Pengontrol kecerahan lampu pijar menggunakan aplikasi android berbasis arduino uno 1
MODEL KINCIR ANGIN POROS VERTIKAL DENGAN EMPAT SUDU...
Transcript of MODEL KINCIR ANGIN POROS VERTIKAL DENGAN EMPAT SUDU...
-
i
MODEL KINCIR ANGIN POROS VERTIKAL DENGAN EMPAT SUDU
DATAR EMPAT RUANG YANG DAPAT MEMBENTANG
DAN MENGATUP SECARA OTOMATIS
Tugas Akhir
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Program Studi Teknik Mesin
Oleh:
Momon Arifudhin
NIM : 065214040
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2010
-
ii
VERTICAL AXIS WIND TURBINE MODEL WITH FOUR FLAT
BLADES
AND FOUR SPACE
WHICH CAN BE OPENED AND CLOSED AUTOMATICALLY
FINAL PROJECT
Presented as fulfillment of the Requirements
To obtain the Sarjana Teknik Degree in
Mechanical Engineering Study Programme
by
Momon Arifudhin
Student Number : 065214040
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMME
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2010
-
iii
-
iv
-
v
-
vi
INTISARI
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dan mencari torsi statis, daya koefisien daya dan efisiensi sistem yang dihasilkan sebuah model kincir angin poros vertikal. Model kincir angin ini dibuat dengan empat sudu datar bersekat empat ruang yang membentang dan mengatup otomatis .
Ukuran sudu dibuat dalam tiga variasi, yakni 20x24 cm, 25x24 cm dan 30x24 cm. Kemudian agar menghasilkan listrik, kincir angin dihubungkan dengan generator. Generator diberi empat variasi beban berupa lampu pijar, yakni 8 watt, 16 watt, 24 watt, dan 32 watt. Pada setiap pembebanan dilakukan pengukuran putaran poros kincir dengan menggunakan tachometer serta tegangan dan arus listrik yang dihasilkan diukur dengan menggunakan multimeter. Lalu dilanjutkan mencari koefisian daya dan efisiensi sistem.
Daya poros maksimal diperoleh pada model kincir angin dengan ukuran sudu 30x24 cm sebesar 1,69 pada kecepatan angin 7,8 m/s. Demikian juga koefisien daya maksimal tertinggi di capai oleh model kincir angin dengan ukuran sudu 30x 24 cm yakni sebesar 1,57 ℅ pada tip speed ratio (TSR) 0,35 dengan efisiensi sistem maksimal sebesar 0,51 % .
Kata kunci: torsi statis, koefisien daya, tip speed ratio (TSR).
-
vii
-
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan
karuniaNya, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini adalah
sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik
Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Tugas akhir ini mengambil judul “Kincir Angin Poros Vertikal dengan
empat Sudu Datar Dengan Empat Ruang yang Dapat Membentang dan Mengatup
Secara Otomatis“.
Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini karena adanya bantuan dan
kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini perkenankan penulis
mengucapkan terima kasih kepada:
1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma.
2. Budi Sugiharto, S.T, M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin dan dosen
Pembimbing Akademik.
3. Ir. Rines, M.T., Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
4. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing penulis
selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.
5. Kepala Laboratorium dan Laboran Jurusan Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma.
6. Semua rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2006 khususnya.
7. Serta semua pihak yang telah membantu atas terselesainya Tugas Akhir ini
serta yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.
-
ix
Penulis menyadari dalam pembahasan masalah ini masih jauh dari
sempurna, maka penulis terbuka untuk menerima kritik dan saran yang
membangun.
Semoga naskah ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca
lainnya. Jika ada kesalahan dalam penulisan naskah ini penulis minta maaf yang
sebesar-besarnya, terima kasih.
Yogyakarta, 8 Desember 2010
-
x
DAFTAR ISI
Halaman Judul ................................................................................................. i
Title Page .......................................................................................................... ii
Halaman Pengesahan ....................................................................................... iii
Daftar Dewan Penguji ..................................................................................... iv
Pernyataan keaslian karya .............................................................................. v
Intisari ............................................................................................................... vi
Lembar persetujuan ........................................................................................ vii
Kata pengantar ................................................................................................. viii
Daftar Isi ........................................................................................................... x
Daftar Gambar ................................................................................................. xii
Daftar Tabel ...................................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................... 1
1.1. Latar belakang ............................................................................ 1
1.2. Perumusan masalah .................................................................... 2
1.3. Batasan masalah ......................................................................... 2
1.4. Tujuan penelitian........................................................................ 3
1.5. Manfaat penelitian...................................................................... 3
1.6. Langkah perancangan…………………………………………. 3
BAB II DASAR TEORI .......................................................................... 5
2.1. Dasar turbin angin ..................................................................... 5
2.2. Desain kincir angin ................................................................... 6
2.3. Gaya drag dan lift ...................................................................... 9
2.4. Rumus perhitungan ................................................................... 11
2.5. Efisiensi sistem .......................................................................... 15
2.6. Koefisien daya ........................................................................... 16
-
xi
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................... 17
3.1. Tempat dan waktu penelitian .................................................... 17
3.2. Peralatan dan bahan .................................................................. 17
3.3. Variabel penelitian .................................................................... 27
3.4. Variabel yang diukur ................................................................. 27
3.5. Langkah penelitian .................................................................... 28
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ................................. 32
4.1. Data Penelitian ......................................................................... 32
4.2. Pengolahan Data dan Perhitungan ........................................... 52
4.3. Grafik hasil Perhitungan .......................................................... 58
4.4. Pembahasan ............................................................................. 65
BAB V PENUTUP ................................................................................... 67
5.1. Kesimpulan .............................................................................. 67
5.2. Saran ......................................................................................... 68
Daftar pustaka .................................................................................................. 69
Lampiran
-
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kincir angin poros vertikal ............................................................. 6
Gambar 2.2 Kincir Darriues ............................................................................... 7
Gambar 2.3 Kincir Savonius .............................................................................. 8
Gambar 2.4 Gaya pada setiap blade ................................................................... 10
Gambar 2.5 Grafik Betz limit............................................................................. 12
Gambar 2.6 Kurva hubugan Cp – TSR .............................................................. 15
Gambar 3.1 Bagian-bagian kincir angin poros vertical ..................................... 17
Gambar 3.2 Poros Utama ................................................................................... 18
Gambar 3.3 Beaaring 6202z ............................................................................... 18
Gambar 3.4 Poros dalam .................................................................................... 19
Gambar 3.5 Poros dudukan sudu ....................................................................... 19
Gambar 3.6 sudu ................................................................................................ 20
Gambar 3.7 Stopper ........................................................................................... 20
Gambar 3.8 Wind tunnel .................................................................................... 21
Gambar 3.9 Fan blower ...................................................................................... 21
Gambar 3.10 Generator ...................................................................................... 22
Gambar 3.11 Multimeter .................................................................................... 23
Gambar 3.12 Pengukur torsi statis ..................................................................... 24
Gambar 3.13 Alat pengukur beban .................................................................... 24
Gambar 3.14 Stopwatch ..................................................................................... 25
Gambar 3.15 Anemometer ................................................................................. 25
Gambar 3.16 Beban lampu ................................................................................. 26
Gambar 3.17 Tachometer ................................................................................... 26
Gambar 3.18 Pengambilan data torsi statis ........................................................ 28
Gambar 3.19 Pengambilan data torsi statis ........................................................ 28
Gambar 3.20 Rangkaian alat ukur ...................................................................... 30
Gambar 3.21 Pengambilan data torsi dinamis .................................................... 31
Gambar 4.1 Penampang Kincir .......................................................................... 52
Gambar 4.2 Tinggi bentangan saat sudu 20x24 terbuka .................................... 52
-
xiii
Gambar 4.3 Tinggi bentangan saat sudu 25x24 terbuka .................................... 53
Gambar 4.4 Tinggi bentangan saat sudu 30x24 terbuka .................................... 53
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara kecepatan angin dengan torsi statis ......... 58
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada tanpa beban
tambahan ............................................................................................................ 59
Gambar 4.7 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada beban 8 watt ......... 59
Gambar 4.8 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada beban 16 watt ....... 60
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada beban 24 watt ....... 61
Gambar 4.10 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada beban 32 watt ..... 61
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara daya poros dengan V.angin pada tanpa
beban tambahan .................................................................................................. 62
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara daya poros dengan V.angin pada beban
tambahan 8 watt ................................................................................................. 63
Gambar 4.13 Grafik hubungan antara daya poros dengan V.angin pada beban
tambahan 16 watt ............................................................................................... 63
Gambar 4.14 Grafik hubungan antara daya poros dengan V.angin pada beban
tambahan 24 watt ............................................................................................... 64
Gambar 4.15 Grafik hubungan antara daya poros dengan V.angin pada beban
tambahan 32 watt ............................................................................................... 65
-
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data hasil pengukuran gaya statis dengan ukuran
sudu 20 cm x 24 cm ........................................................................................... 32
Tabel 4.2 Data hasil pengukuran gaya statis dengan ukuran
sudu 25 cm x 24 cm ........................................................................................... 33
Tabel 4.3 Data hasil pengukuran gaya statis dengan ukuran
sudu 30 cm x 24 cm ........................................................................................... 34
Tabel 4.4 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 20 cm x 24 cm tanpa beban ....................................................................... 35
Tabel 4.5 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 25 cm x 24 cm tanpa beban ....................................................................... 36
Tabel 4.6 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 30 cm x 24 cm tanpa beban ....................................................................... 37
Tabel 4.7 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 20 cm x 24 cm beban 8 watt ...................................................................... 38
Tabel 4.8 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 25 cm x 24 cm beban 8 watt ...................................................................... 39
Tabel 4.9 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 30 cm x 24 cm beban 8 watt ...................................................................... 40
Tabel 4.10 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 20 cm x 24 cm beban 16 watt .................................................................... 41
Tabel 4.11 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 25 cm x 24 cm beban 16 watt .................................................................... 42
Tabel 4.12 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 30 cm x 24 cm beban 16 watt .................................................................... 43
Tabel 4.13 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 20 cm x 24 cm beban 24 watt .................................................................... 44
Tabel 4.14 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 25 cm x 24 cm beban 24 watt .................................................................... 45
Tabel 4.15 Data hasil pengukuran dengan ukuran
-
xv
sudu 30 cm x 24 cm beban 24 watt .................................................................... 46
Tabel 4.16 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 20 cm x 24 cm beban 32 watt .................................................................... 47
Tabel 4.17 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 25 cm x 24 cm beban 32 watt .................................................................... 48
Tabel 4.18 Data hasil pengukuran dengan ukuran
sudu 30 cm x 24 cm beban 32 watt .................................................................... 49
-
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Tingginya kebutuhan energi di Indonesia khususnya dan di dunia pada
umumnya terus meningkat karena pertambahan penduduk, pertumbuhan ekonomi
dan pola konsumsi energi yang senantiasa meningkat. Hal ini tidak sebanding
dengan energi fosil yang selama ini merupakan sumber energi utama
ketersediaannya sangat terbatas dan terus mengalami penipisan sehingga
menyebabkan terjadinya kelangkaan bahan bakar migas dan terjadi kenaikan
harga secara terus menerus. Dewasa ini pemerintah maupun swasta di hampir
semua negara berpacu untuk membangkitkan energi dari sumber-sumber energi
baru dan terbarukan dalam mempertahankan ketahanan energi negaranya.
