Post on 08-Apr-2022
i
UNJUK KERJA
KINCIR ANGIN SAVONIUS SATU TINGKAT DENGAN
JUMLAH SUDU 2 DAN 9
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin
Disusun oleh:
Anak Agung Made Yudhanegara
055214033
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2010
ii
THE PERFORMANCE OF ONE STAGE
SAVONIUS WINDMILL WITH 2 AND 9 NUMBER OF BLADE
FINAL PROJECT
Presented as partial Fulfillment on the Requirements
To obtain the Sarjana Teknik degree
In Mechanical Engineering
By:
Anak Agung Made Yudhanegara
055214033
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2010
v
LEMBAR
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan
Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang
pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam
naskah ini dan disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya
karya ilmiah.
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Sanata Dharma :
Nama : Anak Agung Made Yudhanegara
NIM : 055214033
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
…………………………………………………………………………………………
………UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS SATU TINGKAT……..
……………..…..……DENGAN JUMLAH SUDU 2 DAN 9……………………….
………………………………………………………………………………………….
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam
bentuk media lain, mengolahnya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan
secara terbatas, dan mempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan
akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya ataupun memberikan royalti kepada saya
selama masih tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, Juni 2010
vii
ABSTRAK
Energi merupakan salah satu faktor pendukung kehidupan manusia yang
paling vital karena tanpa adanya energi semua aspek kehidupan di muka bumi ini
tidak akan tercipta. Negara Indonesia tercatat sebagai negara dengan garis pantai
terpanjang di dunia, ini berarti bahwa Indonesia memiliki potensi terbesar akan
salah satu sumber energi terbarukan yaitu energi angin. Kebanyakan energi angin
modern dikonversikan ke dalam bentuk energi listrik dengan cara mengubah
gerak rotasi sudu turbin menjadi arus listrik dengan menggunakan generator
listrik. Cara pemanfaatan energi angin untuk memperoleh energi listrik salah
satunya dengan menggunakan kincir angin savonius yang mengkonversikan
energi angin yang datang menjadi energi listrik. Tujuan penelitian yaitu membuat
model kincir angin Savonius satu tingkat dengan jumlah sudu 2 dan 9 untuk
mengetahui daya yang dihasilkan dari masing-masing variasi jumlah sudu serta
endapatkan grafik hubungan Cp (koefisien daya) dan Tsr (Tip Speed Ratio) kincir
angin savonius
Penelitian ini bertujuan menguji model kincir angin Savonius dengan
variabel yang diukur dalam pengujian yaitu daya angin yang tersedia, besarnya
Tsr (Tip Speed Ratio), torsi yang dihasilkan kincir angin, daya keluaran yang
dihasilkan kincir angin, dan Koefisien daya kincir angin.
Hasil dari penelitian ini yaitu telah dibuat model kincir angin Savonius satu
tingkat dengan jumlah sudu 2 dan 9. Kincir angin Savonius dengan jumlah sudu 2
menghasilkan daya output tertinggi sebesar 12,18 Watt dengan efisiensi tertinggi
23,54%. Kincir angin Savonius dengan jumlah sudu 9 menghasilkan daya output
tertinggi sebesar 0,22 Watt dengan efisiensi tertinggi 0,25%. Kincir angin
Savonius dengan jumlah sudu 9 bercelah menghasilkan daya output tertinggi
sebesar 6,14 Watt dengan efisiensi tertinggi 10,32%.
viii
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
berkat dan bimbingan-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dalam
mencapai gelar sarjana.
Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Teknik pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai wujud harapan dan cita-cita penulis
untuk selalu belajar tanpa batas.
Penyusunan skripsi ini tidak mungkin dapat terlaksana dengan baik tanpa
adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak yang terkait. Pada kesempatan ini,
dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T, selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Bapak Budi Sugiharto, S.T, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
3. Bapak Ir. Yohanes Baptista Lukiyanto, M.T. selaku dosen pembimbing yang
telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk
membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
4. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing selama
kuliah di Universitas Sanata Dharma.
ix
5. Anak Agung Kompiang Mustika dan Mercuria Triani Sri Hartati selaku orang
tua yang selalu memberi dukunngan selama kuliah di Universitas Sanata
Dharma.
6. Teman-teman mahasiswa angkatan 2005 khususnya dan semua angkatan
Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma serta semua pihak yang tidak
bisa saya sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna
karena keterbatasan pengetahuan yang dimiliki penulis. Oleh karena itu, penulis
mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca untuk
menyempurnakan laporan ini. Akhir kata, semoga laporan ini dapat berguna bagi
pembaca semua.
Yogyakarta, Juni 2010
Penulis
x
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL .............................................................................. i
TITLE PAGE ......................................................................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................. iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA. ................................................ v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH. .................................................................................. vi
ABSRAK ................................................................................................ vii
KATA PENGANTAR ............................................................................ viii
DAFTAR ISI ........................................................................................... x
DAFTAR TABEL ................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xvi
BAB I. PENDAHULUAN ...................................................................... 1
1.1. Latar Belakang Masalah ............................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ...................................................................... 4
1.3. Tujuan ........................................................................................ 4
1.4. Manfaat ...................................................................................... 5
1.5. Tujuan ........................................................................................ 5
BAB II. DASAR TEORI ........................................................................ 6
2.1. Energi Angin .............................................................................. 6
xi
2.2. Tipe Turbin................................................................................. 7
2.3. Bagan Kincir Angin Savonius .................................................... 9
2.4. Kelebihan Kincir Angin Savonius ............................................. 10
2.5. Gerak Turbin .............................................................................. 10
2.6. Daya Energi Angin ..................................................................... 11
2.5. Turbin Angin .............................................................................. 12
BAB III. METODE PENELITIAN......................................................... 15
3.1. Bahan Penelitian......................................................................... 15
3.2. Sarana Penelitian ........................................................................ 15
3.3. Peralatan Penelitian .................................................................... 16
3.4. Cara Kerja Alat .......................................................................... 23
3.5. Analisa Data ............................................................................... 24
3.6. langkah Penelitian ...................................................................... 25
BAB IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ............................... 27
4.1. Persamaan Dan Data Penelitian ................................................. 27
4.1.1. Persamaan Yang Digunakan ............................................ 27
4.1.2. Data penelitian .................................................................. 28
4.2. Pengolahan Dan Perhitungan Data ............................................ 39
4.2.1. Luas Penampang Kincir .................................................... 39
4.2.2. Daya Yang Dihasilkan Angin ........................................... 39
4.2.3. Torsi Pada Poros ............................................................... 39
4.2.4. Daya Yang Dihasilkan Kincir ........................................... 40
xii
4.2.5. Menghitung Tsr ................................................................. 40
4.2.6. Menghitung Cp ................................................................. 40
4.3. Data Hasil Perhitungan .............................................................. 41
4.4. Diagram Dan Pembahasan ......................................................... 52
BAB V. PENUTUP ................................................................................. 61
5.1. Kesimpulan ................................................................................ 61
5.1. Saran ........................................................................................... 62
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 63
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1. Data angin oleh Pusat Meteorologi dan Geofisika tentang
daerah yamg mempunyai kecepatan angin rata-rata 3.5
m/s atau lebih ..................................................................... 3
Tabel 4.1. Data penelitian sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata
7 s
m ................................................................................. 29
Tabel 4.2. Data penelitian sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata
6 s
m ................................................................................. 30
Tabel 4.3. Data penelitian sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata
5 s
m ................................................................................. 31
Tabel 4.4. Data penelitian sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata
4 s
m ................................................................................. 32
Tabel 4.5. Data penelitian sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata
3 s
m ................................................................................. 33
Tabel 4.6. Data penelitian sudu 9 dengan kecepatan angin rata-rata
7 s
m ................................................................................. 34
Tabel 4.7. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10 cm dan
kecepatan angin rata-rata 7 s
m ........................................ 35
xiv
Tabel 4.8. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10 cm dan
kecepatan angin rata-rata 6 s
m ........................................ 36
Tabel 4.9. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10 cm dan
kecepatan angin rata-rata 5s
m ......................................... 37
Tabel 4.10. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10 cm dan
kecepatan angin rata-rata 4 s
m ........................................ 38
Tabel 4.11. Data penelitian sudu 9 dengan celah dengan kecepatan
angin rata-rata 3 s
m ......................................................... 39
Tabel 4.12. Hasil perhitungan sudu 2 dengan kecepatan angin rata-
rata 7 s
m .......................................................................... 42
Tabel 4.13. Hasil perhitungan sudu 2 dengan kecepatan angin rata-
rata 6 s
m .......................................................................... 43
Tabel 4.14. Hasil perhitungan sudu 2 dengan kecepatan angin rata-
rata 5 s
m .......................................................................... 44
Tabel 4.15. Hasil perhitungan sudu 2 dengan kecepatan angin rata-
rata 4 s
m .......................................................................... 45
Tabel 4.16. Hasil perhitungan sudu 2 dengan kecepatan angin rata-
rata 3 s
m .......................................................................... 46
xv
Tabel 4.17. Hasil perhitungan sudu 9 dengan kecepatan angin rata-
rata 7 s
m .......................................................................... 47
Tabel 4.18. Hasil perhitungan sudu 9 dengan celah 10 cm dan
kecepatan angin rata-rata 7 s
m ........................................ 48
Tabel 4.19. Hasil perhitungan sudu 9 dengan celah 10 cm dan
kecepatan angin rata-rata 6 s
m ........................................ 49
Tabel 4.20. Hasil perhitungan sudu 9 dengan celah 10 cm dan
kecepatan angin rata-rata 5 s
m ........................................ 50
Tabel 4.21. Hasil perhitungan sudu 9 dengan celah 10 cm dan
kecepatan angin rata-rata 4 s
m ........................................ 51
Tabel 4.22. Hasil perhitungan sudu 9 dengan celah 10 cm dan
kecepatan angin rata-rata 3 s
m ........................................ 52
xvi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Berbagai jenis turbin angin ............................................ 7
Gambar 2.2. Torsi rotor untuk berbagai jenis turbin angin ................. 8
Gambar 2.3. Penampang turbin savonius ............................................ 9
Gambar 2.4. Bagan kincir angin savonius .......................................... 9
Gambar 2.5. Penampang potongan melintang dari masing-masing
variasi sudu. .................................................................. 10
Gambar 2.6. Arah angin dan arah putaran kincir ................................ 11
Gambar 2.7. Grafik Betz ..................................................................... 13
Gambar 3.1. Keseluruhan kincir angin savonius ................................ 16
Gambar 3.2. Generator ........................................................................ 17
Gambar 3.3. Tachometer ..................................................................... 18
Gambar 3.4. Wind tunel ...................................................................... 18
Gambar 3.5. Blower ............................................................................ 18
Gambar 3.6. Multimeter ...................................................................... 19
Gambar 3.7. Panel lampu .................................................................... 19
Gambar 3.8. Anemometer ................................................................... 20
Gambar 3.9. Puli ................................................................................. 20
Gambar 3.10. V Belt ............................................................................. 21
Gambar 3.11. Motor listrik.................................................................... 21
Gambar 3.12. Lingkar batas sudu ......................................................... 22
xvii
Gambar 3.13. Poros .............................................................................. 22
Gambar 3.14. lengkap dengan besi siku dan baut ................................ 23
Gambar 3.15. Timbangan ..................................................................... 23
Gambar 3.16. Kabel ............................................................................. 24
Gambar 4.1. Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 2 ........................ 53
Gambar 4.2. Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 9 ........................ 54
Gambar 4.3. Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 9 dengan celah
10 cm ............................................................................. 55
Gambar 4.4. Grafik perbandingan hubungan Pout-kec.angin sudu 2
dan 9 serta sudu 9 dengan celah 10cm .......................... 56
Gambar 4.5. Grafik hubungan Cp dan Tsr sudu 2 .............................. 57
Gambar 4.6. Grafik hubungan Cp dan Tsr sudu 9 .............................. 58
Gambar 4.7. Grafik hubungan Cp dan Tsr sudu 9 dengan celah 10 cm 59
Gambar 4.8. Grafik perbandingan hubungan Cp dan Tsr sudu 2 dan
9 serta sudu 9 dengan celah 10 cm ................................ 60
Gambar 4.9. Grafik Betz ..................................................................... 61
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Energi merupakan salah satu faktor pendukung kehidupan manusia yang
paling vital karena tanpa adanya energi semua aspek kehidupan di muka bumi ini
tidak akan tercipta. Sumber energi yang paling banyak digunakan sekarang ini
adalah energi yang tidak dapat diperbaharui dan sewaktu-waktu dapat habis,
misalnya energi minyak bumi, gas, batu bara, dan lain-lain. Seiring perkembangan
jaman dan pertumbuhan jumlah penduduk yang sangat pesat maka kebutuhan
akan energi semakin banyak pula dan itu memaksa untuk menggali dan
mengambil energi dari perut bumi secara besar-besaran. Di sisi lain jumlah energi
yang ada di perut bumi ini kian hari semakin berkurang dan tidak menutup
kemungkinan akan habis.
