Unjuk kerja kincir angin tipe propeler desain kelengkungan sudu PVC 8 inchi berbahan komposit, lebar maksimum 11 cm pada posisi 20 cm dari pusat poros, dengan tiga variasi jumlah sudu - USD Repository

Gratis

0
0
103
3 months ago
Preview
Full text
(1)PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI UNJUK KERJA KINCIR ANGIN TIPE PROPELER DESAIN KELENGKUNGAN SUDU PVC 8 INCHI BERBAHAN KOMPOSIT, LEBAR MAKSIMUM 11 CM PADA POSISI 20 CM DARI PUSAT POROS, DENGAN TIGA VARIASI JUMLAH SUDU SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1 Teknik Mesin Oleh : ALUSIUS SANDY PRATAMA PUTRA NIM : 145214096 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2019

(2) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI THE PERFORMANCE OF WIND TURBINE PROPELLER, PVC BLADE ARCH DESIGN 8 INCHES COMPOSITE, MAXIMUM WIDTH OF 11 CM AT A DISTANCE 20 CM FROM THE CENTER OF THE SHAFT, WITH THREE VARIATIONS OF PROPELLER FINAL PROJECT As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering By ALUSIUS SANDY PRATAMA PUTRA Student Number : 145214096 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2019 ii

(3) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(4) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(5) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(6) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(7) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI ABSTRAK Potensi angin di Indonesia tersedia hampir sepanjang tahun, sehingga memungkinkan untuk dikembangkannya teknologi turbin angin. Turbin angin merupakan salah satu alat yang digunakan dalam pemanfaatan energi, khususnya pemanfaatan energi angin yang sering digunakan sebagai salah satu pembangkit tenaga listrik, karena energi angin adalah salah satu sumber daya alam yang tentunya tidak akan habis. Hal ini diharapkan menjadi salah satu solusi untuk mengurangi penggunaan energi fosil dan juga mengurangi pemanasan global disamping pengembangan sumber energi alternatif atau terbarukan lainnya seperti Biomassa, Geotermal dll. Kincir angin yang diteliti dalam penelitian ini adalah kincir angin tipe propeler dengan 3 variasi jumlah sudu yaitu 4 sudu, 3 sudu, dan 2 sudu berporos horizontal dengan diameter 1,1 m. Sudu kincir terbuat dari komposit dengan desain kelengkungan sudu PVC 8 inchi. Penelitian ini dilakukan untuk mencari unjuk kerja dan membandingkan ketiga variasi tersebut guna mengetahui pada varian jumlah sudu berapa didapatkan Cp (koefisien daya) terbaik. Penelitian dilakukan dengan menggunakan fan blower yang diatur pada kecepatan 5 m/s dan 7 m/s. Data yang diambil dalam penelitian ini adalah kecepatan angin, putaran kincir dan gaya pembebanan. Dari data tersebut dapat dihitung nilai daya kincir, torsi, koefisien daya dan tip speed ratio untuk model kincir angin yang diteliti. Hasil penelitian menunjukan bahwa kincir angin dengan variasi 4 sudu pada kecepatan 5 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal sebesar 17,02 % pada tip speed ratio optimal 2,75. Kincir angin dengan variasi 3 sudu pada kecepatan 5 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal sebesar 16,62 % pada tip speed ratio optimal 2,59 dan kincir angin dengan variasi 2 sudu pada kecepatan 5 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal sebesar 14,49 % pada tip speed ratio optimal 3,02. Dengan demikian dapat ditarik kesimpulan bahwa kincir angin tipe propeler, lebar maksimum 11 cm pada posisi 20 cm dari pusat poros dengan variasi 4 sudu menghasilkan unjuk kerja terbaik diantara ketiga variasi. Kata kunci : kincir angin tipe propeler, jumlah sudu, koefisien daya, tip speed ratio. vii

(8) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI ABSTRACT Wind potential in Indonesia is available almost all year round, making it possible to developed wind turbine technology. The wind turbine is one of the tools used in the utilization of energy, in particular wind energy utilization which is often used as one of the power plants, because the utilization of wind energy is one of the natural resources which is certainly not will be exhausted. It is expected to be one of the solutions to reduce fossil energy use and also reduce global warming despite the development of alternative or renewable energy sources such as biomass, geothermal, etc. The windmill that examined in this research is a type of windmill propeller with the number of 3 variations of propeller which are 4 propellers, 3 propellers, and 2 propellers horizontal axis with a diameter of 1.1 m. Windmill propellers made from composite with 8 inch PVC strip mall. This research was conducted to find performance and compare these variations to find out third on variant number of vanes how acquired Cp (power coefficient). Research conducted using the fan blower that is set at a speed of 5 m/s and 7 m/s. The variables taken in this research are wind speed, rotation speed wind-mill and load force. From the variables can be calculated the value of the wind-mill power, torque, power coefficient and tip speed ratio for the model of the wind-mill that researched. The results of this research show that windmills with 4 variation of propellers at a speed of 5 m/s produces the maximum power coefficient 17,02% at optimal the tip speed ratio of 2,75. Windmill with 3 variations of propellers at a speed of 5 m/s produces the maximum power coefficient 16,62% at optimal tip speed ratio 2,59. Then the windmill with 2 variations of propeller at a speed of 5 m/s produces the maximum power coefficient 14,49% at optimal tip speed ratio 3,02. As a result, the windmill type propeller horizontal axis, a maximum width of 11 cm at position 20 cm from the Center shaft with 4 variation propellers produces the best performance among the third variation. Keyword : horizontal axis type propeller, number of propellers, coefficient of power, tip speed ratio. viii

(9) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan Skripsi yang merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta ini dapat terselesaikan dengan baik dan lancar. Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penelitian dan penyusunan skripsi berjudul “Unjuk Kerja Kincir Angin Tipe Propeler, Desain Kelengkungan Sudu PVC 8 inchi, Berbahan Komposit, Lebar Maksimum 11 cm Pada Posisi 20 cm Dari Pusat Poros, Dengan Variasi Jumlah Sudu” ini melibatkan banyak pihak, oleh sebab itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta 2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta 3. Ir Rines, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik 4. Doddy Purwadianto S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir 5. Seluruh staf dan pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah mendidik dan memberikan berbagai ilmu pengetahuan yang sangat membantu dalam penyusunan skripsi ini 6. Fransiskus Xaverius Sumaryanto dan Theresia Triyati selaku orang tua yang telah memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis, baik secara materi maupun spiritual 7. Chrissosthomos Missurdiyanto dan Yustinus Ridwan Dedy Putranto selaku rekan kelompok penulis, yang telah membantu dalam perancangan, perakitan dan pengambilan data penelitian ix

(10) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(11) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .................................................................................................i TITLE PAGE ..............................................................................................................ii HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................................iii HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................iv HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN .............................................................v LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ................................................................vi ABSTRAK ................................................................................................................vii ABSTRACT ................................................................................................................viii KATA PENGANTAR ..............................................................................................ix DAFTAR ISI .............................................................................................................xi DAFTAR GAMBAR ................................................................................................xiv DAFTAR TABEL .....................................................................................................xvi DAFTAR SIMBOL ................................................................................................ xvii BAB I PENDAHULUAN .........................................................................................1 1.1 Latar Belakang Masalah .........................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................2 1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................2 1.4 Batasan Masalah .....................................................................................2 BAB II DASAR TEORI ...........................................................................................4 2.1 Energi Angin ..........................................................................................4 2.1.1 Kondisi Angin ...............................................................................5 2.2 Kincir Angin ...........................................................................................7 2.2.1 Potensi KincirAngin .....................................................................7 2.2.2 Jenis Kincir Angin ........................................................................8 2.2.3 Konsep Jumlah Sudu ....................................................................13 2.3 Rumus Perhitungan ................................................................................14 2.3.1 Daya Angin ..................................................................................14 xi