Penggunaan energi terbarukan diperlukan sekali oleh masyarakat untuk
menanggulangi krisis energi, namun diusahakan dengan biaya serendah mungkin.
Salah satu energi yang dapat dimanfaatkan adalah energi angin. Pemanfaatan
energi angin diminati disebabkankan pula karena bebas polusi dan tersedia di
mana pun, sehingga dapat menjawab masalah lingkungan hidup dan ketersediaan
sumber energi. Untuk memanfaatkan angin diperlukan sebuah alat untuk
mengubahnya dengan menggunakan prinsip konversi energi menjadi energi
listrik. Oleh karena itu perlu diteliti dengan sebuah alat tentang karakteristik kincir
angin. Alat ini menekankan tentang besar daya yang dikeluarkan dan efektif atau
-
2
tidaknya alat tersebut. Berawal dari hal tersebut maka dibuat suatu model kincir
angin yang baru.
1.2. Perumusan Masalah
1. Indonesia mempunyai potensi energi angin yang cukup besar.
2. Pembuatan kincir angin dengan modifikasi pada sudu yang bisa
bergerak buka tutup dengan sudut yang ditentukan memberi
kemungkinan untuk menambah torsi yang akan dihasilkan. Unjuk kerja
kincir angin poros vertikal ini akan ditunjukkan oleh daya generator,
daya poros, power coefficient dan torsi yang dapat dihasilkan.
Perlunya dibuat desain alat yang baru untuk pembangkit energi angin, yaitu kincir
angin poros vertikal dengan empat sudu datar yang membentang dan mengatup
otomatis dengan empat ruang.
1.3. Batasan masalah
1. Sudu menggunakan 3 variasi ukuran 24cm x 20cm, 24cm x 25cm, dan
24cm x 30cm.
2. Menggunakan 5 variasi kecepatan angin dari 7,8 m/s sampai 5,5 m/s .
3. Menggunakan beban lampu yang dimulai dari 8 watt sampai dengan 32
watt.
-
3
1.4. Tujuan penelitian
1. Membuat sebuah model kincir angin yang dapat membuka dan
mengatup secara otomatis.
2. Mengetahui torsi statis yang dihasilkan model kincir angin untuk tiga
variasi ukuran sudu dan lima variasi kecepatan angin.
3. Mengetahui koefisien daya (Cp) model kincir angin untuk tiga variasi
ukuran sudu dengan lima variasi kecepatan angin yang dipilih.
4. Mengetahui daya poros yang dihasilkan kicir angin untuk tiga variasi
ukuran sudu dan lima variasi kecepatan angin.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah :
1. Menambah kepustakaan teknologi pembangkit tenaga listrik.
2. Ikut serta dalam upaya memasyarakatkan pemanfaatan energi alternatif.
3. Mengurangi penggunaan sumber daya alam tak terbarukan dan
menciptakan teknologi pembangkit listrik yang ramah lingkungan.
1.6. Langkah Perancangan pengambilan data
Sebelum memulai perancangan, terlebih dahulu harus diketahui
kecepatan angin yang diperlukan dan daya angin yang dihasilkan generator.
Dalam perhitungan daya angin perlu diketahui luas sudu kincir terlebih
dahulu. Selanjutnya poros kincir angin disambungkan ke generator sehingga
menghasilkan energi listrik.
-
4
Dari penelitian berikut data yang akan dicari adalah data torsi statis
dan data torsi dinamis. Alat –alat yang diperlukan adalah wind tunnel,
generator, multimeter, pengukur torsi, alat pengukur beban, stopwatch,
anemometer, rangkaian beban lampu, tachometer. Kemudian dari data
tersebut diperoleh untuk menghitung rumus perhitungan.
-
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Dasar Turbin Angin
Pada dasarnya kincir angin merupakan mesin yang berfungsi untuk
membantu kegiatan pertanian seperti menumbuk biji-bijian dan juga memompa
air untuk mengairi sawah. Seiring dengan berkembangnya jaman, diciptakanlah
kincir angin modern yang bisa menghasilkan listrik, yang kemudian disebut turbin
angin.
Kincir angin dapat berputar karena memiliki sumbu putar. Berdasarkan sumbu
putarnya, kincir angin didesain dalam dua tipe besar yakni turbin dengan sumbu putar
horizontal dan turbin dengan sumbu putar vertikal. Turbin sumbu horizontal biasanya
sumbunya diarahkan pada arah angin, sedangkan turbin sumbu vertikal tidak perlu
diarahkan sesuai arah angin
(http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin).
Prinsip kerja dari kincir angin ini sangat sederhana sekali, kincir akan
berputar oleh angin dan akhirnya menggerakkan turbin. Turbin yang dirancang
khusus untuk berputar akan menjalankan generator listrik, kemudian listrik yang
dihasilkan didistribusikan ke gardu-gardu listrik melalui kabel sebelum
didistribusikan ke rumah-rumah atau bangunan yang membutuhkan.
-
6
2.2 Desain Kincir Angin
Kincir angin poros vertical, seperti yang ditunjukan pada gambar 2.1.
memiliki poros rotor utama yang disusun tegak lurus. Umumnya posisi sudu
terpasang pada poros tersebut dan dapat dimodifikasi untuk mendapatkan output
yang besar. Kelebihan utama susunan ini adalah kincir tidak harus diarahkan ke
angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna di tempat-tempat yang
arah anginnya sangat bervariasi. Kincir angin poros vertikal ini mampu
mendayagunakan angin dari berbagai arah.
Gambar 2.1. Contoh kincir angin poros vertikal (sumber : http://www.alpensteel.com)
Besarnya sudu yang dibuat berpengaruh terhadap tangkapan angin yang
diterima oleh sudu tersebut. Energi angin yang datang langsung ditangkap oleh
sudu dan menimbulkan gaya hambat (drag) yang akan mendorong dan memaksa
poros untuk berputar. Semakin besar luas permukaan sudu tentunya semakin luas
-
7
tangkapan angin dan semakin besar gaya hambat yang didapat sehingga
berpengaruh terhadap output dari kincir tersebut. Setelah poros berputar, secara
otomatis menggerakkan generator yang tersambung oleh belt pada ujung poros.
Dari sinilah listrik itu dihasilkan.
Biasanya kincir angin poros vertikal meletakkan generator di permukaan
bawah, karena dinilai lebih mudah untuk perawatan dan mengurangi beban pada
menara. Untuk pemasangan secara utuh bisa dipasang di permukaan tanah bahkan
di puncak bangunan, tentunya disesuaikan dengan desain kincir terhadap
kecepatan angin.
Pada dasarnya kincir angin poros vertikal dibagi menjadi dua jenis yaitu:
Savonius dan Darrieus.
1. Kincir angin Darrieus
Kincir angin darrieus, seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.2.
mulai diperkenalkan di Perancis pada sekitar tahun 1920-an. Turbin
angin sumbu vertikal ini mempunyai bilah-bilah tegak yang berputar
ke dalam dan ke luar dari arah angin.
Gambar 2.2 Kincir Darrieus
http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin
-
8
2. Kincir angin Savonius
Kincir Savonius,seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.3.
diciptakan pertama kalinya di negara Finlandia dan berbentuk-S
apabila dilihat dari atas. Turbin jenis ini secara umumnya bergerak
lebih perlahan dibandingkan jenis turbin angin sumbu horizontal,
tetapi menghasilkan torsi yang besar.
Gambar 2.3 Kincir Savonius http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin
Keuntungan dari kincir angin poros vertikal :
1. Kincir angin dapat menerima angin dari segala arah.
2. Tidak perlu struktur menara yang besar untuk mendirikan kincir
angin.