Pemakaian energi di dunia dalam jangka waktu mendatang seperti yang
diperkirakan oleh lembaga Energy Information Administration (EIA) hingga tahun
2025 masih didominasi oleh bahan bakar fosil seperti minyak bumi, gas alam dan
batubara, sedangkan penggunaan energi terbarukan masih relatif sedikit. Di
samping itu, dari segi pemakaian, sumber energi minyak secara global didominasi
untuk kepentingan transportasi, dan hingga awal tahun 2025 diperkirakan masih
akan terus meningkat, sedangkan untuk daerah komersial dan tempat tinggal
dapat dikatakan tidak akan terjadi perubahan yang signifikan.
Melihat keadaan tersebut manusia dituntut berpikir dan bertindak untuk
mengatasi masalah energi dengan menemukan berbagai macam inovasi dan
2
penemuan. Ada berbagai macam cara untuk menindaklanjuti keadaan tersebut,
yaitu dengan memanfaatkan sumber daya alam sebagai pengganti minyak bumi,
yang sebenarnya ada di sekitar kita, contohnya : energi angin, energi gelombang,
energi surya, energi air, biogas dan lain sebagainya.
Kebutuhan listrik dunia diproyeksikan akan meningkat dari 14.275 milyar
watt pada tahun 2002 melonjak menjadi 26.018 milyar watt pada tahun 2025, dan
untuk mendapatkan energi listrik tersebut sebagian besar diperoleh dari batubara
yaitu hampir 40%, diikuti oleh gas.
Penggunaan energi di Indonesia secara umum meningkat pesat sejalan
dengan pertumbuhan penduduk, pertumbuhan perekonomian maupun
perkembangan teknologi. Dari data pemakaian energi di Indonesia hingga saat ini
lebih dari 90% penduduk Indonesian masih menggunakan energi yang berbasis
fosil, yaitu minyak bumi 54,4%, gas 26,5% dan batubara 14,1%. Untuk energi
panas bumi 1,4%, PLTA 3,4%. (http://dbm.djmbp.esdm.go.id/old/portal-
dpmb/modules/_news/news_detail.php?_id=2161&_cid=4)
Negara Indonesia tercatat sebagai negara dengan garis pantai terpanjang di
dunia. Ini berarti bahwa Indonesia memiliki potensi terbesar akan salah satu
sumber energi terbarukan yaitu angin. Energi angin yang tersedia berlimpah, tidak
habis-habis, dan tersebar luas. Penggunaan energi angin memiliki beberapa
keunggulan yakni bersih dan tidak menimbulkan polusi. Dari data yang diperoleh,
potensi energi angin di Indonesia tercatat 9268,61 MW, namun hingga tahun
1999, kapasitas yang terpasang hanya 0,888 MW atau prosentase pemanfaatannya
baru 0,00956 %.
3
Kebanyakan energi angin modern dikonversikan ke dalam bentuk energi
listrik dengan cara mengubah gerak rotasi sudu turbin menjadi arus listrik dengan
menggunakan generator listrik.
Tabel 1.1. Data angin oleh Pusat Meteorologi dan Geofisika tentang daerah yamg
mempunyai kecepatan angin rata-rata 3.5 m/s atau lebih.
No Nama Daerah Kecepatan Rata-rata
(m/s)
Masa Bertiup Angin
Di atas 4.0 m/s (%)
1 Blang Bintang 3.5 42.6
2 Tanjung Pinang 3.75 62.5
3 Tanjung Pandang 4.35 75
4 Pondok Betung 3.7 25
5 Margahayu 4.3 90
6 Rendole/Pati 5.3 84.8
7 Semarang 3.9 51.3
8 Iswahyudi 5.15 95.5
9 Kalianget 4.15 65.6
10 Denpasar 4.03 59.5
11 Pasir Panjang 4.95 66.7
12 Kupang/Penfui 5.75 78.6
13 Waingapu 3.65 32.7
Sumber : Pusat Meteorologi dan Geofisika, 2000
Kincir angin yang telah dibuat selama ini dinilai masih kurang berfungsi
secara optimal. Oleh karena itu, melalui variasi jumlah sudu pada kincir angin
Savonius ini diharapkan kincir angin yang dihasilkan dapat memberikan koefisien
daya yang semakin meningkat.
4
Sebab-Sebab Kincir Angin Savonius Dibuat:
1) Masih banyak masyarakat yang belum menikmati energi listrik.
2) Keingan meningkatkan produktifitas masyarakat.
3) Keinginan mengurangi polusi.
4) Penggunaannya praktis dan mudah dibuat.
1.2. Rumusan Masalah
Permasalahan yang dapat dirumuskan pada pembuatan alat ini adalah
sebagai berikut:
1) Indonesia mempunyai potensi angin yang banyak tetapi kecepatannya
rendah.
2) Indonesia hanya memiliki SDM yang rendah, termasuk dalam bidang
pendidikan sehingga tidak bisa untuk diterapkan alat teknologi tinggi.
3) Untuk alternatifnya dibuat desain alat yang sederhana dan mudah
mendapatkannya, seperti kincir angin dengan sudu vertikal.
1.3. Tujuan
1) Membuat model kincir angin Savonius satu tingkat dengan jumlah sudu
2 dan 9.
2) Menguji model kincir angin Savonius untuk mengetahui daya yang
dihasilkan dari masing-masing variasi jumlah sudu
3) Mendapatkan grafik hubungan Cp dan Tsr kincir angin savonius.
5
1.4. Manfaat
1) Memberikan kontribusi alternatif pemanfaatan energi angin pada
masyarakat.
2) Menambah kepustakaan pada bidang energi terbarukan.
3) mengurangi ketergantungan terhadap minyak bumi yang semakin
menipis dan mahal.
1.5. Batasan Masalah
Agar permasalahan yang ada tidak berkembang menjadi luas, maka perlu
adanya batasan terhadap permasalahan yang akan dibuat yaitu:
1) Jumlah sudu yang digunakan ialah 2 sudu dan 9 sudu lengkung dan 9
sudu lengkung dengan celah 10 cm.
2) Tinggi kincir angin savonius 0,5 m dan diameter 0,8 m.
3) Variasi kecepatan angin 7s
m , 6s
m , 5s
m , 4s
m , 3s
m serta variasi
beban yaitu 8-220watt
4) Daya out put diukur pada poros kincir.
5) Beban berupa lampu yang disusun secara paralel dengan variasi beban
yang dipakai adalah dari 8 - 220 watt.
6
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Energi Angin
Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan manusia. Perahu-perahu
layar menggunakan energi ini untuk melewati perairan sudah lama sekali. Dan
sebagaimana diketahui, pada asasnya angin terjadi karena ada perubahan suhu
antara udara panas dan udara dingin. Di tiap daerah keadaan suhu dan kecepatan
angin berbeda. Untuk mengurangi keterbatasan penggunaan energi yang tak
terbaharukan dalam pembangkitan energi listrik khususnya maka diperlukan
energi-energi alternatif lain sebagai penggantinya. Dalam rangka mencari bentuk-
bentuk sumber energi alternatif yang bersih dan terbarukan, energi angin
mendapat perhatian yang besar.
Seperti yang telah dijelaskan, Angin adalah udara yang bergerak dari
tekanan udara yang lebih tinggi ke tekanan udara yang lebih rendah. Perbedaan
tekanan udara disebabkan oleh perbedaan suhu udara akibat pemanasan atmosfir
yang tidak merata oleh sinar matahari. Karena bergerak angin memiliki energi
kinetik. Energi angin dapat dikonversi atau ditransfer ke dalam bentuk energi lain
seperti listrik atau mekanik dengan menggunakan kincir atau turbin angin. Oleh
karena itu, kincir atau turbin angin sering disebut sebagai Sistem Konversi Energi
Angin.
7
2.2. Tipe Turbin Angin
Turbin angin poros Vertikal atau VAWT (Vertical Axis Wind Turbine)
adalah turbin dengan poros vertikal sepanjang menara dan mempunyai generator
pembangkit listrik dibawah poros. Sedangkan turbin angin poros horizontal atau
HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) adalah turbin dengan poros utama
horizontal dan generator pembangkit listrik pada puncak menara.
Gambar 2.1. Berbagai jenis turbin angin.
(http://www.scribd.com/doc/16577921/4676812-Kincir-Angin-Untuk-Stasiun-
Pengisian-Listrik)
8
Gambar 2.2. Torsi rotor untuk berbagai jenis turbin angin.