(12) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2.3.2 Torsi ..............................................................................................16 2.3.3 Daya Kincir ...................................................................................16 2.3.4 Koefisien Daya ..............................................................................18 2.3.5 Tip Speed Ratio ............................................................................18 2.3.6 Hubungan Koefisien Daya (Cp) dengan tip speed ratio (tsr) ........19 2.4 Komposit ................................................................................................20 2.4.1 Klasifikiasi Bahan Komposit .......................................................21 2.4.2 Bagian Utama Komposit ..............................................................24 2.4.3 Serat ..............................................................................................26 2.4.4 Resin ..............................................................................................28 2.5 Tinjauan Pustaka .....................................................................................33 BAB II METODE PENELITIAN .............................................................................35 3.1 Diagram Alir ..........................................................................................35 3.2 Objek Penelitian .....................................................................................36 3.3 Alat dan Bahan ........................................................................................36 3.3.1 Alat ...............................................................................................36 3.3.2 Bahan.............................................................................................42 3.4 Desain Sudu Kincir Angin ......................................................................46 3.5 Pembuatan Sudu Kincir Angin ...............................................................47 3.6 Waktu Penelitian ....................................................................................50 3.7 Variabel Penelitian Dan Variabel Ukur .................................................50 3.8 Parameter Yang Diukur .........................................................................51 3.9 Langkah Penelitian ..................................................................................51 BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ..................................................53 4.1 Data Hasil Penelitian ..............................................................................53 4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan .........................................................56 4.2.1 Perhitungan Daya Angin ..............................................................56 4.2.2 Perhitungan Torsi .........................................................................57 4.2.3 Perhitungan Daya Kincir Angin ...................................................57 xii

(13) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya ........................................................58 4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio .........................................................59 4.3 Data Hasil Perhitungan ...........................................................................59 4.4 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan ............................................66 4.4.1 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Terhadap Torsi untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 7 m/s.. .........66 4.4.2 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Terhadap Torsi untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 5 m/s.. .........67 4.4.3 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis terhadap Torsi untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 7 m/s.. .........68 4.4.4 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis terhadap Torsi untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 5 m/s.. .........69 4.4.5 Grafik Hubungan Antara Daya Listrik dan Torsi untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 7 m/s.......................70 4.4.6 Grafik Hubungan Antara Daya Listrik dan Torsi untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 5 m/s.......................71 4.4.7 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dan TSR untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 7 m/s.. .........72 BAB V PENUTUP ....................................................................................................74 5.1 Kesimpulan .............................................................................................74 5.2 Saran .......................................................................................................75 DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................76 LAMPIRAN ..............................................................................................................79 xiii

(14) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Kincir angin Savonius ..........................................................................11 Gambar 2.2 Kincir angin Darrieus ...........................................................................12 Gambar 2.3 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr dari berbagai kincir ................19 Gambar 2.4 Klasifikasi bahan komposit secara umum ...........................................24 Gmabar 2.5 Serat kaca (fiberglass) ..........................................................................27 Gambar 2.6 Resin Poliester ......................................................................................30 Gambar 2.7 Resin Phenolic ......................................................................................31 Gambar 2.8 Resin Epoksi.........................................................................................32 Gambar 3.1 Diagram alir penelitian kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu berbahan komposit ................................................................................35 Gambar 3.2 Sudu Kincir Angin ...............................................................................36 Gambar 3.3 Rotor Hub .............................................................................................37 Gambar 3.4 Anemometer .........................................................................................38 Gambar 3.5 Takometer ............................................................................................38 Gambar 3.6 Timbangan digital ................................................................................39 Gambar 3.7 Generator ..............................................................................................40 Gambar 3.8 Fan Blower ..........................................................................................40 Gambar 3.9 Voltmeter .............................................................................................41 Gambar 3.10 Amperemeter .......................................................................................41 Gambar 3.11 Skema pembebanan lampu ...................................................................42 Gambar 3.12 Resin Poliester ......................................................................................43 Gambar 3.13 Katalis / Hardener ................................................................................43 Gambar 3.14 Serat kaca (fiberglass) ..........................................................................44 Gambar 3.15 Alumunium foil ....................................................................................45 Gambar 3.16 Pipa PVC 8 inci ....................................................................................45 Gambar 3.17 Kuas Cat ...............................................................................................46 Gambar 3.18 Dimensi Kincir angin dalam penelitian, ukuran dalam satuan xiv

(15) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI milimeter ...............................................................................................47 Gambar 3.19 Skematik dimensi kincir angin .............................................................47 Gambar 3.19 Skema pengambilan data......................................................................51 Gambar 4.1 Grafik Hubungan putaran poros dan torsi kincir angin poros horizontal 2, 3, 4 sudu pada kecepatan angin 7 m/s. ..............................................67 Gambar 4.2 Grafik hubungan putaran poros dan torsi kincir angin poros horizontal 2, 3, 4 sudu pada kecepatan angin 5 m/s. ..............................................68 Gambar 4.3 Grafik hubungan daya mekanis kincir (Pout) dan torsi kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 7 m/s......................69 Gambar 4.4 Grafik hubungan daya mekanis kincir (Pout) dan torsi kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 5 m/s......................70 Gambar 4.5 Grafik hubungan daya listrik kincir dan torsi kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 7 m/s. ..............................71 Gambar 4.6 Grafik hubungan daya listrik kincir dan torsi kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 5 m/s. ..............................72 Gambar 4.7 Grafik hubungan koefisen daya kincir (Cp) dan tip speed ratio (tsr) kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s. .....................................................................................................73 xv

(16) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tingkat kecepatan angin 10 meter diatas permukaan tanah ...................6 Tabel 2.2 Potensi angin dengan satuan MW (megawatt) yang terdata dan dikalkulasi dindonesia .............................................................................8 Tabel 4.1 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s dengan jumlah sudu 4 .............................................................................53 Tabel 4.2 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s dengan jumlah sudu 4..............................................................................54 Tabel 4.3 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s dengan jumlah sudu 3..............................................................................54 Tabel 4.4 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s dengan jumlah sudu 3..............................................................................55 Tabel 4.5 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s dengan jumlah sudu 2..............................................................................55 Tabel 4.6 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s dengan jumlah sudu 2..............................................................................56 Tabel 4.7 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s bersudu 4 ................................................................................................60 Tabel 4.8 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s bersudu 4 .................................................................................................61 Tabel 4.9 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s bersudu 3 .................................................................................................62 Tabel 4.10 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s bersudu 3 .................................................................................................63 Tabel 4.11 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s bersudu 2 ................................................................................................64 Tabel 4.12 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s bersudu 2 .................................................................................................65 xvi