3. Bekerja pada rpm rendah.
4. Kincir angin sumbu vertikal biasanya memiliki tips speed ratio
(perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung sebuah bilah
dengan laju sebenarnya angin) yang lebih rendah sehingga
kemungkinan rusak sangat kecil saat angin berhembus kencang.
-
9
Kekurangan dari kincir angin poros vertikal :
1. Kecepatan angin lebih pelan pada ketinnggian yang rendah, sehingga
yang tersedia energi angin yang seidikit.
2. Kebanyakan kincir angin sumbu vertikal mempunyai torsi awal yang
rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai berputar.
3. Sudu yang mengambil energi angin disebut downwind, sedangkan
sudu yang melawan angin disebut upwind. Sudu upwind ini yang
dapat mengurangi kecepatan rotor
(http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin).
2.3 Gaya Drag dan Lift
Secara umum gaya drag merupakan gaya hambat (yang terkadang disebut
hambatan fluida atau seretan) yang menghambat pergerakan sebuah benda padat
melalui sebuah fluida (cairan atau gas). Bentuk gaya hambat yang paling umum
tersusun dari sejumlah gaya gesek, yang bertindak sejajar dengan permukaan
benda, plus gaya tekanan, yang bertindak dalam arah tegak lurus dengan
permukaan benda.
-
10
Gambar 2.4 Gaya pada setiap blade
(Sumber : digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-5125-4203109009-bab2.pdf)
Sedangkan gaya lift sangat akrab didengar pada pada teknologi pesawat
terbang. Karena gaya lift memiliki arti gaya angkat terhadap permukaan benda
yang mengacu pada hukum Newton III aksi dan reaksi. Dalam pesawat terbang,
gaya lift dihasilkan oleh permukaan sayap yang merupakan aksi dan dirancang
agar tekanan udara di atas permukaan lebih kecil dari bagian bawah yang akhirnya
menimbulkan reaksi yaitu gaya angkat (lift). Singkatnya, gaya angkat akan ada
jika tekanan dibawah permukaan sayap lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan
sayap.
Dengan nilai tsr yang tinggi seperti itu, baling-baling akan
”memotong”melalui angin dengan sudut serang (angle of attack) yang kecil.
-
11
Resultan gaya angkat (lift) akan membantu perputaran baling-baling sedangkan
gaya seret (drag) akan melawan perputaran dari baling-baling itu. Ketika gaya
angkat nol pada sisi kiri (0 derajat) dan sisi kanan (180 derajat) dimana baling-
baling simetris bergerak pararel menuju arah angin, torsi berubah menjadi negatif
disekitar posisi ini. Mendekati posisi depan (90
derajat) dan posisi dibelakang (270 derajat), komponen dari gaya angkat (lift)
lebih besar dibandingkan gaya seret (drag) sehingga menghasilkan torsi. Torsi
total per satu putaran akan bernilai positif jika baling-baling diposisikan pada
tempat yang tepat sehingga rotor akan berputar pada arah yang benar.
2.4 Rumus Perhitungan
2.4.1 Daya angin
Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik
(http://www.gurumuda.com/energi-potensial-energi-kinetik) :
0,5 . (1)
yang dalam hal ini :
m = massa udara yang mengalir per satuan waktu, kg
m = ρAv (2)
v = kecepatan angin, m/s
Energi kinetik angin per satuan waktu :
0,5 , diubah menjadi :
0,5 • • • (3)
yang dalam hal ini :
-
12
daya angin,watt
massa jenis udara, kg/ m3
luas penampang melintang arus angin yang ditangkap kincir, m2
Apabila diasumsikan massa jenis udara 1,2 kg/ maka persamaan
(3) di atas dapat disederhanakan menjadi :
0,6 • • (4)
Umumnya daya efektif yang dapat diperoleh oleh sebuah kincir angin poros
vertikal hanya sebesar 59,3%. Angka ini disebut batas Betz (Betz limit, atas nama
ilmuwan Jerman Albert Betz), seperti yang ditunjukan pada gambar 2.5. angka ini
secara teori menunjukkan efisiensi maksimum yang dapat dicapai oleh rotor kincir
angin tipe sumbu vertikal.
Gambar 2.5 Grafik Betz limit
(sumber : digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-5125-4203109009-bab2.pdf)
-
13
2.4.2 Perhitungan Torsi dan Daya
2.4.2.1 Torsi Statis
Torsi statis dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
• (5) yang dalam hal ini :
Gaya pada poros akibat puntiran ( Newton )
jarak lengan ke poros ( meter )
2.4.2.2 Torsi Dinamis
Torsi dinamis data dihitung dengan menggunakan rumus :
• (6)
yang dalam hal ini :
torsi yang dihasilkan dari putaran poros ( ⁄ )
gaya pada poros akibat puntiran
jarak lengan ke poros
2.4.2.3 Daya Output Poros
Perhitungan daya pada gerak melingkar secara umum dirumuskan :
P = • (7)
yang dalam hal ini :
Torsi dinamis .
kecepatan sudut ./
-
14
Untuk perhitungan daya output pada kincir angin dapat dinyatakan dengan :
•
• 260
(8)
yang dalam hal ini :
daya putar poros
banyaknya putaran poros tiap menit
2.4.2.4 Daya Generator
Daya yang dihasilkan oleh generator dapat dihitung dengan rumus :
• (9)
yang dalam hal ini :
daya generator
tegangan
arus
2.4.3 Tip Speed ratio
Tip speed ratio adalah perbandingan dari kecepatan ujung sudu yang
berputar dengan kecepatan dari aliran udara. Dapat diketahui dengan rumus :
(10)
-
15
yang dalam hal ini :
Tip speed rasio
jari – jari kincir
kecepatan aliran angin /
putaran poros
Tip speed ratio mempengaruhi besaran koefisien daya. Hubungan ini
digambarkan sebagai berikut :
1. Koefisien daya bergantung pada perbandingan ujung sudu.
2. Ditandai dengan kurva Cp berbanding dengan perbandingan
kecepatan ujung sudu – Tip Speed Ratio.
Gambar 2.6 Kurva hubugan Cp – TSR
(sumber:http://practicalaction.org/practicalanswers/product_info.php?products_id=371)
2.5 Efisiensi Sistem
Efisiensi sistem dihitung berdasarkan perbandingan daya yang dihasilkan
oleh generator ( ) dengan daya yang dihasilkan oleh angin ( ), sehingga
dapat dituliskan sebagai berikut :
• 100 % (11)
-
16
yang dalam hal ini :
efisiensi system %
daya generator
daya angin
2.6 Koefisien Daya
Perhitungan koefisien daya (Cp) pada kincir angin dapat dihitung
berdasarkan perbandingan daya yang dihasilkan oleh kincir angin ( ) dengan
daya teoritis yang disediakan oleh angin ( ), sehingga dapat dituliskan
rumusnya sebagai berikut :
• 100% (12)
yang dalam hal ini :
koefisien daya kincir %
daya yang dihasilkan oleh kincir
daya angin
-
17
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Tempat penelitian dilakukan di laboratorium konversi energi kampus Sanata
Dharma. Pengambilan data dilakukan selama empat jam dalam sehari yaitu pada
pukul 18.00 – 23.00 dan dilakukan selama tiga puluh hari yaitu pada tanggal 12
Mei – 7 Juni 2010.
3.2. Peralatan dan Bahan
Gambar 3.1. Bagian-bagian kincir angin poros vertical
(atas izin Ir .Rines,M.T.)
-
18
Kincir angin poros vertikal dengan sudu mengatup otomatis terdiri dari :
1. Satu buah poros utama (tengah) dengan ukuran panjang 1260 cm,
diameter 1,5 inci.
2. Delapan buah bearing dengan kode 6202z.
Gambar 3.2 Poros Utama
Gambar 3.3 Beaaring 6202z (sumber : sindabearing.com)
-
19
1. Empat buah poros dalam dengan posisi horizontal sebagai penggerak sudu
dengan ukuran diameter 2 cm dan panjang 15 cm.
Gambar 3.4 Poros dalam
2. Empat buah pipa besi sebagai poros rotasi sudu yang dihubungkan
langsung dengan poros dalam, dan sebagai dudukan untuk sudu dengan
ukuran diameter 2 cm dan panjang 24 cm.
Gambar 3.5 Poros dudukan sudu
3. Rusuk yang berfungsi sebagai sekat pada tepi sudu dengan panjang dan
lebar meyesuaikan ukuran sudu dan tinggi sekat 1 cm.
-
20
4. Sudu kincir dengan 3 variasi ukuran 24 cm x 20 cm, 24 cm x 25 cm, 24cm
x 30 cm.
Gambar 3.6 sudu
5. Rangka penahan sudu (stopper).
Pada rangka penahan sudu yang ditunjukan pada gambar 3.7 untuk penahan
sudu agar bias membuka dan mengatup secara otomatis.
Gambar 3.7 Stopper Dalam pengambilan data, peralatan yang digunakan meliputi:
24cm 24cm 24cm
20cm 30cm 25cm
-
21
1. Wind tunnel
Wind tunnel ditunjukan pada gambar 3.8 Alat ini berfungsi untuk
menangkap dan mengumpulkan angin yang disedot oleh fan blower,
sekaligus menjadi tempat sirkulasi udara yang digunakan untuk menguji
kincir angin.
Gambar 3.8 Wind tunnel
2. Fan blower
Fan yang ditunjukan pada gambar 3.9 ini digerakkan oleh motor berdaya
5,5 kw yang berfungsi menghirup angin yang masuk melalui wind
tunel/lorong udara.