(http://www.scribd.com/doc/16577921/4676812-Kincir-Angin-Untuk-Stasiun-
Pengisian-Listrik)
Salah satu turbin angin poros vertikal adalah turbin angin savonius. Turbin
angin savonius dicipta pertama kali di negara Finlandia oleh S. Savonius tahun
1931. Konsep dasar savonius dikembangkan berdasarkan prinsip Flettner.
Savonius menggunakan sudu dengan cara memotong silinder Flettner menjadi 2
paruhan sepanjang garis puast dan kemudian memposisikan 2 paruhan tersebut
membentuk seperti huruf ”S” yang diletakan pada lingkaran batas sudu.
9
a. tipe U b. Tipe L
Gambar 2.3. Penampang turbin savonius
(http://techref.massmind.org/techref/other/windmills.htm)
(http://gramlich.net/projects/oceania/seastead1.html)
Berdasarkan persoalan tersebut, diperkirakan bahwa jumlah sudu dan
kecepatan angin berpengaruh pada unjuk kerja kincir angin savonius. Oleh sebab
itu untuk mengetahui faktor-faktor unjuk kerja maka dilakukan penelitian dengan
memberi variasi pada jumlah sudu yaitu 2 sudu, 9 susu lengkung, dan 9 sudu
lengkung dengan celah 10 cm serta variasi kecepatan angin 7s
m , 6s
m , 5s
m , 4
sm , 3
sm dan variasi beban yaitu 8-220 watt dengan penambahan kelipatan 8
watt untuk memperoleh daya output yang dihitung pada poros
2.3. Bagan Kincir Angin savonius
1. Poros
2. Lingkaran batas sudu
3. Sudu
4. Dudukan transmisi
5. Lengan
6. Puli besar
7. Sabuk
8. Puli kecil
9. Generator
Gambar 2.4. Bagan kincir angin savonius
10
Gambar 2.5. Penampang potongan melintang dari masing-masing variasi sudu
2.4. Kelebihan Kincir Savonius
Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.
Bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan bagian-
bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.
Menerima angin dari berbagai arah tanpa merubah posisi kincir.
Memiliki penampang sudu yang lebih luas.
Memiliki nilai torsi yang besar.
11
2.5. Gerak Turbin
Pada dasarnya rotor Turbin Angin mengambil tenaga dari angin dan
membuatnya menjadi lebih pelan, dan menghasilkan tenaga. Ini dapat dilihat
dengan adanya gaya yang diterapkan yaitu gaya yang diberikan oleh angin kepada
kincir. Obyek yang bergerak searah aliran angin, menghasilkan gaya yang disebut
“Drag” atau Gaya Seret.
Prinsip kerja kincir angin savonius adalah mengkonversikan energi angin
menjadi energi mekanis dalam bentuk gaya dorong (drag force). Sebagian sudu
mengambil energi angin dan sebagian sudu lagi melawan angin. Sudu yang
mengambil energi angin disebut downwind sedangkan sudu yang melawan angin
disebut upwind. Sudu upwind ini dapat mengurangi kecepatan rotor. Besarnya
torsi pada rotor dan kecepatan rotor (rpm) tergantung pada selisih drag force
sudu upwind dengan drag force sudu downwind.
Gambar 2.6. Arah angin dan arah putaran kincir
upwind downwind
UPWIND
ARAH ANGIN
DOWNWIND
ARAH PUTARAN
12
2.6. Daya Energi Angin
Daya teoritis yang disediakan angin dapat dihitung dari perkalian masa jenis
udara dikalikan luas penampang kincir angin dikalikan pangkat tiga kecepatan
angin
1. Menghitung daya angin yang tersedia dapat menggunakan persamaan
(Lukiyanto, Y. B., Kuliah Rekayasa Tenaga Angin) :
Pin = 0,6×A×v3 …… (Watt)
dengan :
Pin = Daya Yang Tersedia (Watt)
A = Luas Penampang kincir( m2)
v = Kecepatan Angin (m/det)
Pada Gambar 2.7. ditunjukkan bahwa, daya angin yang dapat dimanfaatkan
dengan menggunakan turbin angin dengan propeller yang ideal maksimum 59%
dari daya yang disediakan angin. Sementara ini, daya efektif maksimal yang
dapat dicapai oleh sebuah kincir (atau turbin) angin tipe Savonius hanya mencapai
30% dari daya yang disediakan angin.
13
Savonius
American multiblade
High Speed Propeller
Ideal Propeller
Dutch Four Arm
Darrieus
Gambar 2.7. Grafik Betz
2.7. Turbin Angin
Untuk mendesain sebuah kincir angin, ada banyak hal yang harus
diperhatikan. Hal pertama yang harus dipertimbangkan yaitu berapa besar daya
yang kita butuhkan, kemudian kecepatan angin, setelah itu yang tidak kalah
penting yaitu berapa jumlah blade yang harus digunakan, dan masih banyak hal
teknis lainnya. Hal pertama yang diperhatikan dalam desain kincir angin yaitu
TSR (Tip Speed Ratio) atau perbandingan kecepatan di tip kincir angin (ujung)
dan kecepatan angin yang didapat oleh kincir.
14
2. Menghitung TSR (λ) dapat menggunakan persamaan (Lukiyanto, Y. B.,
Kuliah Rekayasa Tenaga Angin) :
U = π × D × n
60
dengan :
U = Kecepatan ujung sudu
D = Diameter kincir (meter)
n = Kecepatan poros (rpm)
λ = U
v∞
dengan :
λ = tip speed ratio
U = kecepatan ujung sudu
v = Kecepatan angin
Sehingga didapat persamaan :
𝜆 = π × D × n
60 × v∞
dengan :
D = Diameter kincir (meter)
n = Kecepatan poros (rpm)
v = Kecepatan angin (m/s)
15
3. Torsi dari sebuah kincir angin dapat dihitung menggunakan persamaan
(Yunus A. Cengel, 2006, Thermodynamics An Engineering Approach,
hal. 66) :
T = F × r
dengan :
T = Torsi (Nm)
F = Gaya (Newton)
r = Jari-jari (meter)
4. Daya keluaran dari sebuah kincir angin dapat dihitung menggunakan
persamaan (Yunus A. Cengel, 2006, Thermodynamics An Engineering
Approach, hal. 66) :
Pout = 2×π×n×T
60…… (Watt)
dengan :
Pout = Daya keluaran (watt)
n = Kecepatan poros (rpm)
T = Torsi (Nm)
5. Koefisien daya dari sebuah kincir angin dapat dihitung menggunakan
persamaan (Lukiyanto, Y. B., Kuliah Rekayasa Tenaga Angin) :
Cp = Pout
Pin×100%
16
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Bahan Penelitian
Kincir angin yang digunakan sebagai bahan penelitian dibuat sendiri dengan
sudu terbuat dari lembaran PVC dengan panjang yaitu 62.8 cm sehingga didapat
diameter sudu yaitu 0,4 m untuk jumlah 2 sudu dan 9 sudu serta 9 sudu dengan
celah 10 cm, agar terdapat rongga pada bagian tengah sudu.
3.2. Sarana Penelitian
Sarana yang di gunakan untuk penelitian adalah kincir angin vertical
(savonius) dengan dengan jumlah sudu 2 dan 9. Selanjutnya kincir angin tersebut
akan dicari unjuk kerjanya pada kecepatan angin yang bervariasi sehingga
mendapatkan daya masukkan yang berbeda yang diukur dari poros kincir.
Gambar 3.1. Keseluruhan kincir angin savonius
17
3.3. Peralatan Penelitian
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah sebagai
berikut :
1. Generator
Alat ini berfungsi sebagai alat yang mengubah energi mekanik menjadi
energi listrik. Alternator menghasilkan Arus listrik dan Tegangan listrik
yang dihubungkan ke multimeter dan beban, dengan variasi beban 8-220
watt, dengan penambahan kelipatan 8 watt.
Gambar 3.2. Generator
2. Tachometer
Tachometer digunakan untuk mengukur putaran poros pada kincir angin.
Jenis tachometer yang digunakan adalah jenis digital light tachometer,
prinsip kerjanya berdasarkan pantulan yang diterima oleh sensor dari
reflektor (alumunium foil atau benda dengan warna yang dapat
memantulkan cahaya) yang di pasang pada poros.
18
Gambar 3.3. Tachometer
3. Wind Tunnel dan Blower
Wind tunnel adalah alat untuk menguji kincir angin, berbentuk lorong
dengan blower untuk menghisap udara masuk sehingga kincir angin dapat
berbutar karena ada aliran udara yang masuk dengan kecepatan tertentu.
Wind tunnel menggunakan motor listrik sebagai penggerak yang
dihubungkan dengan sabuk dan puli ke baling-baling, kecepatan anginnya
dapat diatur dengan cara memajukan atau memundurkan lorong sehingga
jarak lorong blower dengan lorong kincir angin berubah sesuai keinginan
Gambar 3.4. Wind tunel Gambar 3.5. Blower
19
4. Multimeter
Alat ukur untuk mengukur tegangan dan arus yang terjadi pada beban
yang diberikan.
Gambar 3.6. Multimeter
5. Lampu / Beban
Berfungsi sebagai beban dimana lampu disusun secara paralel dengan
variasi beban yang dipakai adalah dari 8 - 220 watt. Beban ini yang akan
diukur arus serta teganganya dengan multimeter.
Gambar 3.7. Panel lampu
20
6. Anemometer
Anemometer adalah alat ukur kecepatan angin, diletakan di mulut lorong
angin/ wind tunnel. Anemometer terdiri dari dua komponen utama yaitu
kincir angin dan modul digital, kincir angin akan berputar jika ada aliran
angin yang melaluinya kemudian kincir angin terhubung dengan modul
digital yang merupakan perangkat elektonik berfungsi sebagai penerjemah
yang kemudian ditampilkan pada layar digital.
Gambar 3.8. Anemometer
7. Puli
Alat ini dipasang pada poros kincir dan generator yang dihubungkan
oleh V belt. puli berfungsi untuk menghasilkan perbandingan putaran.
Gambar 3.9. Puli
21
8. V Belt
Alat ini berfungsi sebagai penerus putaran dari poros dan dipasng pada puli
Gambar 3.10. V Belt
9. Motor Listrik
Alat ini berfungsi untuk menubah energi listrik menjadi gerak putar,
gerak putar yang dihasilkan morot listrik digunakan untuk memutar blower
Gambar 3.11. Motor listrik
22
10. Lingkar Batas Sudu
Alat ini berfungsi sebagai tempat meletakan sudu, dimana sudu akan
diikat dengan baut dan besi L. Lingkar batas sudu terbuat dari triplek dengan
tebal 0,8 cm dan berdiameter 0,8 m
Gambar 3.12. Lingkar batas sudu
11. Poros
poros kincir terbuat dari pipa besi dengan ukuran diamater 2,5 cm
Gambar 3.13. Poros
23
12. PVC
Lebar PVC ini digunakan untuk membuat sudu. Pada bagian ujungnya
diberi penguat almunium dan terdapat Besi siku /L yang digunakan utntuk
mengikat sudu dengan lingkar batas sudu. Lebar PVC adalah 0,5 m dan
panjang 0,628 m
Gambar 3.14. PVC lengkap dengan besi siku dan baut
13. Timbangan
Alat ini digunakan nutuk menegetahui gaya yang terjadi pada saat kincir
bekerja. Alat ini dipasang pada lengan ayun.