(17) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR SIMBOL ρ Massa jenis (kg/m3) Ek Energi Kinetik (J) m Massa (kg) ṁ Laju Aliran Massa Udara (kg/s) r Jarijari kincir A Luas Penampang (m2) v Kecepatan Angin (m/s) vt Kecepatan Ujung Sudu (m/s) V Tegangan (Volt) ω Kecepatan Sudu (rad/s) n Kecepatan Poros (rpm) F Gaya (N) T Torsi (N.m) Pin Daya Angin (W) Plistrik Daya Listrik (W) Pmekanis Daya Mekanis (W) tsr tip speed ratio Cp Koefisien Daya (%) xvii

(18) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia yang termasuk dalam negara dengan garis pantai terpanjang ketiga di dunia hingga data terbaru saat ini mencapai 99.093 kilometer menjadi salah satu dikembangkannya energi alternatif atau terbarukan yang potensial. Salah satunya yang cocok untuk dikembangkan yaitu sumber energi yang berasal dari angin (wind energy). Potensi angin di Indonesia tersedia hampir sepanjang tahun, sehingga memungkinkan untuk dikembangkanya teknologi kincir angin. Kincir angin merupakan salah satu alat yang digunakan dalam pemanfaatan energi, khususnya pemanfaatan energi angin yang sering digunakan sebagai salah satu pembangkit tenaga listrik, karena pemanfaatan energi angin adalah salah satu sumber daya alam yang tidak akan habis. Sejak tahun 2010 sampai 2017 pemerintah Indonesia mencoba mengembangkan sumber energi angin ini di beberapa daerah seperti Jawa, Nusa Tenggara, Sumatra dan di Sidrap, Sulawesi Selatan. Hal ini diharapkan menjadi salah satu solusi untuk mengurangi penggunaan energi fosil dan juga mengurangi pemanasan global disamping pengembangan sumber energi alternatif atau terbarukan lainnya seperti Biomassa, Geotermal, dll. Dari data world wind energy association jumlah pembangunan pembangkit listrik tenaga angin mencapai rekor terbanyak tahun 2012 hingga pada tahun tersebut produksi listrik global mencapai 282 GW sama dengan hasil lebih dari 500 PLTU. Yogyakarta sebagai salah satu lokasi di Indonesia yang telah terpasang instalasi kincir angin, menggunakan jenis kincir horizontal 3 sudu NACA 4412 dengan material berasal dari serat fiber buatan pabrikan. Dengan rata-rata potensi angin diindonesia mencapai 3 m/s hingga 5 m/s Menurut jenisnya kincir angin terbagi menjadi dua jenis dengan poros horizontal dan poros vertikal. Peneliti mencoba untuk melakukan beberapa inovasi pada kincir angin dan diharapkan mendapatkan hasil yang lebih optimum dengan salah satunya yaitu dengan mencoba untuk membuat kincir angin poros 1

(19) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2 horizontal 2, 3, 4 sudu dengan modifikasi sudu berjenis propeller menggunakan material komposit yang berkarakteristik ringan bobotnya, memiliki kekuatan yang cukup tinggi dan dapat menahan beban yang cukup tinggi pula. Di sini peneliti menggunakan variasi kecepatan angin, jumlah sudu dan lebar maksimum untuk mengetahui besar dayanya, tingkat efisiensi hingga kecepatan putar poros. 1.2 Rumusan Masalah Pembuatan Tugas akhir ini menggunakan rumusan : 1. Bagaimana cara membuat bilah kincir angin berbahan komposit hingga mendapat efisiensi yang cukup optimal untuk pembangkit listrik ? 2. Apakah perlu desain baru untuk pembangkit energi angin, yaitu kincir angin sumbu horizontal ? 3. Berpengaruhkah posisi Lebar sebuah sudu kincir pada performa kincir tersebut ? 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan tugas akhir ini adalah : 1. Merancang dan membuat sudu kincir angin poros horizontal tipe propeler berdiameter 110 cm berbahan komposit dengan matriks polyester dan serat kaca. 2. Mengetahui unjuk kerja kincir angin poros horizontal dengan jumlah 2, 3, 4 sudu. 3. Menentukan Coefisien Performance (Cp) dan tip speed ratio (tsr) terbaik dari masing – masing variasi jumlah sudu dan kecepatan angin. 1.4 Batasan Masalah Untuk menghindari terlalu banyaknya permasalahan yang muncul, maka penulis memberikan batasan – batasan masalah yang sesuai dengan judul penelitian ini. Adapun batasan masalah tersebut yaitu:

(20) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3 1. Sudu kincir angin menggunakan bahan komposit. 2. Sudu kincir angin menggunakan desain bilah dari potongan pipa pvc 8 inchi. 3. Diameter sudu kincir yang dirancang hanya skala laboratorium yang berdiameter 110 cm. 4. Dilakukan 2 variasi kecepatan angin yaitu pada kecepatan angin 5 m/s, 7 m/s. 5. Alat ukur yang digunakan adalah anemometer (kecepatan angin), takometer (putaran poros), volmeter (tegangan), amperemeter (kuat arus) 6. Penelitian dilaksanakan dengan cara meletakan sistem kincir di depan blower beserta terowongan angin. 7. Penelitian dilaksanakan di laboratorium konversi energi Universitas Sanata Dharma.

(21) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB II DASAR TEORI 2.1 Energi Angin Energi angin merupakan energi yang sangat fleksibel. Lain halnya dengan energi air, pemanfaatan energi angin dapat dilakukan dimana-mana, baik di daerah dataran tinggi maupun di daerah landai, bahkan dapat diterapkan di laut. Semua energi yang dapat diperbaharui dan bahkan energi pada bahan bakar fosil-kecuali energi pasang surut dan panas bumi-berasal dari matahari. Matahari meradiasi 1,74 x 1.014 kilowatt jam energi ke bumi setiap jam. Dengan kata lain, bumi menerima 1,74 x 1.017 watt daya. Sekitar 1-2 persen dari energi tersebut diubah menjadi energi angin. Jadi, energi angin berjumlah 50-100 kali lebih banyak daripada energi yang diubah menjadi biomassa oleh seluruh tumbuhan yang ada di muka bumi. Sebagaimana diketahui, pada dasarnya angin terjadi karena ada perbedaan energi antara udara panas dan udara dingin. Daerah sekitar khatulistiwa yang panas, yaitu pada busur 0°, udaranya menjadi panas, mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah yang lebih dingin misalnya daerah kutub. Sebaliknya di daerah kutub yang dingin, udaranya menjadi dingin dan turun ke bawah. Dengan demikian terjadi suatu perputaran udara, berupa perpindahan udara dari kutub utara ke garis khatulistiwa menyusuri permukaan bumi, dan sebaliknya, suatu perpindahan udara dari garis khatulistiwa kembali ke kutub utara, melalui lapisan udara yang lebih tinggi. Udara yang bergerak inilah yang merupakan energi yang dapat diperbaharui, yang dapat digunakan untuk memutar turbin dan akhirnya dapat menghasilkan listrik. Seperti halnya energi potensial yaitu energi yang dimiliki oleh benda karena ketinggian/ kedudukan terhadap titik acuan. Energi ini tersembunyi di dalam benda, tetapi jika diberi kesempatan, energi ini dapat dimanfaatkan. Sebagian energi listrik termasuk energi potensial. Contohnya, elektron-elektron 4