Gambar 3.9 Fan blower
-
22
3. Generator
Generator yang ditunjukan pada gambar 3.10 ini berfungsi untuk
menghasilkan arus dan tegangan listrik dari energi gerak yang berasal dari
putaran poros yang dihasilkan oleh kincir angin. Output yang diperoleh
akan digunakan untuk mencari besar nilai daya yang dihasilkan.
Gambar 3.10 Generator
generator
-
23
4. Multimeter
Multimeter yang ditunjukan pada gambar 3.11 ini membantu untuk
mengukur besar tegangan dan arus yang dihasilkan generator listrik sesuai
beban yang diberikan.
Gambar 3.11 Multimeter
5. Pengukur torsi statis
Pengukur torsi statis yang ditunjukan pada gambar 3.12 ini diigunakan
untuk mengukur torsi statis dengan menggunakan beban pasir yang
terukur sebagai indikator untuk mencari gaya F.
-
24
Gambar 3.12 Pengukur torsi statis
6. Alat pengukur beban
Alat pengukur beban yang ditunjukan pada gambar 3.13 ini berfungsi
sebagai alat pengukur beban yang diberikan terhadap kincir angin.
Gambar 3.13 Alat pengukur beban
-
25
7. Stopwatch
Stopwatch yang ditunjukan pada gambar 3.14 ini untuk mencatat waktu
pada waktu pengambilan data kincir angin.
Gambar 3.14 Stopwatch
8. Anemometer
Anemometer yang ditunjukan pada gambar 3.15 ini berfungsi untuk
mengukur sekaligus mengetahui kecepatan angin.
Gambar 3.15 Anemometer
-
26
9. Rangkaian beban lampu
Rangkaian beban lampu yang ditunjukan pada gambar 3.16 ini berfungsi
sebagai beban variatif yang digunakan sekaligus sebagai alat ukur
kemampuan dari kincir angin. Beban yang digunakan 8 watt, 16 watt, 24
watt, dan 32 watt.
Gambar 3.16 Beban lampu
10. Tachometer
Tachometer yang ditunjukan pada gambar 3.17 ini berfungsi untuk
mengukur putaran poros kincir angin pada saat berputar sebagai kebutuhan
data.
Gambar 3.17 Tachometer
-
27
3.3. Variabel penelitian
Beberapa hal yang harus dilakukan dalam variable penelitian :
1. tiga Ukuran sudu : 24 cm x 20 cm, 24 cm x 25 cm, 24 cm x 30 cm,
2. lima variasi kecepatan angin yang dimulai dari 7,8 m/s , 7,5 m/s, 7 m/s, 6,5
m/s, 6 m/s, 5,5 m/s
3. beban lampu yang digunakan : 8w, 16w, 24w.32w
3.4. Variabel yang Diukur
Beberapa hal yang harus dilakukan dalam variable yang akan diukur :
1. Torsi statis (Ts), Torsi dinamis (Td)
2. Tegangan (V)
3. Arus (A)
4. Putaran poros (Rpm)
5. Kecepatan angin (v)
6. Daya angin ( , Daya poros ( , Daya Generator (
7. Koefisien daya kincir (Cp) menggunakan persamaan yang ada.
Untuk pengambilan data, terdiri beberapa langkah pengambilan data yang
harus diurutkan untuk memudahkan data yang akan diambil yaitu :
1. Pengambilan data torsi statis,
2. Pengambilan data torsi dinamis dan daya yang dihasilkan oleh kincir.
Pada pengambilan data pertama yang dilakukan adalah memposisikan
kincir angin pada gambar di bawah berikut :
-
28
Gambar 3.18 Pengambilan data torsi statis 3.5Langkah Penelitian
3.5.1 Pengambilan data torsi statis
Beberapa hal yang harus dilakukan dalam pengambilan data torsi statis
1. Memasang alat pengukur torsi
2. Setelah pengukur terpasang, kemudian memasang kincir angin pada wind
tunnel, dan kencangkan baut pemegangnya supaya tidak bergerak.
3. Merangkai anemometer seperti pada gambar untuk mengetahui kecepatan
angin di dalam wind tunnel.
Gambar 3.19 Pengambilan data torsi statis
Alat pengukur torsi
-
29
4. Jika semua sudah siap, menyalakan blower untuk menghembuskan angin
ke dalam wind tunnel dan menentukan kecepatan angin dengan merubah
keduudukan blower maju-mundur untuk menentukan 5 variasi kecepatan
angin (dimulai dari kecepatan yang paling tinggi)
5. Setelah kecepatan angin tercapai, maka pengukuran beban mulai dapat
dilakukan dengan menggunakan pasir.
6. Mengulang langkah 1-5 dan pengambilan data dilakukan 5 kali dengan 3
ukuran variasi sudu.
3.5.2 Pengambilan data daya yang dihasilkan kincir
Beberapa hal yang harus dilakukan dalam pengambilan data daya yang
dihasilkan kincir :
1. Merangkai kincir angin pada wind tunnel sama seperti pada pengambilan
data sebelumnya, namun alat pengukur torsi dilepas.
2. Memasang puli besar yang terdapat di bawah wind tunnel yang
berhubungan dengan poros dengan generator.
3. Memasang anemometer seperti pada posisi pengambilan data pertama
untuk mengetahui kecepatan angin yang dibutuhkan (5 variasi kecepatan)
4. Merangkai amperemeter secara parallel dengan lampu, dan voltmeter
secara seri.
-
30
Gambar 3.20 Rangkaian alat ukur
5. Setelah semua siap, kemudian menyalakan blower untuk menghembuskan
angin ke dalam wind tunnel, dan diatur dengan maju-mundur untuk
mendapatkan variasi kecepatan angin.
6. Memulai mengukur tegangan dan arus lampu yang bisa dilihat pada
multimeter yang sudah dirangkai sebelumnya, dan diukur juga putaran
porosnya menggunakan tachometer.
7. Mencatat data yang diperoleh pada kertas yang sudah dipersiapkan.
8. Mengulangi langkah di atas sampai memperoleh data dengan 5 variasi
kecepatan, dan tentunya dengan menggunakan 3 variasi ukuran sudu.
-
31
1.5.3 Pengambilan data torsi dinamis
Untuk data torsi dinamis sebenarnya bisa diperoleh dalam satu rangkaian
yang digunakan untuk mencari data daya yang dihasilkan kincir.
Alat yang dibutuhkan adalah pengukur pegas dan tali nilon sepanjang 1 m.
Gambar 3.21 Pengambilan data torsi dinamis
1. Memasang alat pengukur pegas pada tempat yang ditentukan.
2. Memasang tali yang dikaitkan ke pengukur pegas terhadap ujung batang
pegangan poros generator.
3. Memulai mengambil data secara bersamaan pada saat mengambil data
daya yang dihasilkan oleh kincir.
4. Mencatat data yang terbaca oleh pengukur pegas, nanti akan terbaca
beban yang diperoleh dari setiap kecepatan angin.
-
32
BAB IV
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Penelitian 4.1.1. Data gaya pengimbang yang diperoleh pada saat pengamatan untuk menghasilkan torsi statis dengan menggunakan sudu yang berbeda Kecepatan angin dengan variasi mulai dari kecepatan tertinggi kurang lebih 7,8m/s dengan penurunan 0,5 m/s hingga kincir tidak berputar.
Dari hasil penelitian didapatkan data seperti yang ditunjukan pada table 4.1 sampai table 4.18 : Tabel 4.1 Data hasil pengukuran gaya statis dengan ukuran sudu 20 cm x 24 cm.