Gambar 3.15. Timbangan
24
14. Kabel
Alat ini berfungsi sebagai penghantar arus listrik yang dihasilkan
generator ke multimeter dan lampu
Gambar 3.16. Kabel
3.4. Cara Kerja Alat
Kincir angin yang terhubung dengan generator melalui poros, puli, dan
sabuk akan berputar karena aliran udara. Sehingga generator juga akan berputar
dan menghasilkan energi listrik. Dalam penelitian ini angin dihasilkan oleh
blower, yang terlebih dahulu dikumpulkan oleh wind tunnel.
Energi listrik yang dihasilkan generator akan disalurkan melalui penghantar
(kabel) ke multimeter dan beban untuk mengetahui besarnya tegangan dan arus
yang terjadi pada setiap pembebanan. Untuk mengetahui tegangan rangkaian pada
multimeter pengukur disusun secara parallel sedangkan untuk mengetahui arus,
pengukur disusun secara seri.
25
Saat pembebanan, akan terjadi gaya pada lengan ayun, yang basarnya akan
berubah-ubah sesuai dengan beban yang terjadi dan kecepatan angin yang terjadi.
Pengubahan beban dilakukan pada panel lampu dengan memindah panel lampu
pada posisi ON secara berurutan sesuai dengan kebutuhan, yaitu dari 8-220 watt
dengan penambahn kelipatan 8 watt. Sedangkan untuk megubah kecepatan angin
yaitu dengan mengubah jarak antara wind tunnel dengan blower, semakin jauh
jaraknya maka semakin kecil kecepatan anginya.
Gaya yang terjadi pada lengan ayun dapat diketahui dengan membaca pada
timbangan, karena saat terjadi gaya pada lengan ayun berarti lengan ayun akan
berputar searah putran kincir dan menarik timbangan pegas yang dihubungkan
dengan tali yang terpasang pada lengan ayun.
3.5. Analisa Data
Data yang diambil dari percobaan ini adalah sebagai berikut :
a. Putaran poros kincir yang dihasilkan ( n ) diukur dengan Tachometer.
b. Tegangan ( LV ) dan Arus ( LI ) listrik pada Lampu.
c. Kecepatan angin ( v ) yang digunakan didapat dari pengukuran
Anemometer yang diletakan didepan Wind Tunnel.
d. Torsi ( T ) yang diperoleh dari persamaan ( T=Fxr )
e. Daya yang tersedia ( Pin ) diperoleh dari persamaan ( 3..6,0 vAPin )
f. Daya output poros ( Pout ) yang diperoleh dengan persamaan
Txnxx 2( )/60
26
g. Tip speed ratio yang diperoleh dengan persamaan (λ = v
nD
.60
..)
h. Koefisien daya ( Cp ) yang diperoleh dengan persamaan (Cp=Pout
Pin
x100%)
i. Dimensi kincir adalah sebagai berikut
Diameter kincir = 0,8 m
Jari-jari lengan = 0,25 m
Tinggi kincir = 0,5 m
3.6. Langkah Penelitian
a. Menyiapkan peralatan
b. Merakit komponen-komponen kincir angin savonius dengan jumlah sudu
sesuai dengan variasinya, dimulai dengan sudu 2.
c. Memasang kincir angin savonius ke dalam Wind Tunnel.
d. Didepan kincir angin savonius dipasang Anemometer untuk mengetahui
besar angin yang ada dalam Wind Tunnel.
e. Merangkai kabel keluaran dari generator ke multimeter serta beban atau
lampu, sehingga didapat tegangan dan arus yang dapat dibaca pada
multimeter.
f. Memasang timbanga yang dihubungkan ke lengan ayun dengan tali,
pastikan antara tali dan lengan ayun tegak lurus.
g. Setelah semua siap, hidupkan blower untuk menghembuskan angin
masuk ke dalam Wind Tunnel.
27
h. Ukur kecepatan angin yang diperlukan dengan mengatur jarak antara
wind tunnel dengan blower, semakin jauh jarak antara wind tunnel
dengan blower maka akan semakin kecil kecepatan angin yang masuk
wind tunnel.
i. Setelah kincir berputar dengan kecepatan yang setabil maka nyalakan
lampu hingga variasi ke 27 secara bertahap. Catat tegangan dan arus,
kecepatan angin, kecepatan poros kincir, serta gaya yang terjadi pada
setiap pembebanan lampu.
j. Setelah semua data didapat, matikan semua beban.
k. Matikan blower.
l. Mengganti jumlah sudu dengan variasi selanjutya
m. Mengulangi percobaan diatas hingga semua data dari masing-masing
variasi jumlah sudu didapat.(variasi jumlah sudu yaitu 2 sudu, 9 sudu
dan 9 sudu dengan offerlap 10 cm)
28
BAB IV
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Persamaan Dan Data Penelitian
Unjuk kerja kincir angin savonius ini dapat dilihat berdasarkan hasil
pengukuran dan hasil perhitungan. Pengukuran yang dilakukan menggunakan
variasi jumlah sudu yaitu 2 sudu dan 9 sudu serta sudu 9 dengan celah 10 cm;
lima variasi kecepatan angin yaitu 7 s
m , 6 s
m , 5 s
m , 4 s
m , dan 3 s
m ; serta
variasi beban yaitu 8-220 watt dengan penambahan kelipatan 8 watt.
4.1.1. Persamaan Yang Digunakan
a. Daya angin yang tersedia
Pin = 0,6×A×v3 …… (Watt)
b. Torsi
T = F × r ……(Nm)
c. Daya output dari poros
Pout = 2×π×n×T
60…… (Watt)
d. Tip speed ratio
𝜆 = π × D × n
60 × v∞
e. Koefisien daya (Cp)
Cp = Pout
Pin×100%
29
4.1.2 Data Penelitian
Data yang diperoleh dari penelitian dengan variasi sudu dan
kecepatan angin sebagai berikut :
Tabel 4.1. Data penelitian sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata 7 s
m
No BEBAN TEGANGAN ARUS GAYA
KEC.
POROS
KEC.
ANGIN
Watt Volt Amper Newton RPM sm
1 8 5,20 0,38 1,70 194,30 6,32
2 16 4,20 0,67 1,49 189,40 6,57
3 24 3,80 0,91 1,80 179,30 6,39
4 32 3,40 1,12 1,89 175,50 6,49
5 40 3,00 1,23 2,03 171,90 6,31
6 48 3,10 1,26 2,16 174,50 6,35
7 56 3,10 1,23 2,25 169,90 6,39
8 64 2,90 1,35 2,34 165,30 6,27
9 72 2,70 1,44 2,43 167,20 6,71
10 80 2,50 1,48 2,43 163,10 6,28
11 88 2,20 1,5 2,43 151,80 6,15
12 96 2,20 1,5 2,52 162,60 6,38
13 104 2,20 1,49 2,52 167,10 6,31
14 112 2,20 1,48 2,52 162,40 6,40
15 120 2,20 1,52 2,52 156,70 6,21
16 128 2,00 1,5 2,52 162,50 6,57
17 136 2,10 1,54 2,52 159,30 6,30
18 144 2,10 1,57 2,61 160,40 6,40
19 152 2,00 1,55 2,61 157,40 6,19
20 160 2,00 1,56 2,61 158,30 6,28
21 168 2,00 1,59 2,61 152,60 6,15
22 176 2,10 1,63 2,61 161,30 6,55
23 184 2,10 1,62 2,88 155,30 6,22
24 192 2,00 1,59 2,79 156,20 6,27
25 200 2,00 1,61 2,88 161,60 6,39
26 208 2,00 1,62 2,79 155,80 6,35
27 220 2,00 1,64 2,88 160,20 6,40
30
Tabel 4.2. Data penelitian sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata 6 s
m
No BEBAN TEGANGAN ARUS GAYA
KEC.
POROS
KEC.
ANGIN
Watt Volt Amper Newton RPM sm
1 8 4,60 0,36 1,31 180,30 6,06
2 16 4,00 0,66 1,53 170,60 5,93
3 24 3,40 0,87 1,80 166,30 6,18
4 32 3,00 1,04 2,03 162,60 5,97
5 40 2,60 1,17 2,16 160,20 6,08
6 48 2,20 1,11 2,25 159,80 5,91
7 56 2,60 1,13 2,25 157,30 5,81
8 64 2,40 1,22 2,34 159,20 6,09
9 72 2,20 1,31 2,34 155,10 6,07
10 80 2,10 1,32 2,43 150,50 6,04
11 88 2,00 1,36 2,43 150,10 6,00
12 96 2,00 1,39 2,43 148,10 5,98
13 104 2,00 1,40 2,43 147,50 5,83
14 112 2,00 1,40 2,43 149,70 6,02
15 120 2,00 1,38 2,43 146,70 5,86
16 128 2,00 1,43 2,48 150,30 5,95
17 136 1,90 1,44 2,43 144,90 5,90
18 144 1,90 1,35 2,52 148,90 6,07
19 152 1,90 1,39 2,52 143,30 6,09
20 160 1,90 1,42 2,52 142,60 5,91
21 168 1,90 1,40 2,61 142,40 5,95
22 176 1,80 1,42 2,43 141,10 5,95
23 184 1,80 1,41 2,48 142,50 5,93
24 192 1,80 1,47 2,52 140,90 6,07
25 200 1,80 1,49 2,52 140,80 6,03
26 208 1,80 1,48 2,61 144,10 6,16
27 220 1,80 1,49 2,70 147,10 6,16
31
Tabel 4.3. Data penelitian sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata 5 s
m
No BEBAN TEGANGAN ARUS GAYA
KEC.
POROS
KEC.