(22) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 5 yang berada dalam suatu medan listrik memiliki energi potensial. Elektron-elektron tersebut bergerak dari titik yang memiliki energi potensial rendah ke titik yang memiliki energi potensial tinggi. Kaitannya dengan energi potensial angin, ini dapat disimpulkan sebagai jumlah energi yang dapat dihasilkan oleh arus angin. Energi angin tersebut diubah menjadi energi kinetik melalui cara-cara seperti seperti turbin angin, kincir angin, pompa angin, dan layar kapal. Manusia memiliki sejarah panjang menggunakan energi potensial angin untuk keperluan berbeda-beda: seperti kincir angin, untuk menggiling gandum, mendorong kapal berlayar di laut dan, baru-baru ini, untuk menghasilkan listrik. Salah satu kegunaan dari energi kinetik pada angin adalah untuk menciptakan energi listrik. Energi angin yang mengenai kincir angin akan menggerakan turbin yang nantinya akan dikonversikan menjadi energi listrik untuk seluruh daerah di dekatnya. Namun, pembangkit listrik dengan menggunakan sumber energi angin sangat jarang digunakan karena proses dalam instalasi awal sangat mahal dan membutuhkan banyak tenaga manusia untuk membangunnya. 2.1.1 Kondisi Angin Syarat – syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada tabel berikut. Angin kelas 3 adalah batas minimum dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Lebih dari pada kelas 8 adalah angin yang bukan dapat dimanfaatkan, tetapi membawa bencana.

(23) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 6 Tabel 2.1 Tabel tingkat kecepatan angin 10 meter diatas permukaan tanah. Kelas Kecepatan Angin Angin (m/s) 1 0,00 – 0,02 2 0,2 – 1,5 Angin tenang asap lurus keatas 3 1,6 – 3,3 Asap bergerak mengikuti arah angin 4 3,4 – 5,4 5 5,6 – 7,9 6 8,0 – 10,7 7 10,8 – 12,1 8 13,9 – 17,1 9 17,2 – 20,7 10 20,8 – 24,4 11 24,8 – 28,4 12 28,6 – 32,6 Menimbulkan kerusakan parah 13 32,7 – 36,0 Tornado Kondisi Alam di darat - Wajah terasa ada angin, daun bergoyang pelan, petunjuk arah angin bergerak Debu jalan, kertas berterbangan, ranting pohon bergoyang Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar Ranting pohon besar bergoyang, air kolam berombak kecil Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa ditelinga Dapat merubuhkan pohon, jalan berat melawan arah angin Dapat merubuhkan pohon, rumah rubuh Dapat merubuhkan pohon, menimbulkan kerusakan (Sumber: Green and Clean Energy for Indonesia). Kemudian didasarkan pada kecepatan angin rata – rata aktual di suatu lokasi pemanfaatan energi angin dapat dikelompokan sebagai berikut : 1. Kecepatan angin rata – rata 3 m/s untuk pemompaan mekanik (sudu majemuk).

(24) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 7 2. Kecepatan angin rata – rata 4 m/s untuk pengisi baterai. 3. Kecepatan angin rata – rata 5 m/s untuk interkonesi dengan jaringan listrik umum. 2.2 Kincir Angin Kincir angin adalah sebuah alat yang mampu memanfaatkan kekuatan angin untuk diubah menjadi kekuatan mekanik. Dari proses itu memberikan kemudahan berbagai kegiatan manusia yang memerlukan tenaga yang besar seperti memompa air untuk mengairi sawah atau menggiling biji-bijian. Kincir angin modern adalah mesin yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik, disebut juga dengan turbin angin. 2.2.1 Potensi Kincir Angin Berdasarkan data kecepatan angin di berbagai wilayah, sumber daya energi angin Indonesia berkisar antara 2,5 – 5,5 m/detik pada ketinggian 24 meter di atas permukaan tanah. Dengan kecepatan tersebut sumberdaya energi angin Indonesia termasuk dalam kategori kecepatan angin kelas rendah hingga menengah. Hasil pemetaan Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (Lapan) pada 120 lokasi menunjukkan, beberapa wilayah memiliki kecepatan angin di atas 5 m/s, masingmasing Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan, dan Pantai Selatan Jawa. Adapun kecepatan angin 4 m/s hingga 5 m/s tergolong berskala menengah dengan potensi kapasitas 10-100 kW.

(25) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 8 Tabel 2.2 Potensi angin dengan satuan MW (megawatt) yang terdata dan dikalkulasi dindonesia (Sumber : http://setkab.go.id) 2.2.2 Jenis Kincir Angin Banyak jenis mesin kincir angin yang telah dikembangkan, tetapi secara garis besar dapat dibedakan menjadi dua tipe, yaitu: 1. Kincir Angin Poros Horisontal Kincir Angin Poros Horisontal atau Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) adalah kincir angin yang memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan arah poros utama dapat memutar 360o agar dapat menyesuaikan dengan arah angin (biasanya dewasa ini digunakan sensor untuk menangkap arah angin). Kincir angin poros horisontal ini memiliki jumlah sudu lebih dari dua atau lebih dan kincir angin ini dapat berputar dikarenakan adanya gaya aerodinamis yang bekerja pada suatu kincir.

(26) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 9 Ada beberapa jenis HAWT yang sudah umum dikenal dan dikembangkan di seluruh dunia a. Kincir Angin Propeler Kincir angin jenis propeler ini biasanya memilik jumlah 2 sudu atau 3 sudu. Kincir angin ini memeiliki efisensi yanng cukup baik. Pada umumnya untuk sistem pembangkit listrik tenaga bayu (angin) digunakan jenis ini karena karakteristiknya yang unggul. b. Kincir Angin American Multiblade Kincir angin American Multiblade adalah salah satu jenis kincir angin yang mempunyai jumlah sudu banyak. Sesuai dengan namanya, kincir angin jenis ini banyak ditemukan di Amerika Serikat dan biasa digunakan untuk memompa air, menggiling biji-bijian. c. Kincir Angin Dutch Four Arm Kincir angin Dutch Four Arm memiliki jumlah sudu 4 buah. Kincir angin ini biasanya digunakan di Belanda untuk menggerakan pompa agar dapat mengeringkan lahan dengan cara memompa air tanah keluar dari lahan yang biasa disebut polder. Sudah berabad-abad kincir jenis ini digunakan di belanda untuk menggiling gandum dan untuk memompa air demi mengeringkan negerinya yang lebih rendah daripada laut. Adapun kelebihan dan kekurangan dari HAWT sendiri, yaitu : Kelebihan kincir angin sumbu horizontal :  Memiliki konstruksi yang memungkinkan untuk membangun menara dengan tinggi.  Penempatan turbin angin berada di puncak menara sehingga dapat menangkap angin berkecepatan tinggi, karena semakin tinggi, kecepatan angin akan semakin besar.