No Kecepatan
Angin (m/s)
Massa beban (gram)
1 7,8 8502 7,8 8303 7,8 8204 7,8 8405 7,8 8106 7 7607 7 7408 7 7509 7 77010 7 78011 6 53012 6 52013 6 54014 6 55015 6 51016 5 43017 5 40018 5 42019 5 44020 5 46021 4 32022 4 33023 4 30024 4 31025 4 290
-
33
Tabel 4.2 Data hasil pengukuran gaya statis dengan ukuran sudu 25 cm x 24 cm
No Kecepatan Angin (m/s) Massa beban
(gram) 1 7.8 785 2 7.8 795 3 7.8 810 4 7.8 820 5 7.8 825 6 7 745 7 7 750 8 7 730 9 7 735 10 7 740 11 6 680 12 6 660 13 6 650 14 6 655 15 6 670 16 5 580 17 5 575 18 5 555 19 5 565 20 5 560 21 4 420 22 4 435 23 4 440 24 4 450 25 4 430
-
34
Tabel 4.3 Data hasil pengukuran gaya statis dengan ukuran sudu 30 cm x 24 cm
No Kecepatan Angin (m/s) Massa beban
(gram) 1 7,8 1500 2 7.8 1480 3 7.8 1390 4 7.8 1350 5 7.8 1330 6 7 1270 7 7 1250 8 7 1230 9 7 1210 10 7 1190 11 6 1020 12 6 990 13 6 950 14 6 930 15 6 900 16 5 820 17 5 800 18 5 780 19 5 750 20 5 730 21 4 680 22 4 660 23 4 630 24 4 600 25 4 570
-
35
4.1.2. Data yang diperoleh pada saat percobaan dengan menggunakan sudu yang berbeda. Kecepatan angin dengan variasi mulai dari kecepatan tertinggi kurang lebih 7,8m/s dengan penurunan 0,5 m/s hingga kincir tidak berputar.Dari hasil penelitian didapatkan data sebagai berikut : Tabel 4.4 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 20 cm x 24 cm tanpa beban
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban
pengimbang m/s volt ampere rpm gram
1
7.8
2.25 0 54.4 50 2 2.15 0 54.1 50 3 2.27 0 53.9 50 4 2.21 0 52.8 50 5 2.17 0 53.7 50 6
7.5
2.08 0 49.3 50 7 1.97 0 49 50 8 1.93 0 48.7 50 9 1.81 0 47.3 50
10 1.78 0 47 50 11
7
1.68 0 42.8 50 12 1.63 0 41.6 50 13 1.56 0 40.9 50 14 1.58 0 42.5 50 15 1.65 0 42 50 16
6.5
1.33 0 26.4 45 17 1.25 0 25.6 45 18 1.15 0 25.6 45 19 1.1 0 24.8 45 20 1.03 0 24.3 45
-
36
Tabel 4.5 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 25 cm x 24 cm tanpa beban
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban
pengimbang m/s volt ampere rpm gram
1
7.8
2.62 0 65.1 60 2 2.53 0 62.5 60 3 2.74 0 71.9 60 4 2.68 0 67.2 60 5 2.62 0 64.5 60 6
7.6
2.44 0 61.2 60 7 2.39 0 60.3 60 8 2.36 0 59.5 60 9 2.42 0 58.2 60
10 2.4 0 58.1 60 11
7
2.09 0 46.2 5.5 12 1.9 0 47.5 5.5 13 2.08 0 48.8 5.5 14 2.06 0 50.6 5.5 15 2.03 0 49.8 5.5 16
6.5
1.72 0 39.7 50 17 1.65 0 39.2 50 18 1.63 0 38.8 50 19 1.59 0 40.7 50 20 1.58 0 38.2 50 21
6
0.92 0 24.7 40 22 0.89 0 24.5 40 23 0.85 0 25 40 24 0.84 0 23.7 40 25 0.81 0 23 40
-
37
Tabel 4.6 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 30 cm x 24 cm tanpa beban
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban
pengimbang m/s volt ampere rpm gram
1
7.8
3.17 0 78.1 60 2 3.09 0 77.5 60 3 2.95 0 76.7 60 4 2.89 0 76.1 60 5 2.82 0 75.6 60 6
7.5
2.71 0 72.3 60 7 2.7 0 72 60 8 2.68 0 71.8 60 9 2.67 0 70.8 60
10 2.65 0 70 60 11
7
2.59 0 59.7 55 12 2.58 0 59 55 13 2.51 0 58.8 55 14 2.56 0 58.3 55 15 2.49 0 57.4 55 16
6
1.87 0 43.7 45 17 1.85 0 43 45 18 1.81 0 42.8 45 19 1.77 0 41 45 20 1.75 0 40.3 45 21
5.5
1.09 0 31.5 40 22 1.07 0 30.7 40 23 1.05 0 30 40 24 0.97 0 29.7 40 25 0.95 0 28.8 40
-
38
Tabel 4.7 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 20 cm x 24 cm beban 8 watt
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban
pengimbang
m/s volt ampere rpm Gram 1
7.8
0.97 0.13 52.8 60 2 0.94 0.12 51.6 60 3 0.89 0.13 50.1 60 4 0.87 0.14 48.5 60 5 0.91 0.12 49.6 60 6
7.5
0.89 0.12 46.3 55 7 0.83 0.11 46.1 55 8 0.77 0.12 45 55 9 0.75 0.11 45.3 55
10 0.71 0.13 44.3 55 11
7
1.68 0.1 38.6 55 12 1.63 0.09 37.3 55 13 1.56 0.1 36.5 55 14 1.58 0.11 37.1 55 15 1.65 0.1 35.7 55 16
6.5
0.51 0.02 23.3 50 17 0.5 0.010 23 50 18 0.48 0.02 22.8 50 19 0.49 0.02 24 50 20 0.47 0.03 22.1 50
-
39
Tabel 4.8 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 25 cm x 24 cm beban 8 watt
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban
pengimbang
m/s volt ampere rpm Gram 1
7.8
1.25 0.18 64.7 65 2 1.13 0.19 63.3 65 3 1.1 0.19 61.3 65 4 1.13 0.2 63.6 65 5 1.11 0.2 65.4 65 6
7.6
1.28 0.17 56.4 60 7 1.23 0.16 56.1 60 8 1.2 0.17 55.3 60 9 1.18 0.16 54.2 60
10 1.17 0.17 53.1 60 11
7
1.18 0.15 45.5 55 12 1.13 0.160 44.3 55 13 1.16 0.18 46.5 55 14 1.16 0.16 45.8 55 15 1.13 0.17 43.1 55 16
6.5
1.09 0.09 37.2 50 17 1.07 0.07 37.1 50 18 1.05 0.07 35.7 50 19 1.06 0.08 34.8 50 20 1.03 0.07 34 50 21
6
0.61 0.04 22.7 45 22 0.59 0.03 22.3 45 23 0.6 0.04 21.6 45 24 0.57 0.03 20 45 25 0.56 0.02 21.1 45
-
40
Tabel 4.9 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 30 cm x 24 cm beban 8 watt
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban
pengimbang
m/s volt ampere rpm Gram 1
7.8
2.18 0.23 72.5 70 2 2.09 0.22 71.3 70 3 2.03 0.23 71 70 4 1.98 0.24 70.5 70 5 1.95 0.24 70 70 6
7.5
1.76 0.21 68.2 60 7 1.71 0.22 67.7 60 8 1.68 0.21 76 60 9 1.65 0.22 66.8 60
10 1.63 0.21 65.5 60 11
7
1.53 0.18 54.8 60 12 1.5 0.190 54 60 13 1.47 0.18 53.6 60 14 1.45 0.19 52.3 60 15 1.41 0.19 51.6 60 16
6
1.29 0.13 39.1 50 17 1.27 0.14 38.8 50 18 1.24 0.13 37.3 50 19 1.2 0.13 36.2 50 20 1.18 0.14 35.1 50 21
5.5
0.72 0.07 26.7 50 22 0.69 0.08 26 50 23 0.63 0.07 25.3 50 24 0.61 0.07 24.3 50 25 0.58 0.09 23.8 50
-
41
Tabel 4.10 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 20 cm x 24 cm beban 16 watt
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban pengimbang
m/s volt ampere rpm Gram 1
7.8
0.71 0.15 47.1 65 2 0.74 0.16 49.1 65 3 0.78 0.16 46.7 65 4 0.72 0.15 45.7 65 5 0.74 0.150 48.3 65 6
7.5
0.65 0.14 42.3 60 7 0.63 0.12 42 60 8 0.66 0.13 41.3 60 9 0.64 0.14 40.4 60
10 0.61 0.15 39.8 60 11
7
0.45 0.12 34.7 55 12 0.49 0.13 35.9 55 13 0.44 0.13 34 55 14 0.42 0.12 35.5 55 15 0.4 0.12 34.2 55 16
6.5
0.45 0.04 21 50 17 0.43 0.05 20.8 50 18 0.44 0.04 20.3 50 19 0.41 0.05 19.7 50 20 0.42 0.04 19 50
-
42
Tabel 4.11 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 25 cm x 24 cm beban 16 watt
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban pengimbang
m/s volt ampere rpm Gram 1
7.8
0.85 0.24 59.7 65 2 0.84 0.23 58.3 65 3 0.8 0.25 58 65 4 0.83 0.24 57.2 65 5 0.82 0.240 56.4 65 6
7.6
0.79 0.23 50.1 65 7 0.76 0.23 49.5 65 8 0.75 0.24 48.1 65 9 0.77 0.24 47.3 65
10 0.73 0.23 46.3 65 11
7
0.78 0.22 41 60 12 0.74 0.23 42.5 60 13 0.79 0.24 39 60 14 0.76 0.23 38.3 60 15 0.74 0.23 38.2 60 16
6.5
0.97 0.11 33.9 55 17 0.95 0.12 32.7 55 18 0.96 0.11 30.3 55 19 0.93 0.12 31.3 55 20 0.9 0.13 29.1 55 21
6
0.48 0.06 19.5 45 22 0.46 0.06 18.9 45 23 0.47 0.07 17.3 45 24 0.43 0.07 16.8 45 25 0.45 0.06 16.3 45
-
43
Tabel 4.12 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 30 cm x 24 cm beban 16 watt
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban pengimbang
m/s volt ampere rpm Gram 1
7.8
1.93 0.27 68.7 80 2 1.9 0.28 68.6 80 3 1.87 0.28 67.1 80 4 1.86 0.29 66.3 80 5 1.84 0.290 65.1 80 6
7.5
1.12 0.24 64.3 65 7 1.1 0.25 63.7 65 8 1.08 0.25 62.4 65 9 1.06 0.24 63 65