ANGIN
Watt Volt Amper Newton RPM sm
1 8 3,20 0,31 1,44 130,90 4,96
2 16 2,60 0,55 1,71 129,80 5,20
3 24 2,20 0,72 1,80 128,50 5,09
4 32 2,00 0,84 1,89 122,00 4,99
5 40 1,90 0,84 1,89 118,40 4,89
6 48 1,80 0,90 1,94 119,60 5,07
7 56 1,70 0,93 1,98 116,50 5,12
8 64 1,60 0,94 2,03 116,10 5,05
9 72 1,50 0,95 2,03 112,60 5,05
10 80 1,50 0,95 2,25 110,50 5,00
11 88 1,40 0,95 2,07 107,40 5,03
12 96 1,40 0,99 2,03 100,90 5,00
13 104 1,40 0,97 2,07 100,50 4,92
14 112 1,30 0,99 2,03 107,80 5,03
15 120 1,30 0,96 2,07 106,10 5,02
16 128 1,20 0,93 2,07 103,20 4,93
17 136 1,30 0,96 2,07 106,70 5,02
18 144 1,30 0,98 2,07 105,10 5,01
19 152 1,20 0,93 2,07 102,80 4,96
20 160 1,20 0,98 2,07 106,10 5,06
21 168 1,20 0,96 2,12 103,50 5,04
22 176 1,20 0,96 2,07 103,70 5,02
23 184 1,20 0,97 2,07 108,50 5,12
24 192 1,20 0,98 2,07 102,60 4,98
25 200 1,00 0,93 2,07 99,82 4,89
26 208 1,00 0,98 2,03 99,50 4,87
27 220 1,00 0,90 2,03 92,26 4,74
32
Tabel 4.4. Data penelitian sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata 4 s
m
No BEBAN TEGANGAN ARUS GAYA
KEC.
POROS
KEC.
ANGIN
Watt Volt Amper Newton RPM sm
1 8 2,20 0,28 2,22 104,30 4,30
2 16 1,60 0,47 1,35 96,16 4,32
3 24 1,20 0,57 1,35 89,49 4,18
4 32 1,30 0,62 1,44 91,22 4,25
5 40 1,10 0,63 1,44 89,24 4,24
6 48 1,00 0,63 1,44 81,24 4,19
7 56 1,00 0,63 1,53 85,12 4,16
8 64 1,00 0,65 1,53 81,70 4,22
9 72 1,00 0,68 1,53 84,36 4,32
10 80 0,90 0,63 1,53 77,37 4,21
11 88 0,90 0,64 1,58 82,82 4,28
12 96 0,90 0,67 1,58 84,95 4,28
13 104 0,90 0,68 1,58 79,44 4,23
14 112 0,80 0,68 1,58 82,48 4,25
15 120 0,80 0,66 1,58 77,33 4,33
16 128 0,90 0,66 1,53 82,77 4,23
17 136 0,80 0,67 1,58 77,80 4,18
18 144 0,80 0,66 1,58 78,17 4,17
19 152 0,60 0,53 1,58 68,33 4,18
20 160 0,90 0,70 1,58 82,56 4,22
21 168 0,80 0,69 1,58 84,02 4,32
22 176 0,80 0,69 1,58 77,44 4,27
23 184 0,80 0,70 1,58 83,20 4,32
24 192 0,80 0,73 1,58 79,05 4,23
25 200 0,90 0,72 1,58 85,96 4,26
26 208 0,80 0,67 1,58 81,69 3,91
27 220 0,90 0,70 1,62 80,29 4,27
33
Tabel 4.5. Data penelitian sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata 3 s
m
No BEBAN TEGANGAN ARUS GAYA
KEC.
POROS
KEC.
ANGIN
Watt Volt Amper Newton RPM sm
1 8 0,60 0,18 1,08 50,12 3,20
2 16 0,50 0,24 1,13 48,29 3,27
3 24 0,40 0,25 1,13 49,81 3,16
4 32 0,40 0,27 1,13 46,95 3,21
5 40 0,40 0,28 1,17 51,72 3,23
6 48 0,20 0,23 1,17 42,81 3,23
7 56 0,30 0,26 1,17 48,59 3,09
8 64 0,30 0,25 1,17 44,85 3,13
9 72 0,20 0,23 1,17 37,64 3,16
10 80 0,20 0,27 1,13 43,37 3,09
11 88 0,20 0,24 1,17 41,03 3,24
12 96 0,20 0,25 1,17 41,09 3,16
13 104 0,10 0,20 1,13 35,14 3,09
14 112 0,20 0,16 1,08 41,53 3,23
15 120 0,20 0,22 1,08 37,06 3,15
16 128 0,20 0,25 1,08 39,14 3,25
17 136 0,20 0,30 1,13 45,16 3,33
18 144 0,20 0,28 1,17 42,15 3,19
19 152 0,20 0,29 1,17 41,34 3,13
20 160 0,20 0,25 1,17 43,17 3,32
21 168 0,20 0,23 1,17 41,46 3,16
22 176 0,20 0,27 1,13 41,13 3,21
23 184 0,20 0,25 1,13 42,02 3,23
24 192 0,20 0,28 1,08 41,84 3,31
25 200 0,10 0,30 1,13 40,65 3,25
26 208 0,10 0,29 1,17 40,34 3,42
27 220 0,10 0,26 1,17 41,16 3,26
34
Tabel 4.6. Data penelitian sudu 9 dengan kecepatan angin rata-rata 7 s
m
No BEBAN TEGANAN ARUS GAYA
KEC.
POROS
KEEC.
ANGIN
Watt Volt Amper Newton RPM sm
1 8 0.1 0.02 1.08 7.80 7.16
2 16 0.1 0.02 1.13 6.76 6.86
3 24 0.1 0.05 1.08 5.72 6.71
4 32 0.1 0.03 1.17 5.70 6.7
5 40 0.1 0.03 0.99 5.38 6.67
6 48 0.1 0.03 1.17 4.78 6.43
35
Tabel 4.7. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan angin
rata-rata 7 s
m
No BEBAN TEGANGAN ARUS GAYA
KEC.
POROS
KEC.
ANGIN
Watt Volt Amper Newton RPM s
m
1 8 2,80 0,30 1,44 125,70 6,20
2 16 2,20 0,53 1,53 119,40 6,47
3 24 1,60 0,67 1,62 110,60 6,19
4 32 1,40 0,75 1,62 109,60 6,37
5 40 1,40 0,82 1,71 107,60 6,40
6 48 1,40 0,85 1,71 108,20 6,22
7 56 1,40 0,86 1,71 118,30 6,43
8 64 1,20 0,85 1,80 109,40 6,26
9 72 1,10 0,93 1,80 106,40 6,19
10 80 1,00 0,87 1,80 106,20 6,31
11 88 1,00 0,93 1,80 106,30 6,64
12 96 1,00 0,92 1,98 104,70 6,40
13 104 1,00 0,93 1,98 108,50 6,52
14 112 0,90 0,97 1,98 103,80 6,11
15 120 0,90 0,92 1,98 105,20 6,19
16 128 0,90 0,93 1,98 106,20 6,16
17 136 0,80 0,92 1,98 102,30 6,54
18 144 0,80 0,90 1,98 104,70 6,42
19 152 0,80 0,95 1,98 107,10 6,27
20 160 0,80 1,01 2,07 113,30 6,13
21 168 0,80 0,96 2,07 107,10 6,24
22 176 0,80 0,97 2,07 108,50 6,51
23 184 0,80 0,96 2,07 101,30 6,30
24 192 0,70 0,98 2,07 105,70 6,35
25 200 0,70 0,95 2,07 102,60 6,33
26 208 0,70 0,97 2,16 106,90 6,51
27 220 0,60 1,01 2,16 105,50 6,41
36
Tabel 4.8. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan angin
rata-rata 6 s
m
No BEBAN TEGANGAN ARUS GAYA
KEC.
POROS
KEC.
ANGIN
Watt Volt Amper Newton RPM s
m
1 8 2,60 0,29 1,44 114,40 6,15
2 16 2,00 0,49 1,53 99,37 6,02
3 24 1,80 0,63 1,62 93,37 6,00
4 32 1,60 0,71 1,71 100,70 6,07
5 40 1,60 0,74 1,80 94,72 6,02
6 48 1,70 0,78 1,80 100,30 6,11
7 56 1,60 0,75 1,80 96,36 6,08
8 64 1,60 0,79 1,80 102,10 6,11
9 72 1,60 0,79 1,80 98,24 6,09
10 80 1,60 0,80 1,80 100,20 6,17
11 88 1,50 0,79 1,89 100,40 6,00
12 96 1,60 0,82 1,89 100,70 5,97
13 104 1,50 0,83 1,89 100,80 6,18
14 112 1,50 0,78 1,89 91,93 6,29
15 120 1,40 0,84 1,89 99,25 6,26
16 128 1,40 0,81 1,89 98,91 6,12
17 136 1,30 0,77 1,89 92,96 5,87
18 144 1,40 0,85 1,89 100,60 6,03
19 152 1,40 0,85 1,89 99,45 5,94
20 160 1,30 0,77 1,89 93,91 5,85
21 168 1,30 0,80 1,89 93,62 5,91
22 176 1,30 0,78 1,98 92,76 5,90
23 184 1,30 0,80 1,98 95,29 6,17
24 192 1,30 0,79 1,98 95,25 6,01
25 200 1,40 0,82 1,98 96,39 5,91
26 208 1,40 0,86 1,98 99,89 5,94
27 220 1,40 0,85 1,98 95,87 5,87
37
Tabel 4.9. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan angin
rata-rata 5 s
m
No BEBAN TEGANGAN ARUS GAYA
KEC.
POROS
KEC.
ANGIN
Watt Volt Amper Newton RPM s
m
1 8 1,70 0,24 1,35 77,14 4,97
2 16 1,30 0,38 1,44 76,37 5,14
3 24 1,20 0,47 1,53 76,17 4,95
4 32 1,20 0,51 1,58 73,51 4,99
5 40 1,10 0,50 1,58 72,11 5,06
6 48 1,10 0,51 1,58 71,36 5,17
7 56 1,10 0,52 1,58 75,61 5,28
8 64 1,00 0,48 1,58 70,03 4,95
9 72 1,00 0,46 1,58 66,61 5,17
10 80 1,10 0,52 1,58 73,39 5,12
11 88 1,00 0,53 1,58 71,55 5,18
12 96 0,80 0,55 1,58 74,15 5,09
13 104 0,90 0,56 1,58 74,57 5,20
14 112 0,80 0,54 1,58 70,38 5,13
15 120 0,70 0,56 1,58 73,31 5,06
16 128 0,70 0,52 1,58 68,22 5,11
17 136 0,70 0,53 1,58 70,99 5,11
18 144 0,80 0,58 1,58 70,12 5,00
19 152 0,80 0,56 1,62 68,82 5,07
20 160 0,80 0,56 1,62 71,62 5,11
21 168 0,75 0,60 1,62 70,89 5,23
22 176 0,75 0,61 1,62 72,92 5,19
23 184 0,75 0,61 1,62 73,38 4,98
24 192 0,60 0,62 1,62 74,30 5,18
25 200 0,60 0,60 1,62 71,71 5,02
26 208 0,60 0,60 1,62 68,00 4,87
27 220 0,60 0,59 1,62 69,88 4,98
38
Tabel 4.10. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan
angin rata-rata 4 s
m
No BEBAN TEGANGAN ARUS GAYA
KEC.
POROS
KEC.