(27) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 10  Efisiensi tinggi, bilah-bilah kincir bergerak tegak lurus dengan arah angin sehingga selalu menerima daya sepanjang putaran.  Relatif memiliki kapasitas daya yang lebih besar. Kekurangan kincir angin sumbu horizontal :  Konstruksi lebih sulit karena melibatkan komponen yang sangat panjang.  Bagian inti pembangkit (turbin, gearbox, bilah) harus diangkat ke puncak tower saat pemasangan.  Karena towernya yang tinggi, dapat menyebabkan peningkatan kematian burung akibat terkena bilah.  Membutuhkan sistem pengereman karena turbin akan rusak jika menerima kecepatan angin yang terlalu tinggi.  Butuh fin atau ekor untuk mengarahkan turbin.  Tidak dapat berputar dengan kecepatan angin yang rendah.  Konstruksi tower harus besar dan kuat agar dapat menopang beban gearbox dan turbin. 2. Kincir Angin Poros Vertikal Kincir Angin Poros Vertikal atau Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) memiliki ciri sumbu putar vertikal terhadap tanah. Kincir angin ini posisi porosnya tegak lurus dengan arah angin atau kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah kecuali arah angin dari atas atau bawah. Kincir jenis ini jarang dipakai untuk kincir komersial. Rotornya berputar relatif pelan (di bawah 100 rpm), tetapi memiliki momen gaya yang kuat, sehingga dapat dipakai untuk menggiling biji bijian, pompa air, tetapi tidak cocok untuk menghasilkan listrik (di atas 1000 rpm cocok untuk menghasilkan listrik).VAWT terdiri dari dua tipe, yaitu :

(28) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 11 a. Kincir Angin Dorong (Savonius) Terjadi bila TSR < 1 artinya lebih banyak bagian sudu yang mengalami gaya dorong, seperti pada mangkuk anemometer. Kincir angin ini memiliki bentuk yang bervariasi, seperti ember, dayung, layar, tangki. Rotornya berbentuk S (bila dilihat dari atas). Kecepatan maksimum sudu yang dihasilkan hampir sama dengan kecepatan angin. Ujung sudu tidak pernah bergerak lebih cepat dari pada kecepatan angin. kincir jenis ini memiliki efisiensi daya yang rendah. Kincir angin savonius ditunjukan pada Gambar 2.1. Gambar 2.1 Kincir angin Savonius (Sumber : http://hi-techsolutions.eu) b. Kincir Angin Angkat (Darrieus) Terjadi bila TSR > 1 artinya lebih banyak bagian blade yang mengalami gaya angkat, seperti pada kincir angin Darrieus. Masing-masing sudu memperlihatkan momen gaya angkat maksimum hanya dua kali setiap putaran dan daya keluarannya berbentuk sinusoida. Ukuran sudu relatif

(29) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 12 besar dan tinggi, sehingga menimbulkan getaran. Biasanya memakai dua atau tiga sudu. Kincir angin jenis ini menghasilkan lebih banyak daya output dan memiliki efisiensi tinggi. Kincir angin Darrieus ditunjukan pada Gambar 2.2. Gambar 2.2 Kincir angin Darrieus (Sumber : https://hamhamtaro.wordpress.com) Adapun kelebihan dan kekurangan dari VAWT yaitu, Kelebihan kincir angin sumbu vertikal :  Tidak perlu sensor arah angin karena bisa menerima angin dari arah mana saja  Tidak perlu menggunakan konstruksi menara yang tinggi  Dapat dibangun di lokasi mana saja  Dapat berputar dengan kecepatan angin yang rendah  Lebih fleksibel untuk dihibridkan dengan pembangkit listrik atau komponen lain Kekurangan kincir angin sumbu vertikal :

(30) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 13  Memiliki efisiensi yang relatif lebih rendah dibanding turbin angin horizontal axis  Memiliki rugi-rugi karena memiliki sebagian arah putaran yang melawan arah angin  Rotor terletak di dekat tanah, oleh karena itu tidak bisa memanfaatkan angin berkecepatan tinggi 2.2.3 Konsep Jumlah Sudu Jumlah sudu pada rotor kincir angin bervariasi, dan tidak ada tinjauan teoritis yang benar sebagai konsep terbaik, tetapi lebih ditentukan oleh jenis penggunaannya, misalnya untuk pembangkit listrik atau pompa air, serta kecepatan angin saat rotor mulai berputar. a. Konsep satu sudu, sulit setimbang, membutuhkan angin yang sangat kencang untuk menghasilkan gaya angkat memutar, dan menghasilkan noise di ujungnya. Konsep ini telah dikembangkan sukses di Jerman. b. Konsep dua sudu, mudah untuk setimbang, tetapi kesetimbangannya masih mudah bergeser. Desain sudu harus memiliki kelengkungan yang tajam untuk dapat menangkap energi angin secara efektif, tetapi pada kecepatan angin rendah (sekitar 3 m/s) putarannya sulit dimulai. c. Konsep tiga sudu, lebih setimbang dan kelengkungan blade lebih halus untuk dapat menangkap energi angin secara efektif. Konsep ini paling sering dipakai pada kincir angin komersial. d. Konsep multi sudu (misalnya 12 sudu), justru memiliki efisiensi rendah, tetapi dapat menghasilkan momen gaya awal yang cukup besar untuk mulai berputar, cocok untuk kecepatan angin rendah. Memiliki profil sudu yang tipis, kecil, kelengkungan halus, dan konstruksi yang solid. Konsep ini banyak dijumpai pada kincir angin untuk keperluan memompa air, menggiling biji-bijian, karena murah dan mampu bekerja pada kecepatan

(31) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 14 angin rendah sehingga menara tidak perlu terlalu tinggi dan air dapat dipompa secara kontinu. Konsep dua dan tiga sudu membutuhkan momen gaya awal yang cukup tinggi untuk mulai proses putaran dan dapat menjadi kendala bila mesin memiliki rasio transmisi gear lebih dari 1:5 pada kecepatan angin rendah. Pada kincir angin skala besar, diperlukan mesin (diesel) untuk memulai berputar (sebagai motor) sampai rotor memiliki daya yang cukup untuk mengimbangi beban mekanik dan beban induksi generator. 2.3 Rumus Perhitungan Rumus – rumus yang digunakan dalam melakukan perhitungan dan analisis data yang didapat selama atau setelah pengujian dilakukan. Dalam penelitian unjuk kerja kincir angin poros horisontal tipe propeler adalah sebagi berikut: 2.3.1 Daya Angin Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik. Energi kinetik ialah energi yang di miliki oleh suatu benda yang bergerak dan dapat dirumuskan sebagai berikut : Ek = ½ m v dengan : Ek = energi kinetik angin (joule) m = massa udara (kg) v = kecepatan angin (m/s) (1)

(32) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 15 Daya merupakan energi persatuan waktu, maka dari persamaan di atas dapat dituliskan : Pin = ½ . ṁ . v2 dengan : Pin : daya yang dihasilkan angin J/s (watt) ṁ : massa udara yang mengalir persatuan waktu (kg/s) v : kecepatan angin (m/s) (2) massa udara yang mengalir persatuan waktu dirumuskan : ṁ=ρ.A.v dengan : ρ : massa jenis udara (kg/m3) A : luas penampang sudu (m2) (3) Dengan menggunakan persamaan (3), maka daya angin (Pin) dapat dirumuskan menjadi : Pin = ½ ( ρ . A . v ) v2, Disederhanakan menjadi : Pin = ½ ρ . A . v3 (4)