10 1.04 0.24 62.8 65 11
7
0.99 0.22 50 65 12 0.96 0.23 49.8 65 13 0.95 0.23 49.3 65 14 0.93 0.22 48.6 65 15 0.89 0.22 47.1 65 16
6
0.75 0.2 33.6 55 17 0.73 0.21 33 55 18 0.7 0.21 32.3 55 19 0.68 0.2 31.1 55 20 0.67 0.21 30.6 55 21
5.5
0.53 0.11 22.3 50 22 0.51 0.12 22 50 23 0.49 0.11 21.3 50 24 0.47 0.11 20.8 50 25 0.45 0.12 19.1 50
-
44
Tabel 4.13 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 20 cm x 24 cm beban 24 watt
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban pengimbang
m/s volt ampere rpm Gram 1
7.8
0.6 0.160 45.3 65 2 0.6 0.15 44.2 65 3 0.7 0.17 43 65 4 0.6 0.18 44.7 65 5 0.6 0.17 43.4 65 6
7.5
0.53 0.15 38.7 60 7 0.5 0.16 38.1 60 8 0.47 0.15 37.3 60 9 0.45 0.16 36.7 60
10 0.43 0.16 35.6 60 11
7
0.39 0.13 33.3 55 12 0.37 0.12 32.4 55 13 0.38 0.13 34.2 55 14 0.37 0.13 35.2 55 15 0.36 0.12 32.5 55 16
6.5
0.35 0.05 18.3 55 17 0.34 0.06 18 55 18 0.33 0.05 17.7 55 19 0.31 0.06 16.3 55 20 0.3 0.06 15.3 55
-
45
Tabel 4.14 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 25 cm x 24 cm beban 24 watt
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban
pengimbang
m/s volt ampere rpm Gram 1
7.8
0.8 0.260 53.4 70 2 0.79 0.27 53 70 3 0.76 0.29 54.7 70 4 0.71 0.26 53.4 70 5 0.74 0.28 52.7 70 6
7.6
0.74 0.24 45.3 65 7 0.76 0.25 45.1 65 8 0.73 0.25 44.5 65 9 0.7 0.26 43.9 65 10 0.69 0.26 43.1 65 11
7
0.76 0.25 36.3 60 12 0.75 0.26 37.3 60 13 0.73 0.25 38.6 60 14 0.74 0.24 35.6 60 15 0.71 0.25 33.9 60 16
6.5
0.56 0.14 28.7 55 17 0.54 0.16 27.3 55 18 0.52 0.14 28.1 55 19 0.55 0.15 26.3 55 20 0.52 0.15 26.1 55 21
6
0.41 0.08 15.8 45 22 0.4 0.09 14.7 45 23 0.39 0.09 14.3 45 24 0.38 0.08 15.3 45 25 0.36 0.1 16 45
-
46
Tabel 4.15 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 30 cm x 24 cm beban 24 watt
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban pengimbang
m/s volt ampere rpm Gram 1
7.8
1.72 0.32 63.1 85 2 1.7 0.33 62.6 85 3 1.68 0.32 61.3 85 4 1.66 0.34 60.9 85 5 1.63 0.34 60.1 85 6
7.5
0.98 0.27 59.8 70 7 0.92 0.28 59 70 8 0.9 0.28 58.1 70 9 0.87 0.27 57.5 70
10 0.85 0.28 57 70 11
7
0.87 0.25 44.3 65 12 0.85 0.24 43.8 65 13 0.83 0.25 42.1 65 14 0.79 0.26 41.3 65 15 0.77 0.25 41 65 16
6
0.55 0.23 28.6 60 17 0.53 0.23 27.8 60 18 0.5 0.22 26.3 60 19 0.49 0.22 26 60 20 0.48 0.23 25.8 60 21
5.5
0.43 0.14 17.8 55 22 0.41 0.14 16.6 55 23 0.4 0.15 16.1 55 24 0.39 0.15 15.3 55 25 0.38 0.14 14.4 55
-
47
Tabel 4.16 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 20 cm x 24 cm beban 32 watt
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban pengimbang
m/s volt ampere rpm Gram 1
7.8
0.57 0.17 42.4 65 2 0.52 0.18 41.3 65 3 0.55 0.19 40.5 65 4 0.58 0.18 39.45 65 5 0.56 0.18 40.1 65 6
7.5
0.44 0.16 33.5 60 7 0.39 0.17 32.8 60 8 0.4 0.17 32.1 60 9 0.41 0.18 31.3 60
10 0.38 0.17 31 60 11
7
0.36 0.14 27.3 55 12 0.37 0.150 27 55 13 0.34 0.14 26.4 55 14 0.36 0.13 25.3 55 15 0.35 0.14 24.2 55 16
6.5
0.44 0.07 15.7 55 17 0.39 0.07 15.1 55 18 0.4 0.08 14.6 55 19 0.41 0.07 13.9 55 20 0.38 0.08 12.7 55
-
48
Tabel 4.17 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 25 cm x 24 cm beban 32 watt
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban pengimbang
m/s volt ampere rpm Gram 1
7.8
0.74 0.3 49.9 70 2 0.73 0.29 48.6 70 3 0.65 0.27 47.1 70 4 0.69 0.28 46.2 70 5 0.74 0.28 45.4 70 6
7.6
0.73 0.29 41.9 65 7 0.7 0.280 40.3 65 8 0.72 0.29 39.6 65 9 0.73 0.29 37.5 65
10 0.68 0.27 37 65 11
7
0.67 0.28 30.3 55 12 0.65 0.27 31.1 55 13 0.63 0.28 30.3 55 14 0.66 0.29 29.6 55 15 0.55 0.26 28.9 55 16
6.5
0.45 0.19 24.3 50 17 0.44 0.18 23.9 50 18 0.45 0.19 22.3 50 19 0.42 0.17 21.8 50 20 0.41 0.19 20.3 50 21
6
0.32 0.11 13.7 45 22 0.3 0.12 12.6 45 23 0.28 0.11 11.3 45 24 0.27 0.13 11 45 25 0.25 0.11 10.3 45
-
49
Tabel 4.18 Data hasil pengukuran dengan ukuran sudu 30 cm x 24 cm beban 32 watt
No Kecepatan
angin Tegangan Arus Putaran Beban pengimbang
m/s volt ampere rpm Gram 1
7.8
1.64 0.350 58.3 85 2 1.62 0.35 57.1 85 3 1.57 0.36 56.7 85 4 1.53 0.36 56 85 5 1.51 0.36 55.1 85 6
7.5
0.98 0.31 52.1 75 7 0.86 0.300 51.7 75 8 0.84 0.31 50.8 75 9 0.82 0.32 49.6 75
10 0.79 0.32 49.1 75 11
7
0.75 0.28 38.3 70 12 0.73 0.27 38 70 13 0.7 0.28 37.9 70 14 0.68 0.27 36.7 70 15 0.65 0.28 35.1 70 16
6
0.43 0.26 23.8 65 17 0.42 0.25 23 65 18 0.4 0.26 22.1 65 19 0.39 0.25 21.7 65 20 0.36 0.26 20.3 65 21
5.5
0.36 0.16 13.6 60 22 0.35 0.17 13.1 60 23 0.37 0.16 12.7 60 24 0.33 0.16 11.8 60 25 0.3 0.17 11.1 60
-
50
Contoh perhitungan untuk kincir angin dengan ukuran sudu 30 cm x 24 cm pada kecepatan angin 7,8 m/s ditunjukan pada sub Bab 4.2 :
4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan
4.2.1 Torsi Statis
Torsi statis di hitung dengan menggunakan rumus :
•
yang dalam hal ini :
: torsi statis, (Nm)
: gaya yang nilainya diambil dari (lampiran), (N)
: jarak lengan pengukur torsi yang tegak lurus terhadap poros kincir yang
diketahui berjarak 0,1 m, (m).
Sebagai contoh perhitungan torsi statis diambil data dari table 4.3 no 1 :
•
,
14,715
14,715 0,1
1,4715
.
-
51
4.2.2 Torsi Dinamis
Cara menghitung torsi dinamis adalah :
•
yang dalam hal ini :
: torsis dinamis, (Nm)
: gaya yang nilainya diambil dari tabel L6 pada lampiran, (N)
: jarak lengan yang dihitung dari poros kincir menuju ke poros generator
yang berjarak 0,3 m, (m).
Sebagai contoh perhitungan diambil data dari L6 pada lampiran no 1 :
,
0,6867
0,6867 0,3
0,21
4.2.3 Luas Penampang Kincir
Kincir angin memiliki luas penampang yang berbentuk persegi panjang,
karena dilihat dari posisi sudu saat sudu terbuka dan diambil ukuran
panjangnya yang diambil dari diameter kincir dan lebar dari tinggi bentangan
sudu, sehingga bisa dirumuskan :
•
yang dalam hal ini :
-
52
A : luas penampang kincir , (m2)
D : diameter kincir yang dihitung sebagai panjang kincir = 0,66 m, (m)
t : tinggi bentangan sudu tertinggi , (m)
Gambar 4.1 Penampang Kincir
Untuk mencari tinggi bentangan sudu diperoleh dari rumus :
Dihitung mulai dari sudu yang berukuran 20x24,
Cos 12⁰ x 20 cm = 19,56 cm
Gambar 4.2 Tinggi bentangan saat sudu 20x24 terbuka
Maka : t = (19,56 x 2) + 5cm = 44,13 cm ≈ 0,44 m
D
t5cm
Lebar sudu
tinggi sudu
Tinggi yang dicari
-
53
A = D x t = 0,6 m x 0,44 = 0,26 m2
Tinggi bentangan untuk sudu ukuran 25x24,
Cos 12⁰ x 25 cm = 24,45 cm
Gambar 4.3 Tinggi bentangan saat sudu 25x24 terbuka
Maka : t = (24,45 x 2) + 5cm = 53cm ≈ 0,53 m
A = D x t = 0,6 m x 0,53 = 0,318 m2
Tinggi bentangan untuk sudu ukuran 30x24,
Cos 12⁰ x 30 cm = 29,34 cm
Gambar 4.4 Tinggi bentangan saat sudu 30x24 terbuka
Maka : t = (29,34 x 2) + 5cm = 63,6 cm ≈ 0,63 m
A = D x t = 0,6 m x 0,63 = 0,38 m2
Tinggi yang dicari
Tinggi yang dicari
-
54
4.2.4 Daya Angin Yang Diterima
Cara menghitung daya angin adalah :
0,5
yang dalam hal ini :
Pin : daya angin , (watt)
ρ : massa jenis udara , (kg/m3)
A : luas permukaan penampang kincir yang terkena angin, (m2)
V : kecepatan angin , (m/s).