ANGIN
Watt Volt Amper Newton RPM s
m
1 8 0,80 0,18 1,35 55,26 4,30
2 16 0,60 0,23 1,35 46,25 4,36
3 24 0,60 0,25 1,35 47,69 4,29
4 32 0,60 0,25 1,35 46,35 4,17
5 40 0,60 0,22 1,35 47,03 4,13
6 48 0,60 0,22 1,35 46,70 4,25
7 56 0,60 0,22 1,35 45,12 4,27
8 64 0,60 0,23 1,35 45,95 4,26
9 72 0,55 0,26 1,35 47,47 4,36
10 80 0,55 0,25 1,40 45,61 4,13
11 88 0,55 0,26 1,40 44,87 4,12
12 96 0,50 0,25 1,40 43,57 4,32
13 104 0,50 0,26 1,40 44,19 4,10
14 112 0,50 0,27 1,40 47,54 4,18
15 120 0,50 0,29 1,40 46,21 4,40
16 128 0,50 0,27 1,40 42,06 4,29
17 136 0,45 0,28 1,40 42,92 4,09
18 144 0,50 0,29 1,40 43,85 4,25
19 152 0,45 0,27 1,40 41,84 4,23
20 160 0,50 0,32 1,40 46,30 4,25
21 168 0,50 0,32 1,44 47,90 4,24
22 176 0,50 0,31 1,44 44,25 4,15
23 184 0,50 0,28 1,44 46,06 4,18
24 192 0,50 0,33 1,44 45,66 4,17
25 200 0,45 0,29 1,44 41,63 4,20
26 208 0,45 0,29 1,44 42,46 4,08
27 220 0,45 0,30 1,44 42,59 4,10
39
Tabel 4.11. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan
angin rata-rata 3 s
m
No BEBAN TEGANGAN ARUS GAYA
KEC.
POROS
KEC.
ANGIN
Watt Volt Amper Newton RPM s
m
1 8 0,45 0,05 1,17 20,42 3,25
2 16 0,40 0,05 1,17 21,01 3,40
3 24 0,40 0,06 1,17 23,68 3,41
4 32 0,25 0,08 1,22 21,35 3,36
5 40 0,20 0,08 1,22 19,73 3,37
6 48 0,20 0,08 1,22 19,37 3,20
7 56 0,20 0,08 1,22 20,32 3,30
8 64 0,20 0,08 1,26 21,08 3,23
9 72 0,15 0,09 1,26 20,14 3,28
10 80 0,15 0,08 1,22 19,65 3,24
11 88 0,15 0,09 1,26 22,00 3,19
12 96 0,15 0,08 1,26 19,98 3,12
13 104 0,15 0,07 1,26 19,59 3,15
14 112 0,10 0,07 1,26 19,45 3,33
15 120 0,10 0,08 1,26 19,69 3,22
16 128 0,10 0,08 1,26 18,89 3,03
17 136 0,10 0,09 1,26 19,97 3,26
18 144 0,10 0,09 1,26 19,82 3,35
19 152 0,10 0,09 1,26 18,13 3,26
20 160 0,10 0,09 1,26 19,35 3,33
21 168 0,10 0,09 1,26 19,16 3,42
22 176 0,10 0,09 1,26 19,24 3,15
23 184 0,10 0,09 1,26 19,56 3,35
24 192 0,10 0,10 1,26 19,32 3,26
25 200 0,10 0,10 1,26 19,57 3,24
26 208 0,10 0,10 1,26 19,47 3,13
27 220 0,10 0,10 1,26 19,66 3,25
40
4.2. Pengolahan Data Dan Perhitungan Data
4.2.1. Luas Penampang Kincir
A = D × t
Dengan : A = luas penampang kincir (m2 )
D = diameter kincir (m)
t = tinggi kincir (m)
A = 0,8m x 0,5m = 0,4 m 2
4.2.2. Daya Yang Dihasilkan Angin
Pin = 0,6 × A × v3
Dengan : Pin= daya angin, (watt)
A = luas penampang kincir (m 2 )
v3 = kecepatan angina (
sm )
Pin = 0,6 x 0,4 x 6,323 = 60,58 watt
4.2.3. Torsi Pada Poros
T = F × r
Dengan : T = torsi poros (Nm)
r = panjang lengan ayun pada transmisi (m)
= 0,25 m
F = gaya (N)
T = 1,70 x 0,25 = 0,43 Nm
41
4.2.4. Daya yang dihasilkan kincir (Pout)
Pout = 2×π×n×T
60
Dengan: Pout = daya output poros (watt)
n = kecepatan poros ( rpm )
T = torsi ( Nm)
Pout = 2 × π × 194,30 × 0,43
60
= 8,64 watt
4.2.5. Menghitung TSR (tip speed ratio)
𝜆 = π × D × n
60 × v∞
Dengan : λ = tip speed ratio
D = diameter kincir (m)
n = kecepatan poros(rpm)
𝜆 = π × 0,8 × 194,30
60 × 6,32= 1,29
4.2.6. Menghitung Cp (Koefisien Daya Kincir)
Cp = Pout
Pin×100%
Dengan : Cp = Koefisien Daya Kincir
Pout = Daya Yang dihasilkan oleh Kincir
Pin = Daya Teoritis
Cp= 8,64
60,58×100% = 14,27%
42
4.3. Data Hasil Perhitungan
Dengan menggunakan persamaan diatas maka didapat data hasil perhitungan
sebagai berikut :
Tabel 4.12. Hasil perhitungan sudu 2 dan kecepatan angin rata-rata 7 s
m
No Pin TORSI Pout
TIP SPEED
RATIO
KOEFISIEN
DAYA
Watt Nm Watt tsr Cp %
1 60,58 0,43 8,64 1,29 14,27
2 68,06 0,37 7,38 1,21 10,85
3 62,62 0,45 8,45 1,17 13,49
4 65,61 0,47 8,68 1,13 13,23
5 60,30 0,51 9,13 1,14 15,14
6 61,45 0,54 9,86 1,15 16,05
7 62,62 0,56 10,00 1,11 15,97
8 59,16 0,59 10,12 1,10 17,11
9 72,51 0,61 10,63 1,04 14,66
10 59,44 0,61 10,37 1,09 17,45
11 55,83 0,61 9,65 1,03 17,29
12 62,33 0,63 10,72 1,07 17,20
13 60,30 0,63 11,02 1,11 18,27
14 62,91 0,63 10,71 1,06 17,02
15 57,48 0,63 10,33 1,06 17,98
16 68,06 0,63 10,72 1,04 15,74
17 60,01 0,63 10,50 1,06 17,50
18 62,91 0,65 10,95 1,05 17,41
19 56,92 0,65 10,75 1,06 18,88
20 59,44 0,65 10,81 1,06 18,19
21 55,83 0,65 10,42 1,04 18,67
22 67,44 0,65 11,02 1,03 16,33
23 57,75 0,72 11,70 1,05 20,26
24 59,16 0,70 11,40 1,04 19,28
25 62,62 0,72 12,18 1,06 19,45
26 61,45 0,70 11,37 1,03 18,51
27 62,91 0,72 12,07 1,05 19,19
43
Tabel 4.13. Hasil perhitungan sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata 6
sm
No Pin TORSI Pout TIP SPEED RATIO
KOEFISIEN
DAYA
Watt Nm Watt tsr Cp %
1 53,41 0,33 6,18 1,25 11,57
2 50,05 0,38 6,83 1,20 13,65
3 56,65 0,45 7,83 1,13 13,83
4 51,07 0,51 8,64 1,14 16,91
5 53,94 0,54 9,05 1,10 16,79
6 49,54 0,56 9,41 1,13 18,99
7 47,07 0,56 9,26 1,13 19,68
8 54,21 0,59 9,75 1,09 17,98
9 53,68 0,59 9,50 1,07 17,69
10 52,88 0,61 9,57 1,04 18,10
11 51,84 0,61 9,54 1,05 18,41
12 51,32 0,61 9,42 1,04 18,35
13 47,56 0,61 9,38 1,06 19,72
14 52,36 0,61 9,52 1,04 18,18
15 48,30 0,61 9,33 1,05 19,31
16 50,55 0,62 9,75 1,06 19,29
17 49,29 0,61 9,21 1,03 18,69
18 53,68 0,63 9,82 1,03 18,29
19 54,21 0,63 9,45 0,99 17,43
20 49,54 0,63 9,40 1,01 18,98
21 50,55 0,65 9,73 1,00 19,24
22 50,55 0,61 8,97 0,99 17,75
23 50,05 0,62 9,25 1,01 18,48
24 53,68 0,63 9,29 0,97 17,31
25 52,62 0,63 9,28 0,98 17,64
26 56,10 0,65 9,84 0,98 17,54
27 56,10 0,68 10,39 1,00 18,53
44
Tabel 4.14. Hasil perhitungan sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata 5
sm
No Pin TORSI Pout
TIP SPEED
RATIO
KOEFISIEN
DAYA
Watt Nm Watt tsr Cp %
1 29,29 0,36 4,93 1,10 16,84
2 33,75 0,43 5,81 1,05 17,21
3 31,65 0,45 6,05 1,06 19,12
4 29,82 0,47 6,03 1,02 20,23
5 28,06 0,47 5,86 1,01 20,87
6 31,28 0,49 6,07 0,99 19,41
7 32,21 0,50 6,04 0,95 18,74
8 30,91 0,51 6,17 0,96 19,95
9 30,91 0,51 5,98 0,93 19,35
10 30,00 0,56 6,51 0,93 21,69
11 30,54 0,52 5,82 0,89 19,05
12 30,00 0,51 5,36 0,84 17,87
13 28,58 0,52 5,44 0,86 19,04
14 30,54 0,51 5,73 0,90 18,75
15 30,36 0,52 5,75 0,88 18,93
16 28,76 0,52 5,59 0,88 19,44
17 30,36 0,52 5,78 0,89 19,04
18 30,18 0,52 5,69 0,88 18,86
19 29,29 0,52 5,57 0,87 19,01
20 31,09 0,52 5,75 0,88 18,48
21 30,73 0,53 5,74 0,86 18,69
22 30,36 0,52 5,62 0,86 18,50
23 32,21 0,52 5,88 0,89 18,24
24 29,64 0,52 5,56 0,86 18,75
25 28,06 0,52 5,41 0,85 19,27
26 27,72 0,51 5,29 0,86 19,07
27 25,56 0,51 4,90 0,81 19,17
45
Tabel 4.15. Hasil perhitungan sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata 4
sm
No Pin TORSI Pout
TIP SPEED
RATIO
KOEFISIEN
DAYA
Watt Nm Watt tsr Cp %
1 19,08 0,31 3,33 1,02 17,45
2 19,35 0,34 3,40 0,93 17,56
3 17,53 0,34 3,16 0,90 18,04
4 18,42 0,36 3,44 0,90 18,66
5 18,29 0,36 3,36 0,88 18,38
6 17,65 0,36 3,06 0,81 17,34
7 17,28 0,38 3,41 0,86 19,72
8 18,04 0,38 3,27 0,81 18,13
9 19,35 0,38 3,38 0,82 17,45
10 17,91 0,38 3,10 0,77 17,30
11 18,82 0,40 3,42 0,81 18,20
12 18,82 0,40 3,51 0,83 18,66
13 18,16 0,40 3,28 0,79 18,08
14 18,42 0,40 3,41 0,81 18,51
15 19,48 0,40 3,20 0,75 16,41
16 18,16 0,38 3,31 0,82 18,24
17 17,53 0,40 3,22 0,78 18,35