(33) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 16 2.3.2 Torsi Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya dorong pada sumbu kincir, dimana gaya dorong ini memiliki jarak terhaap sumbu poros yang berputar, dengan persamaan sebagai berikut : T=Fl (5) dengan : 2.3.3 T : torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros (N.m) F : gaya pembebanan (N) l : jarak lengan torsi ke poros (m). Daya Kincir Daya Kincir (Pout) adalah daya yang dihasilkan oleh kincir sebagai akibat adanya angin yang melintasi sudu kincir sehingga sudu kincir bergerak melingkar. Daya yang dihasilkan oleh sudu kincir yang berputar adalah : Pout Mekanis = T ω dengan : T : torsi dinamis (N.m) ω : kecepatan sudut (rad/s) Untuk menentukan kecepatan sudut (ω), digunakan persamaan : ω=n =n 𝒑𝒖𝒕𝒂𝒓𝒂𝒏 𝒎𝒆𝒏𝒊𝒕 𝟐𝝅 𝟔𝟎 rad/s (6)

(34) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 17 = 𝝅𝒏 𝟑𝟎 rad/s Dengan demikian daya yang dihasilkan oleh kincir angin dinyatakan dengan persamaan : Pout Mekanis = T ω Pout Mekanis = T 𝝅𝒏 𝟑𝟎 rad/s Dengan : Pout : daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt) n : putaran poros (rpm) (7) Daya yang dihasilkan (Pout) adalah daya yang dihasilkan oleh generator sehingga daya kincir yang dihasilkan oleh gerakan melingkari kincir dapat dirumuskan sebagai berikut : Pout Listrik = V . I (8) Dimana : 2.3.4 V : tegangan Output Generator (volt) I : arus output generator (ampere) Koefisen Daya Koefisen Daya (Cp) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir angin (Pout) dengan daya yang tersedia oleh angin (Pin), Sehingga Cp bisa dirumuskan sebagai berikut :

(35) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 18 𝑷𝒐𝒖𝒕 Cp = 𝑷𝒊𝒏 (9) Dengan : 2.3.5 Cp : Koefisien daya (%) Pout : daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt). Pin : daya yang tersedia oleh angin (watt). Tip Speed Ratio (TSR) Tip speed ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan diujung sudu kincir angin yang berputar dengan kecepatan angin. Kecepatan diujung sudu (Vt) dapat dirumuskan sebagai berikut : (Vt) = ω r Dengan : Vt : kecepatan ujung sudu ω : kecepatan sudut (rad/s) r : jari – jari kincir (m) (10) Sehingga TSR-nya dapat dirumuskan sebagai berikut : tsr = = dimana : 𝟐𝝅𝒓𝒏 𝟔𝟎 𝒗 𝝅𝒏𝒓 𝟑𝟎 𝒗 (11)

(36) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 19 2.3.6 tsr : tip speed ratio n : kecepatan putar poros kincir angin (rpm) r : jari-jari sudu kincir angin (m) v : kecepatan angin (m/s) Hubungan Koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (tsr) Hubungan koefisien daya (Cp ) dengan tip speed ratio (tsr) dari berbagai jenis kincir anggin adalah 59 %. Menurut Albert Betz, teorinya tersebut dinamakan Betz limitz dengan grafik sebagai berikut : Gambar 2.3 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr dari berbagai kincir (Web:jurnal.ftumj.ac.id/index.php/semnastek) Pada Gambar 2.3 menunjukan hubungan antara rasio perbandingan daya yg dihasilkan oleh kincir dengan daya yang tersedia oleh angin (Cp), sebagai fungsi dari tip speed ratio λ atau perbandingan kecepatan ujung sudu kincir angin yang berputar dengan kecepatan angin. Dilihat bahwa kincir angin horisontal (three, two bladed rotor) memiliki koefisien daya terbaik dibandingkan dengan turbin angin lainnya, disisi

(37) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 20 lainnya bahwa kincir angin sumbu vertikal dengan tipe savonius memiliki kofisien daya yang rendah dibandingkan dengan kincir angin sumbu horisontal. 2.4 Komposit Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya. Komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari logam, kekakuan jenis (modulus young/density) dan kekuatan jenisnya lebih tinggi dari logam. Beberapa lamina komposit dapat ditumpuk dengan arah orientasi serat yang berbeda, gabungan lamina ini disebut sebagai laminat. Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu: a. Penguat (reinforcement), yang mempunyai sifat kurang ductile tetapi lebih rigid serta lebih kuat, dalam penguat komposit yang digunakan yaitu dari serat alam. b. Matriks, umumnya lebih ductile tetapi mempunyai kekuatan dan rigiditas yang lebih rendah. Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakannya, yaitu : 1. Fibrous Composites (Komposit Serat) merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu laminat atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat atau fiber. Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (poly aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti anyaman. 2. Laminated Composites (Komposit Laminat) merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.

(38) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 21 3. Particulalate Composites (Komposit Partikel) merupakan komposit yang menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriksnya. Sehingga komposit dapat disimpulkan sebagai dua macam atau lebih material yang digabungkan atau dikombinasikan dalam sekala makroskopis (dapat terlihat langsung oleh mata) sehingga menjadi material baru yang lebih berguna. Komposit terdiri dari 2 bagian utama yaitu : a. Matriks berfungsi untuk perekat atau pengikat dan pelindung filler (pengisi) dari kerusakan eksternal. Matriks yang umum digunakan : carbon, glass, kevlar, dll. b. Filler (pengisi), berfungsi sebagai Penguat dari matriks. Filler yang umum digunakan : carbon, glass, aramid, kevlar 2.4.1 Klasifikasi Bahan Komposit Klasifikasi bahan komposit dapat dibentuk dari sifat dan strukturnya. Bahan komposit dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi komposit yang sering digunakan antara lain seperti : 1. Klasifikasi menurut kombinasi material utama, seperti metal-organic atau metal anorganik. 2. Klasifikasi menurut karakteristik bult-from, seperti system matrik atau laminate. 3. Klasifikasi menurut instribusi unsur pokok, seperti continous dan dicontinous. 4. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau struktural (Schwartz,1984) Sementara itu klasifikasi menurut komposit serat (fiber-matrik composites) dibedakan menjadi beberapa macam antara lain :

(39) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 22 1. Fiber composite (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik 2. Filled composite adalah gabungan matrik continous skeletal dengan matrik yang kedua 3. Flake composite adalah gabungan serpih rata dengan metrik 4. Particulate composite adalah gabungan partikel dengan matrik 5. Laminate composite adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina (Schwartz, 1984 : 16) Secara umum bahan komposit terdiri dari dua macam, yaitu bahan komposit partikel (particulate composite) dan bahan komposit serat (fiber composite). Bahan komposit partikel terdiri dari partikel–partikel yang diikat oleh matrik. Bentuk partikel ini dapat bermacam–macam seperti bulat, kubik, tetragonal atau bahkan berbentuk yang tidak beraturan secara acak sedangkan bahan komposit serat terdiri dari serat – serat yang diikat oleh matrik. Bentuknya ada dua macam yaitu serat panjang dan serat pendek. a) Bahan Komposit Partikel Dalam struktur komposit, bahan komposit partikel tersusun dari partikel– partikel disebut bahan komposit partikel (particulate composite) menurut definisinya partikel ini berbentuk beberapa macam seperti bulat, kubik, tetragonal atau bahkan berbentuk yang tidak beraturan secara acak, tetapi rata–rata berdimensi sama. Bahan komposit partikel umumya digunakan sebagai pengisi dan penguat bahan komposit keramik (ceramic matrik composites). Bahan komposit partikel pada umumnya lebih lemah dibanding bahan komposit serat. bahan komposit partikel mempunyai keunggulan, seperti ketahanan terhadap aus, tidak muda retak dan mempunyai daya pengikat dengan matrik yang baik. Bahan komposit partikel merupakan jenis dari bahan komposit dimana bahan penguatnya adalah terdiri dari partikel-partikel. Secara definisi partikel itu sendiri adalah bukan serat, sebab partikel itu tidak mempunyai ukuran panjang.