Diasumsikan untuk massa jenis udara memiliki nilai : 1,2 kg/m3 , maka:
0,6
Sebagai contoh perhitungan diambil data penelitian dari L6 pada
lampiran sudu ukuran 30x24 kecepatan angin 7,8 mm/s :
0,6
0,6 0,38 7, 8
107,63 watt
-
55
4.2.5 Daya Poros
Cara menghitung daya poros adalah :
2п
yang dalam hal ini :
: daya poros , (watt)
n : putaran poros, (rpm)
: torsi dinamis pada poros , (Nm)
contoh perhitungan diambil data penelitian dari L6 pada lampiran no 1:
2п 60
2 3,14 72,560 0,21
1,56
4.2.6 Daya Generator dan Efisiensi Sistem
Cara menghitung daya generator adalah :
Keterangan :
: daya generator ,(watt)
: tegangan, (volt)
: arus ,(ampere)
contoh perhitungan diambil data penelitian dari L6 pada lampiran no 1 :
2,18 0,23 0,501
-
56
4.2.6Efisiensi Sistem :
Cara menghitung efisiensi sistem adalah
100℅
yang dalam hal ini :
: efisiensi sistem , (℅)
Sebagai contoh perhitungan diambil data penelitian dari L6 pada
lampiran untuk ukuran sudu 30x24 :
100℅
0,501
107,63 100℅
0,48 ℅
4.2.7 Koefisien Daya (Cp)
Cara menghitung koefisien daya adalah :
100℅
Keterangan :
: koefisien daya , (℅)
Sebagai contoh perhitungan data diambil dari L6 pada lampiran no 1 :
100℅
1,56
107,63 100℅
1,45 ℅
-
57
4.2.8 Tip Speed Ratio
Cara menghitung TSR adalah :
2п60
yang dalam hal ini :
TSR : tip speed ratio
r : jari jari kincir
n : putaran poros kincir, (rpm)
V : kecepatan angin, (m/s)
Sebagai contoh perhitungan diambil data penelitian dari L6 pada lampiran
sudu ukuran 30x24 kecepatan 7,8 m/s :
2 3,14 0,3 72,5
60 7,8
0,32 ℅
-
58
4.3 Grafik Hasil Perhitungan
Dari hasil perhitungan yang sudah dilakukan dibuatlah grafik sebagai berikut :
a. Grafik hubungan antara Torsi statis dengan kecepatan angin
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara kecepatan angin dengan torsi statis
Gambar 4.5 menjelaskan tentang hubungan kecepatan angin dengan torsi
statis yang diperoleh melalui penelitian. Dijelaskan bahwa semakin tinggi
kecepatan angin torsi yang diperoleh semakin besar. Pada grafik diperoleh
torsi yang terbesar (1,47 Nm) dimiliki oleh sudu ukuran 30x24 pada
kecepatan angin7,8 m/s. Dan maksud torsi statis ini adalah untuk mengetahui
seberapa besar kekuatan kincir / kemampuan kincir terhadap kecepatan angin.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
0 2 4 6 8 10
Torsi Statis (N/m
)
Kecepatan Angin (m/s)
20 x 24
25 x 24
30 x 24
-
59
b. Grafik hubungan antara Koefisien Daya (Cp) dengan TSR
1. Tanpa beban tambahan
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada tanpa beban tambahan
Grafik 4.6 menunjukkan hubungan antara Coeffisien of Power dengan
Tip Speed Ratio pada variasi tanpa beban tambahan. Berdasarkan grafik Tip
Speed Ratio, koefisien daya yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24
yaitu 1,38℅ dan koefisien daya terkecil diperoleh pada ukuran sudu 20x24
yaitu 0,81 ℅.
2. Beban tambahan 8 watt
Gambar 4.7 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada beban 8 watt
0.000.200.400.600.801.001.201.401.60
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
Cp ℅
TSR
20x24
25x24
30x24
0.000.200.400.600.801.001.201.401.60
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35
Cp (℅)
TSR
20x24
25x24
30x24
-
60
Grafik 4.7 menunjukkan hubungan antara Coeffisien of Power dengan
Tip Speed Ratio pada variasi beban tambahan 8 watt. Berdasarkan grafik Tip
Speed Ratio, koefisien daya yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24
yaitu 1,42 ℅ dan koefisien daya terkecil diperoleh pada ukuran sudu 20x24
yaitu 0,82 ℅.
3. Beban tambahan 16 watt
Gambar 4.8 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada beban 16 watt
Grafik 4.8 menunjukkan hubungan antara Coeffisien of Power dengan
Tip Speed Ratio pada variasi beban tambahan 16 watt. Berdasarkan grafik
Tip Speed Ratio, koefisien daya yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu
30x24 yaitu 1,54 ℅ dan koefisien daya terkecil diperoleh pada ukuran sudu
20x24 yaitu 071 ℅.
0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35
Cp (℅)
TSR
20x24
25x24
30x24
-
61
4. Beban tambahan 24 watt
Gambar 4.9 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada beban 24 watt
Grafik 4.9 menunjukkan hubungan antara Coeffisien of Power dengan
Tip Speed Ratio pada variasi beban tambahan 16 watt. Berdasarkan grafik
Tip Speed Ratio, koefisien daya yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu
30x24 yaitu 1,50 ℅ dan koefisien daya terkecil diperoleh pada ukuran sudu
20x24 yaitu 0,67 ℅.
5. Beban tambahan 32 watt
Gambar 4. 10 Grafik hubungan antara Cp dengan TSR pada beban 32 watt
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
Cp (℅)
TSR
20x24
25x24
0.000.200.400.600.801.001.201.401.60
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
Cp (℅)
TSR
20x24
25x24
30x24
-
62
Grafik 4.10 menunjukkan hubungan antara Coeffisien of Power dengan
Tip Speed Ratio pada variasi beban tambahan 32 watt. Berdasarkan grafik
Tip Speed Ratio, koefisien daya yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu
30x24 yaitu 1,38 ℅ dan koefisien daya terkecil diperoleh pada ukuran sudu
20x24 yaitu 0,56℅.
c. Grafik hubungan daya poros dengan kecepatan angin
1. Tanpa beban tambahan
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin pada tanpa beban tambahan
Grafik 4.11 menunjukkan hubungan antara Daya poros dengan kecepatan
angin pada variasi tanpa beban tambahan. Berdasarkan grafik diperoleh, daya
poros yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 1,42 watt pada
kecepatan angin 7,8 m/s dan daya poros terkecil diperoleh pada ukuran sudu
20x24 yaitu 0,35 watt pada kecepatan angin 6,5 m/s.
0.000.200.400.600.801.001.201.401.60
0 2 4 6 8 10
Daya po
ros (w
att)
Kecepatan angin (m/s)
20x24
25x24
30x24
-
63
2. Beban tambahan 8 watt
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin pada beban tambahan 8 watt
Grafik 4.12 menunjukkan hubungan antara Daya poros dengan kecepatan
angin pada variasi tanpa beban tambahan. Berdasarkan grafik diperoleh, daya
poros yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 1,53 watt pada
kecepatan angin 7,8 m/s dan daya poros terkecil diperoleh pada ukuran sudu
20x24 yaitu 0,35 watt pada kecepatan angin 6,5 m/s.
3. Beban tambahan 16 watt
Gambar 4.13 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin pada beban tambahan 16 watt
0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80
0 2 4 6 8 10
Daya po
ros (w
att)
Kecepatan angin (m/s)
20x24
25x24
30x24
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
0 2 4 6 8 10
Daya po
ros (w
att)
Kecepatan angin (m/s)
20x24
25x24
30x24
-
64
Grafik 4.13 menunjukkan hubungan antara Daya poros dengan kecepatan
angin pada variasi tanpa beban tambahan. Berdasarkan grafik diperoleh, daya
poros yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 1,66 watt pada
kecepatan angin 7,8 m/s dan daya poros terkecil diperoleh pada ukuran sudu
20x24 yaitu 0,31 watt pada kecepatan angin 6,5 m/s.
4. Beban tambahan 24 watt
Gambar 4.14 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin pada beban tambahan 24 watt
Grafik 4.14 menunjukkan hubungan antara Daya poros dengan kecepatan
angin pada variasi tanpa beban tambahan. Berdasarkan grafik diperoleh, daya
poros yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 1,61 watt pada
kecepatan angin 7,8 m/s dan daya poros terkecil diperoleh pada ukuran sudu
20x24 yaitu 0,29 watt pada kecepatan angin 6,5 m/s.
0.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80
0 2 4 6 8 10
Daya po
ros (w
att)
Kecepatan angin (m/s)
20x24
25x24
30x24
-
65
5. Beban tambahan 32 watt
Gambar 4.15 Grafik hubungan antara daya poros dengan kecepatan angin pada beban tambahan 32 watt
Grafik 4.15 menunjukkan hubungan antara Daya poros dengan kecepatan
angin pada variasi tanpa beban tambahan. Berdasarkan grafik diperoleh, daya
poros yang terbesar diperoleh pada ukuran sudu 30x24 yaitu 1,48 watt pada
kecepatan angin 7,8 m/s dan daya poros terkecil diperoleh pada ukuran sudu
20x24 yaitu 0,24 watt pada kecepatan angin 6,5 m/s.