18 17,40 0,40 3,23 0,78 18,57
19 17,53 0,40 2,82 0,68 16,12
20 18,04 0,40 3,41 0,82 18,92
21 19,35 0,40 3,47 0,81 17,95
22 18,69 0,40 3,20 0,76 17,13
23 19,35 0,40 3,44 0,81 17,78
24 18,16 0,40 3,27 0,78 17,99
25 18,55 0,40 3,55 0,84 19,15
26 14,35 0,40 3,38 0,87 23,54
27 18,69 0,41 3,40 0,79 18,22
46
Tabel 4.16. Hasil perhitungan sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata 3
sm
No Pin TORSI Pout
TIP SPEED
RATIO
KOEFISIEN
DAYA
Watt Nm Watt tsr Cp %
1 7,86 0,27 1,42 0,66 18,01
2 8,39 0,28 1,43 0,62 17,01
3 7,57 0,28 1,47 0,66 19,45
4 7,94 0,28 1,39 0,61 17,49
5 8,09 0,29 1,58 0,67 19,58
6 8,09 0,29 1,31 0,55 16,21
7 7,08 0,29 1,49 0,66 21,01
8 7,36 0,29 1,37 0,60 18,66
9 7,57 0,29 1,15 0,50 15,22
10 7,08 0,28 1,28 0,59 18,11
11 8,16 0,29 1,26 0,53 15,39
12 7,57 0,29 1,26 0,54 16,61
13 7,08 0,28 1,04 0,48 14,67
14 8,09 0,27 1,17 0,54 14,51
15 7,50 0,27 1,05 0,49 13,96
16 8,24 0,27 1,11 0,50 13,43
17 8,86 0,28 1,34 0,57 15,07
18 7,79 0,29 1,29 0,55 16,56
19 7,36 0,29 1,27 0,55 17,20
20 8,78 0,29 1,32 0,54 15,05
21 7,57 0,29 1,27 0,55 16,76
22 7,94 0,28 1,22 0,54 15,32
23 8,09 0,28 1,24 0,54 15,36
24 8,70 0,27 1,18 0,53 13,59
25 8,24 0,28 1,20 0,52 14,59
26 9,60 0,29 1,24 0,49 12,86
27 8,32 0,29 1,26 0,53 15,15
47
Tabel 4.17. Hasil penelitian sudu 9 dengan kecepatan angin rata-rata 7
sm
No Pin TORSI Pout
TIP SPEED
RATIO
KOEFISIEN
DAYA
Watt Nm Watt tsr Cp %
1 88.09 0.27 0.22 0.045 0.25
2 77.47 0.28 0.19 0.041 0.25
3 72.50 0.27 0.16 0.035 0.22
4 72.18 0.29 0.17 0.035 0.24
5 71.21 0.24 0.13 0.033 0.19
6 63.80 0.29 0.14 0.031 0.22
48
Tabel 4.18. Hasil penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan
angin rata-rata 7 s
m
No Pin TORSI Pout
TIP SPEED
RATIO
KOEFISIEN
DAYA
Watt Nm Watt tsr Cp %
1 57,20 0,36 4,74 0,849 8,28
2 65,00 0,38 4,78 0,773 7,35
3 56,92 0,41 4,69 0,748 8,24
4 62,03 0,41 4,65 0,720 7,49
5 62,91 0,43 4,81 0,704 7,65
6 57,75 0,43 4,84 0,728 8,38
7 63,80 0,43 5,29 0,770 8,30
8 58,88 0,45 5,15 0,732 8,75
9 56,92 0,45 5,01 0,720 8,80
10 60,30 0,45 5,00 0,705 8,30
11 70,26 0,45 5,01 0,670 7,13
12 62,91 0,50 5,42 0,685 8,62
13 66,52 0,50 5,62 0,697 8,45
14 54,74 0,50 5,38 0,711 9,82
15 56,92 0,50 5,45 0,712 9,58
16 56,10 0,50 5,50 0,722 9,81
17 67,13 0,50 5,30 0,655 7,89
18 63,51 0,50 5,42 0,683 8,54
19 59,16 0,50 5,55 0,715 9,38
20 55,28 0,52 6,14 0,774 11,10
21 58,31 0,52 5,80 0,719 9,95
22 66,21 0,52 5,88 0,698 8,88
23 60,01 0,52 5,49 0,673 9,14
24 61,45 0,52 5,73 0,697 9,32
25 60,87 0,52 5,56 0,679 9,13
26 66,21 0,54 6,04 0,687 9,12
27 63,21 0,54 5,96 0,689 9,43
49
Tabel 4.19. Hasil penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan
angin rata-rata 6 s
m
No Pin TORSI Pout
TIP SPEED
RATIO
KOEFISIEN
DAYA
Watt Nm Watt tsr Cp %
1 55,83 0,36 4,31 0,779 7,72
2 52,36 0,38 3,98 0,691 7,60
3 51,84 0,41 3,96 0,652 7,63
4 53,68 0,43 4,51 0,695 8,39
5 52,36 0,45 4,46 0,659 8,52
6 54,74 0,45 4,72 0,687 8,63
7 53,94 0,45 4,54 0,664 8,41
8 54,74 0,45 4,81 0,700 8,78
9 54,21 0,45 4,63 0,675 8,54
10 56,37 0,45 4,72 0,680 8,37
11 51,84 0,47 4,97 0,701 9,58
12 51,07 0,47 4,98 0,706 9,75
13 56,65 0,47 4,99 0,683 8,80
14 59,73 0,47 4,55 0,612 7,61
15 58,88 0,47 4,91 0,664 8,34
16 55,01 0,47 4,89 0,677 8,89
17 48,54 0,47 4,60 0,663 9,47
18 52,62 0,47 4,98 0,698 9,45
19 50,30 0,47 4,92 0,701 9,78
20 48,05 0,47 4,64 0,672 9,67
21 49,54 0,47 4,63 0,663 9,35
22 49,29 0,50 4,81 0,658 9,75
23 56,37 0,50 4,94 0,647 8,76
24 52,10 0,50 4,93 0,664 9,47
25 49,54 0,50 4,99 0,683 10,08
26 50,30 0,50 5,18 0,704 10,29
27 48,54 0,50 4,97 0,684 10,23
50
Tabel 4.20. Hasil penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan
angin rata-rata 5 s
m
No Pin TORSI Pout
TIP SPEED
RATIO
KOEFISIEN
DAYA
Watt Nm Watt tsr Cp %
1 29,46 0,34 2,72 0,650 9,25
2 32,59 0,36 2,88 0,622 8,83
3 29,11 0,38 3,05 0,644 10,48
4 29,82 0,39 3,03 0,617 10,16
5 31,09 0,39 2,97 0,597 9,56
6 33,17 0,39 2,94 0,578 8,87
7 35,33 0,39 3,12 0,600 8,82
8 29,11 0,39 2,89 0,592 9,91
9 33,17 0,39 2,75 0,539 8,28
10 32,21 0,39 3,02 0,600 9,39
11 33,36 0,39 2,95 0,578 8,84
12 31,65 0,39 3,06 0,610 9,66
13 33,75 0,39 3,07 0,600 9,11
14 32,40 0,39 2,90 0,574 8,95
15 31,09 0,39 3,02 0,607 9,72
16 32,02 0,39 2,81 0,559 8,78
17 32,02 0,39 2,93 0,582 9,14
18 30,00 0,39 2,89 0,587 9,63
19 31,28 0,41 2,92 0,568 9,33
20 32,02 0,41 3,04 0,587 9,48
21 34,33 0,41 3,01 0,567 8,75
22 33,55 0,41 3,09 0,588 9,21
23 29,64 0,41 3,11 0,617 10,49
24 33,36 0,41 3,15 0,601 9,44
25 30,36 0,41 3,04 0,598 10,01
26 27,72 0,41 2,88 0,585 10,40
27 29,64 0,41 2,96 0,587 9,99
51
Tabel 4.21. Hasil penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan
angin rata-rata 4 s
m
No Pin TORSI Pout
TIP SPEED
RATIO
KOEFISIEN
DAYA
Watt Nm Watt tsr Cp %
1 19,08 0,34 1,95 0,538 10,23
2 19,89 0,34 1,63 0,444 8,21
3 18,95 0,34 1,68 0,465 8,89
4 17,40 0,34 1,64 0,465 9,41
5 16,91 0,34 1,66 0,477 9,83
6 18,42 0,34 1,65 0,460 8,95
7 18,69 0,34 1,59 0,442 8,53
8 18,55 0,34 1,62 0,452 8,75
9 19,89 0,34 1,68 0,456 8,43
10 16,91 0,35 1,66 0,462 9,85
11 16,78 0,35 1,64 0,456 9,76
12 19,35 0,35 1,59 0,422 8,22
13 16,54 0,35 1,61 0,451 9,75
14 17,53 0,35 1,74 0,476 9,90
15 20,44 0,35 1,69 0,440 8,25
16 18,95 0,35 1,54 0,410 8,10
17 16,42 0,35 1,57 0,439 9,54
18 18,42 0,35 1,60 0,432 8,69
19 18,16 0,35 1,53 0,414 8,41
20 18,42 0,35 1,69 0,456 9,17
21 18,29 0,36 1,80 0,473 9,87
22 17,15 0,36 1,67 0,446 9,72
23 17,53 0,36 1,74 0,461 9,90
24 17,40 0,36 1,72 0,458 9,89
25 17,78 0,36 1,57 0,415 8,82
26 16,30 0,36 1,60 0,436 9,82
27 16,54 0,36 1,60 0,435 9,70
52
Tabel 4.22. Hasil penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan
angin rata-rata 3 s
m
No Pin TORSI Pout
TIP SPEED
RATIO
KOEFISIEN
DAYA
Watt Nm Watt tsr Cp %
1 8,24 0,29 0,63 0,263 7,59
2 9,43 0,29 0,64 0,259 6,82
3 9,52 0,29 0,72 0,291 7,62
4 9,10 0,30 0,68 0,266 7,46
5 9,19 0,30 0,63 0,245 6,83
6 7,86 0,30 0,62 0,253 7,83
7 8,62 0,30 0,65 0,258 7,49
8 8,09 0,32 0,70 0,273 8,59
9 8,47 0,32 0,66 0,257 7,84
10 8,16 0,30 0,62 0,254 7,65
11 7,79 0,32 0,73 0,289 9,31
12 7,29 0,32 0,66 0,268 9,04
13 7,50 0,32 0,65 0,260 8,61
14 8,86 0,32 0,64 0,245 7,24
15 8,01 0,32 0,65 0,256 8,10
16 6,68 0,32 0,62 0,261 9,33
17 8,32 0,32 0,66 0,256 7,92
18 9,02 0,32 0,65 0,248 7,24
19 8,32 0,32 0,60 0,233 7,19
20 8,86 0,32 0,64 0,243 7,20
21 9,60 0,32 0,63 0,235 6,58
22 7,50 0,32 0,63 0,256 8,46
23 9,02 0,32 0,64 0,244 7,15
24 8,32 0,32 0,64 0,248 7,66
25 8,16 0,32 0,65 0,253 7,90
26 7,36 0,32 0,64 0,260 8,72
27 8,24 0,32 0,65 0,253 7,87
53
4.4. Grafik Dan Pembahasan
a) Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 2
Gambar 4.1. Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 2
Pada grafik diatas kincir angin savonius sudu 2 menghasilkan daya output
tertinggi sebesar 12,18 watt dan semakin besar kecepatan angin maka daya poros
semakin besar.