(40) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 23 sementara pada bahan komposit ukuran dari bahan penguat menentukan kemampuan bahan komposit menahan gaya dari luar, dimana semakin panjang ukuran serat maka semakin kuat bahan menahan beban dari luar, begitu juga dengan sebaliknya. Bahan komposit partikel pada umumnya lemah dan fracture-toughness-nya lebih rendah dibandingkan dengan serat panjang, namun disisi lain bahan ini mempunyai keunggulan dalam ketahanan terhadap aus. Pada bahan komposit keramik ( Ceramic Matrik Composite ), partikel ini umumnya digunakan sebagai pengisi dan penguat, sedangkan keramik digunakan sebagai matrik. b) Bahan Komposit Serat Unsur utama komposit adalah serat yang mempunyai banyak keunggulan, oleh karena itu bahan komposit serat yang paling banyak dipakai. Bahan komposit serat terdiri dari serat–serta yang terikat oleh matrik yang saling berhubungan. Bahan komposit serat ini terdiri dari dua macam, yaitu serat panjang (continous fiber) dan serat pendek (short fiber dan whisker). Dalam penelitian ini diambil bahan komposit serat (fiber composite). Penggunaan bahan komposit serat sangat efisien dalam menerima beban dan gaya. Karena itu bahan komposit serat sangat kuat dan kaku bila dibebani searah serat, sebaliknya sangat lemah bila dibebani dalam arah tegak lurus serat. Komposit serat dalam dunia industri mulai dikembangkan daripada menggunakan bahan partikel. Bahan komposit serat mempunyai keunggulan yang utama yaitu strong (kuat), stiff (tangguh), dan lebih tahan terhadap panas pada saat didalam matrik (Schwartz, 1984). Dalam penggembangan teknologi pengolahan serat, membuat serat sekarang semakin diunggulkan dibandingkan material–material yang digunakan. Cara yang digunakan untuk mengkombinasi serat berkekuatan tarik tinggi dan bermodulus elastisitas tinggi dengan matrik yang bermassa ringan, berkekuatan tarik rendah, serta bermodulus elastisitas rendah makin banyak

(41) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 24 dikembangkan guna untuk memperoleh hasil yang maksimal. Komposit pada umumnya mengunakan bahan plastik yang merupakan material yang paling sering digunakan sebagai bahan pengikat seratnya selain itu plastik mudah didapat dan mudah perlakuannya, daripada bahan dari logam yang membutuhkan bahan sendiri. Gambar 2.4. Klasifikasi bahan komposit secara umum Dari Gambar 2.4 menunjukan klasifikasi bahan komposit secara umum dari material penguatnya 2.4.2 Bagian utama komposit 1. Reinforcement Salah satu bagian utama dari komposit adalah reinforcement (penguat) yang berfungsi sebagai penanggung beban utama pada komposit seperti contoh serat. Serat (fiber) adalah suatu jenis bahan berupa potongan-potongan komponen yang membentuk jaringan memanjang yang utuh. Serat dapat digolongkan menjadi dua jenis yaitu : a. Serat Alam b. Serat Sintetis (serat buatan manusia)

(42) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 25 Jenis-jenis serat Jenis-jenis serat yang banyak tersedia untuk menggunakan komposit dan jumlahnya hampir meningkat. Kekakuan spesifik yang tinggi (kekakuan dibagi oleh berat jenisya) dan kekuatan spesifik yang tinggi (kekuatan dibagi oleh berat jenisnya) serat-serat tersebut yang disebut Advanced Composit. Pembahasan yang mendalam dari jenis-jenis serat dan cara-cara pembuatannya dapat ditemukan dalam buku (Chawla 1987). 2. Matriks Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Matrik mempunyai fungsi sebagai berikut :  Mentransfer tegangan ke serat secara merata.  Melindungi serat dari gesekan mekanik.  Memegang dan mempertahankan serat pada posisinya.  Melindungi dari lingkungan yang merugikan.  Tetap stabil setelah proses manufaktur. Sifat-sifat matrik (Ellyawan, 2008) : • Sifat mekanis yang baik. • Kekuatan ikatan yang baik. • Ketangguhan yang baik. • Tahan terhadap temperatur. Pada umumnya komposit yang dibuat dapat dibagi ke dalam tiga kelompok utama: a. Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC). Komposit Matrik Polimer (Polymer Matrix Composites – PMC) – Bahan ini merupakan bahan komposit yang sering digunakan

(43) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 26 disebut, Polimer Berpenguatan Serat (FRP – Fibre Reinforced Polymer) – bahan ini menggunakan suatu polimer-berdasar resin sebagai matriknya, dan suatu jenis serat seperti glass, karbon dan aramid (Kevlar) sebagai penguatannya. b. Komposit Matrik Logam ( Metal Matrix Composites – MMC). Komposit Matrik Logam (Metal Matrix Composites – MMC) – ditemukan berkembang pada industri otomotif, bahan ini menggunakan suatu logam seperti aluminium sebagai matrik dan penguatnya dengan serat seperti silikon karbida. c. Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC) Komposit Matrik Keramik (Ceramic Matrix Composites – CMC) digunakan pada lingkungan bertemperatur sangat tinggi, bahan ini menggunakan keramik sebagai matrik dan diperkuat dengan serat pendek, atau serabut-serabut (whiskers) dimana terbuat dari silikon karbida atau boron nitrida. 2.4.3 Serat Kaca serat (fiberglass) atau sering diterjemahkan menjadi serat gelas adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm - 0,01 mm. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau ditenun menjadi kain, yang kemudian diresapi dengan resin sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi untuk digunakan sebagai badan mobil dan bangunan kapal. Serat ini juga digunakan sebagai agen penguat untuk banyak produk plastik; material komposit yang dihasilkan dikenal sebagai plastik diperkuat-gelas (glass-reinforced plastic, GRP) atau epoksi diperkuat glass-fiber (GRE), disebut "fiberglass" dalam penggunaan umumnya. Apabila bahan fiberglass dicampurkan atau dilapisi dengan bahan resin maka akan menjadi bahan yang kuat dan tahan terhadap korosi.fiber glass ditunjukan pada Gambar 2.5.