4.4 Pembahasan
Pada penelitian tugas akhir ini diketahui cara kerja sudu adalah membuka
dan mengatup secara otomatis yang bekerja dengan adanya tiupan angin. Saat
posisi sudu terbuka berarti itulah sudu yang menerima angin dan secara otomatis
sudu yang sejajar dalam satu poros posisinya mengatup. Posisi yang mengatup ini
memiliki tujuan untuk mengurangi kerugian pada saat kincir angin berputar
karena melawan arah angin.
Sesuai dengan prinsip kerjanya, dari hasil tiupan angin yang memutar
kincir lalu meneruskan energi yang diterima ke poros dan akhirnya diteruskan ke
generator dan menghasilkan listrik.
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
0 2 4 6 8 10
Daya po
ros (w
att)
Kecepatan angin (m/s)
20x24
25x24
30x24
-
66
Diperoleh data dari hasil penelitian, dilihat untuk daya dan koefisien daya
terlebih dahulu. Daya poros yang dihasilkan tergolong kecil, yaitu maksimal
diperoleh 1,56 watt pada kecepatan angin 7,8 m/s dengan ukuran sudu 30x24. Dan
untuk koefisien daya (CP) terbesarnya diperoleh 1,03 ℅ pada kecepatan angin 5,5
m/s dengan ukuran sudu 30x24.
Untuk perhitungan TSR dan koefisien daya diperoleh koefisien daya
terbesar adalah 1,54 ℅ pada TSR 0,32 dengan ukuran sudu 30x24 dan pada
kecepatan angin 7,8 m/s. Nilai TSR sangat dipengaruhi oleh jari-jari kincir angin.
Terdapat banyak faktor yang dapat menentukan besar kecilnya nilai daya
pada kincir. Salah satunya adalah mengurangi rugi rugi gesekan dengan
mengganti bantalan yang sudah seret. Poros kincir yang oleng juga
mempengaruhi, karena putaran kincir yang dihasilkan tidak stabil. Sudut yang
ditentukan pada saat mengatup juga mempengaruhi, karena berpengaruh terhadap
besar kecilnya permukaan yang diterima angin.
Putaran poros (rpm) yang diperoleh relative kecil yaitu antara 23,8rpm
pada kecepatan angin 5,5 m/s (sudu 30x24) hingga 78,1 rpm pada kecepatan angin
7,8 m/s (sudu 30x24).
Dari hasil data pengujian diperoleh bahwa semakin besar kecepatan angin
maka nilai torsi statis dan daya kincir yang dihasilkan semakin besar karena akan
mempengaruhi putaran poros. Begitu juga dengan ukuran sudu yang digunakan,
semakin besar ukuran sudu semakin besar juga nilai torsi statis yang dihasilkan
kincir angin, karena luasan permukaan yang diperoleh.
-
67
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari data yang diperoleh dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa :
1. Model kincir angin dengan ukuran sudu 20 cm x 24 cm menghasilkan torsi
statis 0,83 Nm pada kecepatan angin 7,8 m/s. Daya yang di hasilkan
sebesar 0,98 watt pada kecepatan angin 7,8 m/s, dan koefisien daya 1,30 ℅
pada TSR 0,24.
2. Model kincir angin dengan ukuran sudu 25 cm x 24 cm menghasilkan torsi
statis 0,79 Nm pada kecepatan angin 7,8 m/s. Daya yang di hasilkan
sebesar 1,30 watt pada kecepatan angin 7,8 m/s, dan koefisien daya 1,41 ℅
pada TSR 0,29.
3. Kincir angin dengan ukuran sudu 30 cm x 24 cm menghasilkan torsi statis
1,47 Nm pada kecepatan angin 7,8 m/s. Daya yang di hasilkan sebesar
1,69 watt pada kecepatan angin 7,8 m/s, dan koefisien daya 1,57 ℅ pada
TSR 0,35.
4. Semakin besar kecepatan angin dan luas penampang sudu, maka torsi dan
daya nilainya akan semakin besar.
5. Koefisien daya maksimal tertinggi dicapai oleh model kincir angin dengan
ukuran sudu 30 cm x 24 cm yakni 1,57 % pada TSR 0,35.
-
68
5.2 SARAN Beberapa hal penting yang bisa menjadi saran untuk penelitian berikutnya :
1. Jika ingin melakukan penambahan sekat, sebaiknya digunakan bahan yang
lebih ringan untuk mencegah penambahan berat yang berpengaruh
terhadap putaran poros.
2. Bantalan bearing wajib dicek, untuk menghindari bearing seret sehingga
poros tidak berputar maksimal.
3. Dalam pembuatan kincir, poros pada kincir harus lurus jangan sampai
bengkok sedikit. Karena putaran poros nanti tidak akan stabil.
4. Sudut pada saat sudu membuka – mengatup juga diperhatikan,
kemungkinan untuk menambah luas permukaan angin atau mengurangi
rugi – rugi pada saat kincir berputar.
-
69
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, W., Penggerak Mula Turbin, ITB Press : Bandung , 2004
Boyle, G., Renewable Energy, Oxford university Press : New York, 2004
Nugraha,E.S.,Kincir Angin Poros Vertikal Dengan Empat Sudu Datar Empat
Ruang Yang Dapat Membentang Dan Mengatup Secara Otomatis, FST-
Universitas Sanata Dharma :Yogyakarta, 2010
“http://aerostellar.quasar.co.id/index.php/perkiraan-kecepatan-angin”
“http://bankskripsi.com/pemanfaatan-turbin-angin-dua-sudu-sebagai-penggerak-
mula-alternator-pada-pembangkit-listrik-tenaga-angin.pdf.doc.htm”
“http://educationmachine.blogspot.com/2010/01/ayo-kita-coba-mengenal-
turbin.html”
“http://fauzankamal.blogspot.com/2010/01/diterjemahkan-secara-bebas-
dengan_1440.html ( gaya drag pada pesawat )”
“http://id.wikipedia.org/wiki/Daftar_pembangkit_listrik_di_Indonesia”
“http://practicalaction.org/practicalanswers/product_info.php?products_id=371
( hubungan CP dan TSR)”
“http://renewableenergyindonesia.wordpress.com/2008/03/05/pembangkit-listrik-
tenaga-angin”
“http://www.alpensteel.com/article/47-103-energi-angin--wind-turbine--wind-
mill/795--pembangkit-listrik-tenaga-angin-menjadi-solusi.html”
http://www.antara.co.id/view/?i=1180509188&c=WBM&s=
-
LAMPIRAN
-
Tabel L1 Data hasil perhitungan torsi statis ukuran sudu 20 cm x 24 cm
Kecepatan Angin (m/s)
Gaya (Newton) Torsi (Nm)
1 7.8 8.3385 0.83385 2 7.8 8.1423 0.81423 3 7.8 8.0442 0.80442 4 7.8 8.2404 0.82404 5 7.8 7.9461 0.79461 6 7 7.4556 0.74556 7 7 7.2594 0.72594 8 7 7.3575 0.73575 9 7 7.5537 0.75537 10 7 7.6518 0.76518 11 6 5.1993 0.51993 12 6 5.1012 0.51012 13 6 5.2974 0.52974 14 6 5.3955 0.53955 15 6 5.0031 0.50031 16 5 4.2183 0.42183 17 5 3.924 0.3924 18 5 4.1202 0.41202 19 5 4.3164 0.43164 20 5 4.5126 0.45126 21 4 3.1392 0.31392 22 4 3.2373 0.32373 23 4 2.943 0.2943 24 4 3.0411 0.30411 25 4 2.8449 0.28449
-
Tabel L2 Data hasil perhitungan torsi statis ukuran sudu 25 cm x 24 cm
No Kecepatan
Angin (m/s)
Gaya (Newton) Torsi (Nm)
1 7.8 7.70085 0.77009 2 7.8 7.79895 0.7799 3 7.8 7.9461 0.79461 4 7.8 8.0442 0.80442 5 7.8 8.09325 0.80933 6 7 7.30845 0.73085 7 7 7.3575 0.73575 8 7 7.1613 0.71613 9 7 7.21035 0.72104 10 7 7.2594 0.72594 11 6 6.6708 0.66708 12 6 6.4746 0.64746 13 6 6.3765 0.63765 14 6 6.42555 0.64256 15 6 6.5727 0.65727 16 5 5.6898 0.56898 17 5 5.64075 0.56408 18 5 5.44455 0.54446 19 5 5.54265 0.55427 20 5 5.4936 0.54936 21 4 4.1202 0.41202 22 4 4.26735 0.42674 23 4 4.3164 0.43164 24 4 4.4145 0.44145 25 4 4.2183 0.42183
-
Tabel L3 Data hasil perhitungan torsi statis ukuran sudu 30 cm x 24 cm
No Kecepatan
Angin (m/s)
Gaya (Newton) Torsi (Nm)
1 7.8 14.715 1.4715 2 7.8 14.5188 1.45188 3 7.8 13.6359 1.36359 4 7.8 13.2435 1.32435 5 7.8 13.0473 1.30473 6 7 12.4587 1.24587 7 7 12.2625 1.22625 8 7 12.0663 1.20663 9 7 11.8701 1.18701 10 7 11.6739 1.16739 11 6 10.0062 1.00062 12 6 9.7119 0.97119 13 6 9.3195 0.93195 14 6 9.1233 0.91233 15 6 8.829 0.8829 16 5 8.0442 0.80442 17 5 7.848 0.7848 18 5 7.6518 0.76518 19 5 7.3575 0.73575 20 5 7.1613 0.71613 21 4 6.6708 0.66708 22 4 6.4746 0.64746 23 4 6.1803 0.61803 24 4 5.886 0.5886 25 4 5.5917 0.55917
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-