digeluti Generasi Muda, Jurnal Apilaksi Teknologi Pangan 3 (2)

Akhmad Nurdin dkk, 2022, KAJIAN POTENSI DAN PENGEMBANGAN TURBIN ANGIN DAERAH URBAN, Politeknik Manufaktur Ceper, Journal Mechanical Engineering (NJME), Vol 11, No 1

Syamsuarnis dan Oriza Candra, 2020, Pembangkit Listrik Tenaga Angin sebagai Energi Listrik Alternatif bagi Masyarakat Nelayan Muaro Ganting Kelurahan Parupuk Kecamatan Koto Tangah, JTEV, Volume 06 Number 02 2020 ISSN: 2302-3309

Muhammad Suprapto dan Idzani Muttaqin, 2022, ANALISIS TURBIN ANGIN VERTIKAL HYBRID SAVONIUS BERTINGKAT DAN DARRIEUS TIPE H-ROTOR, Jurnal Teknik Mesin UNISKA Vol. 7 No. 2 Nopember 2022

Idzani Muttaqin dan Muhammad Suprapto, 2021, PEMBUATAN TURBIN ANGIN SAVONIUS BERTINGKAT BERBAHAN ALUMUNIUM, JURNAL JIEOM Vol.04, No.01, JUNI 2021 ISSN: 2620-8184

Jamila Kautsary dan Ardiana Yuli Puspitasari, 2019, KAJIAN KEBIJAKAN DALAM

PENETAPAN KETENTUAN UMUM ATURAN ZONASI (KUPZ) DI KAWASAN KARST (STUDI KASUS: KECAMATAN KLAMBU KABUPATEN GROBOGAN), Jurnal Planologi Vol. 16, No. 2,Oktober 2019

Suwarti dkk, PEMBUATAN MONITORING KECEPATAN ANGIN DAN ARAH ANGIN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Muhammadiyah Semarang

Gatut Rubiono dan Khoirul Anam, 2022, Panjer Kiling: Kincir Angin Tradisional Banyuwangi Sebagai Potensi Sumber Energi Terbarukan, Jurnal V-Mac, Vol.7 No.1: 5 - 9, 2022 Muhammad Rizal Fachri dan Hendrayana, 2017, Analisa Potensi Energi Angin Dengan

Distribusi Weibull Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) Banda Aceh, Vol.1, No.1, Februari 2017, hal. 1-8

Chayani Novelina Tamba dkk, 2022, PENGAPLIKASIAN TURBIN ANGIN SEBAGAI

PENGGERAK DAN PENGHASIL DAYA PADA PROTOTYPE SMART BOAT, Politeknik Negeri Medan

Erik Setiawan dkk, 2022, ANALISA PEMENUHAN AIR IRIGASI LAHAN PERTANIAN DESA SUMBERAGUNG KECAMATAN DANDER, De’Teksi Jurnal Teknik Sipil Unigoro Vol. 7 No. 2, Juli 2022