0
2
4
6
8
10
12
14
2 3 4 5 6 7 8
Pout
(wat
t)
Kec. Angin (m/s)
sudu 2
54
b) Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 9.
Gambar 4.2. Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 9
Pada grafik diatas kincir angin savonius sudu 2 menghasilkan daya output
tertinggi sebesar 0,22 watt dan semakin besar kecepatan angin maka daya poros
semakin besar.
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
6.6 6.8 7 7.2
Pout
(wat
t)
Kec. Angin (m/s)
sudu 9
55
c) Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 9 dengan celah 10 cm.
Gambar 4.3. Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 9 dengan celah 10 cm
Pada grafik diatas kincir angin savonius sudu 2 menghasilkan daya output
tertinggi sebesar 6,14 watt dan semakin besar kecepatan angin maka daya poros
semakin besar.
0
1
2
3
4
5
6
7
2 3 4 5 6 7
Pout
(wat
t)
Kec. Angin (m/s)
Diagram Pout-Kec.Angin sudu 9 denagn celah 10 cm
sudu 9
dengan
celah 10 cm
56
d) Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 2 dan 9 serta sudu 9 dengan
celah 10cm
Gambar 4.4. Grafik perbandingan hubungan Pout-kec.angin sudu 2 dan 9
serta sudu 9 dengan celah 10cm
Pada grafik diatas dapat disimpulkan bahwa daya poros kincir dengan
jumlah sudu 2 lebih tinggi dari kincir dengan sudu 9 serta sudu 9 dengan celah
10cm.
0
2
4
6
8
10
12
14
2 3 4 5 6 7 8
Pout
(wat
t)
Kec. Angin (m/s)
sudu 2
sudu 9
sudu 9
dengan
celah 10
cm
57
e) Grafik hubungan Cp-tsr kincir savonius sudu 2
Gambar 4.5. Grafik hubungan Cp dan Tsr sudu 2
Pada grafik diatas unjuk kerja kincir angin savonius terbesar yaitu dengan
Cp 23,54 % pada Tsr 0,87 dan semakin besar Tsr maka koefisien daya pada kincir
cenderung semakin kecil hal ini disebabkan karena penurunan pada koefisien daya
setelah mencapai maksimum.
5
10
15
20
25
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Cp %
tsr
sudu 2
58
f) Grafik hubungan Cp-tsr kincir savonius sudu 9
Gambar 4.6. Grafik hubungan Cp dan Tsr sudu 9
Pada ganbar diatas di ketahui bahwa unjuk kerja kincir angin savonius
terbesar yaitu dengan Cp 0,25 % pada Tsr 0,045. Bila dibandingkan dengan kincir
angin savonius sudu dua hasil yang didapat sangat jauh berbeda, hal ini
disebabkan selisih drag force sudu upwind dengan drag force sudu downwind
pada kincir angin dengan jumlah sudu 9 besarnya sama. Semakin besar Tsr maka
koefisien daya pada kincir cenderung semakin kecil setelah pencapaian
maksimum pada koefisien daya.
0.15
0.2
0.25
0.3
0.03 0.04 0.05
Cp %
tsr
sudu 9
59
g) Grafik hubungan Cp-tsr kincir savonius sudu 9 dengan celah 10cm.
Gambar 4.7. Grafik hubungan Cp dan Tsr sudu 9 dengan celah 10 cm
Pada ganbar diatas di ketahui bahwa unjuk kerja kincir angin savonius
terbesar yaitu dengan Cp 10,32 % pada Tsr 0,53. Bila dibandingkan dengan
Gambar 4.6. hasil yang didapat lebih besar dikarenakan adanya celah antar sudu
dimana aliran udara yang melewati celah membantu dorongan awal pada sudu
upwind dan semakin besar tsr maka koefisien daya pada kincir cenderung semakin
kecil setelah pencapaian maksimum pada koefisien daya.
6
8
10
12
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Cp %
tsr
sudu 9
dengan celah
10 cm
60
h) Diagram hubungan Cp-tsr kincir savonius sudu 2 dan 9 serta sudu 9
dengan celah 10cm.
Gambar 4.8. Grafik perbandingan hubungan Cp dan Tsr sudu 2 dan 9 serta
sudu 9 dengan celah 10 cm
Pada ganbar diatas di ketahui bahwa unjuk kerja kincir savonius sudu 2
lebih baik dari pada sudu 9 dan sudu 9 dengan celah 10cm. hal ini terjadi karena
koefisien drag dari sudu 2 lebih besar dibandingkan dengan sudu 9 maupun sudu
9 bercelah.
.
0
5
10
15
20
25
0 0.5 1 1.5
Cp %
tsr
sudu 2
sudu 9
sudu 9
dengan celah
10 cm
61
Gambar 4.9. Grafik Betz
Dari Gambar 4.9. diatas dapat dilihat bahwa hasil dari uji pada kincir angin
savonius hasilnya sudah mendekati dengan grafik Betz meskipun tidak tergambar
keseluruhan. Karena dalam pengujian terdapat kesalahan pengambilan data seperti
terlalu cepat mengambil data saat kincir belum stabil berputar. Kemudian
transmisi yang kurang baik karena rancangan yang kurang senter sering terjadi
slip antara puli dengan sabuk sehingga data yang diambil juga kurang baik. Saat
beban berupa lampu ditambah putaran kincir berubah akan tetapi hasil yang di
dapat tidak setabil atau berubah naik turun sebagai contoh saat beban ditambah
seharusnya arus yang mengalir juga ikut bertambah dan tegangan turun, tapi hasil
pencatatan didapat arus dan tegangan yang naik turun demikian juga kecepaan
anginnya.
Savonius
American multiblade
High Speed Propeller
Ideal Propeller
Dutch Four Arm
Darrieus
62
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Dari penelitian dan perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa :
a) Kincir angin Savonius dengan jumlah sudu 2 menghasilkan daya output
tertinggi sebesar 12,18 Watt pada kecepatan angin 6,39 m/s. Kincir
angin Savonius dengan jumlah sudu 9 menghasilkan daya output
tertinggi sebesar 0,22 Watt pada kecepatan angin 7,16 m/s. Kincir angin
Savonius dengan jumlah sudu 9 bercelah menghasilkan daya output
tertinggi sebesar 6,14 Watt pada kecepatan angin 6,13 m/s.
b) Kincir angin Savonius dengan jumlah sudu 2 menghasilkan efisiensi
paling tinggi sebesar 23,54%, yang pada Tsr 0,87. Kincir angin Savonius
dengan jumlah sudu 9 menghasilkan efisiensi paling tinggi sebesar
0,25%, pada Tsr 0,045, sedangkan kincir angin Savonius dengan jumlah
sudu 9 ber celah menghasilkan efisiensi paling tinggi sebesar 10,32%,
pada Tsr 0,53.
c) Semakin besar kecepatan angin, maka semakin tinggi daya output yang
dihasilkan.
d) Semakin besar TSR (Tip Speed Ratio), maka CP (koefisien daya)
cenderung semakin kecil. Hal ini disebabkan karena penurunan CP
setelah mencapai maksimum.
e) Jumlah sudu dan celah antar sudu pada kincir berpengaruh pada unjuk
kerja kincir.
63
5.2. Saran
Adapun saran untuk pihak yang akan mengembangkan penelitian pada
bidang ini adalah :
a) Bahan pembuatan sudu sebaiknya menggunakan bahan yang ringan, atau
sesuai dengan kecepatan angin supaya tidak mudah rusak dan bisa
berputar pada kecepatan angin yang kecil.
b) Untuk mendapatkan daya maksimal pada kincir dibutuhkan kecepatan
angin yang besar.
c) Sebaiknya dilakukan pengambilan data lebih banyak, agar hasilnya dapat
maksimal.
d) Sebaiknya perbandingan jumlah sudu dan jarak celah antar sudu lebih
bervariasi, agar hasilnya dapat maksimal.
64
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2000, Pusat Meteorologi Dan Geofisika, Jakatra.
Anwar, M. S., 2008, Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Angin Pada
Stasiun Pengisian Accu Mobil Listrik, Tugas Akhir, Politeknik
Elektronika Negeri Surabaya, Institute Teknologi Sepuluh November
Surabaya, Surabaya.
Culp, A. W. Jr., 1984, Prinsip-prinsip Konversi Energi, Penerbit Erlangga,
Jakarta.
Gintings, D., 1993, Pengembangan Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Angin di
dusun Selayar, Lombok Timur, Nusa Tenggara Barat, Warta Lapan no.
45, Jakarta.
Ginting, S., 1993, Pemasangan dan Uji Coba Pemanfaatan SKEA Listrik 500
Watt Untuk Penerangan, Warta LAPAN no. 28,29, Jakarta.
Hidayat, S., 2005, Turbin Skala Kecil, ITB, Bandung.
http://dbm.djmbp.esdm.go.id/old/portal_dpmb/modules/_news/news_detail.php?_
id=2161&_cid=4
http://id.wikipedia.org/wiki/turbin_angin
http://www.scribd.com/doc/13885905/The-Effect-of-Blade-Shaps-of-Vertical-
Wind-Turbine
http://www.scribd.com/doc/16577921/4676812-Kincir-Angin-Untuk-Stasiun-
Pengisian-Listrik
http://www.scribd.com/doc/23628350/Konversi-Energi-Angin
http://www.scribd.com/doc/6949728/Wind-Turbine
Lukiyanto, Y. B., Kuliah Rekayasa Tenaga Angin.
Yunus A. Cengel, 2006, Thermodynamics An Engineering Approach, Penerbit
McGraw Hill.