(44) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 27 Gambar 2.5 Serat kaca (fiberglass) Fiber Glass merupakan salah satu material komposit yang cocok untuk renforcing pada pembuatan part-part di bidang industri yang memerlukan ketahanan dan kekuatan. Fiber Glass mempunyai sifat-sifat secara umum sebagai berikut : a) Kekuatan tarik yang tinggi / High Tensile Strength b) Tahan terhadap panas dan api / tidak terbakar atau menyokong pembakaran c) Dan tidak rusak karena :  Bahan kimia  Jamur, bakteri / serangga  Tahan terhadap Moisture  Tidak busuk  Tahan panas d) Keuntungan yang spesifik :  Kuat  Tidak korosi  Fleksible  Isolator Listrik

(45) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 28  Sinar matahari tidak mempengaruhi terhadap warna  Variasi dalam fabrikasi Bentuk Fiber Glass  Staple Matte : Tersusun dari fiber terpotong-potong / discontinue dan fiber lurus continue. Ukuran panjang discontinue 25mm – 50mm.  Woven Roving :Merupakan tenunan Filamen / benang glass yang menghasilkan tenunan bentuk kain.  Rovimet : Gabungan antara woven Roving dan Steaple Matte. Antara anyaman Woven Roving terdapat benang-benang Steple Matte atau dua permukaan, permukaan Woven Roving dan permukaan Steaple Matte. Penggunaan Fiber Glass Lebih sering digunakan dalam material Composite karena memiliki sifat-sifat yang baik dan harga lebih murah dari fiber lain. Glass fiber dibagi menjadi tiga kelas, yaitu E-glass, S-glass dan C-glass. Cglass ditujukan untuk penggunaan pada aplikasi kelistrikan, S-glass digunakan untuk kekuatan tinggi dan E-glass digunakan untuk ketahanan korosi yang tinggi. Dari ketiga serat tersebut, E-glass adalah material penguat yang paling umum digunakan dalam struktur sipil. 2.4.4 Resin Resin merupakan polimer zat organil yang terdiri dari unsur-unsur carbon, hidrogen dan oksigen yang berbentuk padat atau cair. Ditinjau dari sifatnya resin berfungsi sebagai bahan pengikat / lem. Fungsi pokok resin dalam komposit adalah : a. Memberikan daya ikat antara benang-benang fiber b. Mendistribusikan beban di antara fiber

(46) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 29 c. Melindungi fiber dari pengaruh lingkungan seperti daya gesek dan kelembaban d. Memberikan kekakuan pada arah tegak lurus fiber. Pada dasarnya resin dapat digolongkan menjadi 2 golongan besar : a. Resin Thermosetting Dalam bentuk padat, termoset membentuk ikatan silang (cross linked) antar benang-benang polimer dalam bentuk tiga dimensi yang tidak mencair pada temperatur tinggi. Jenis-jenis termoset yaitu phenol formaldehyde, epoxy, melamine formaldehyde, urea formaldehyde, Resin Poliester, dan lain-lain. b. Resin Thermoplastik Termoplastik merupakan polimer yang memiliki struktur berupa rantai panjang yang lurus, akan melunak dan mencair jika dipanaskan, dan mengeras lagi jika didinginkan. Beberapa jenis termoplastik yaitu polyethylene, polyprophylene, nylon, dan lain-lain. Secara umum resin dibagi menjadi 3 bagian: 1. Resin Poliester Resin ini telah dipakai secara meluas dan mudah diperoleh di pasaran secara umum. Resin ini merupakan resin cair seperti yang ditunjukan di Gambar 2.6 dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas saat pengesetan, sehingga tidak perlu diberi tekanan untuk pencetakan. Poliester memiliki kekuatan mekanik yang cukup bagus, ketahanan terhadap bahan kimia, selain itu harganya relatif cukup murah. Sifat-sifat resin ini adalah sebagai berikut :  Isolator Listrik  Kekuatan Tinggi

(47) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 30  Flexible  Daya Adhesive baik  Harga relative murah Gambar 2.6 Resin Poliester (Sumber : https://tianmagroup.en.made-in-china.com) 2. Resin Phenolic Sifat mekanik dari resin phenolic ditunjukan pada Gambar 2.7 lebih rendah dari resin epoksi dan poliester, tetapi resin ini tahan benturan dan panas. Dari jenis-jenis resin tersebut di atas masih banyak lagi jenis resin lain, biasanya sudah diproduksi langsung bersatu dengan material fiber glass yang disebut Prepreg.

(48) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 31 Gambar 2.7 Resin Phenolic (Sumber : https://www.indiamart.com) 3. Resin Epoksi Resin epoksi merupakan resin yang paling sering digunakan. Resin epoksi adalah cairan organik dengan berat molekul rendah yang mengandung gugus epoksida. Epoksida memiliki tiga anggota di cincinnya: satu oksigen dan dua atom karbon. Reaksi epichlorohydrin dengan phenols atau aromatic amines membuat banyak epoksi. Pengeras (hardener), pelunak (plasticizer), dan pengisi (filler) juga ditambahkan untuk menghasilkan epoksi dengan berbagai macam sifat viskositas, impact, degradasi, dan lainlain (Kaw, 2006). Meskipun epoksi ini lebih mahal dari matriks polimer lain, namun epoksi ini adalah matriks dari polimer matrix composite yang paling populer. Lebih dari dua pertiga dari matriks polimer yang digunakan dalam aplikasi industri pesawat terbang adalah epoksi. Alasan utama epoksi paling sering digunakan sebagai matriks polimer yaitu: 1) Kekuatan tinggi.

(49) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 32 2) Viskositas dan tingkat alirannya rendah, yang memungkinkan membasahi serat dengan baik dan mencegah ketidakberaturan serat selama pemrosesan. 3) Ketidakstabilan rendah. 4) Tingkat penyusutan rendah yang mengurangi kecenderungan mendapatkan tegangan geser yang besar ikatan antara epoksi dan penguatnya. 5) Tersedia lebih dari 20 tingkatan untuk memenuhi sifat spesifik dan kebutuhan pengolahan. Resin epoksi pada Gambar 2.8 memiliki karakteristik yang langsung ditunjukan dalam hubungan antara ciri struktur :  Tahan terhadap panas  Daya adhesive baik  Tahan korosi  Harga relative lebih tinggi dari resin Poliester Gambar 2.8 Resin Epoksi (Sumber : https://www.glasplies.co.uk)

(50) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 33 2.5 Tinjauan Pustaka Siregar (2018) mengkaji“ unjuk kerja model kincir angin petani garam sumenep dengan tiga variasi jumlah sudu “. Hasil penelitian menunjukan bahwa kincir angin dengan variasi 4 sudu menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 20,42 % pada tip speed ratio optimal 3,3101. Kincir angin dengan variasi 3 sudu menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 19,42 % pada tip speed ratio optimal 3,7932 dan kincir angin dengan variasi 2 sudu menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 16 % pada tip speed ratio optimal 4,2557. Dengan demikian dapat ditarik kesimpulan bahwa kincir angin model petani garam di sumenep dengan variasi 4 sudu menghasilkan unjuk kerja terbaik diantara ketiga variasi. Yerikho (2016) meneliti“ Unjuk kerja kincir angin poros horisontal 2 sudu diameter 1 meter berbahan komposit dengan lebar maksimal 10 sentimeter dari pusat poros “. Hasil penelitian terhadap kincir angin poros horisontal 2 sudu adalah a) daya terbesar yang dihasilkan dari kincir angin yaitu 23,08 watt pada torsi 0,64 N.m dengan kecepatan angin 9 m/s. b) Torsi terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin 0,7 N.m pada kecepatan putar kincir 398 rpm terjadi pada kecepatan angin 9 m/s. c) Koefisien daya tertinggi yang didapatkan 13,02 % pada tsr 3,9 dengan kecepatan angin 7 m/s. d) tip speed ratio tertinggi yang didapatkan 4,8 pada kecepatan putar kincir 629 rpm terjadi pada kecepatan angin 7m/s. Wijayanto (2016) mengkaji “ unjuk kerja angin propeller tiga sudu berbahan komposit dengan posisi lebar maksimal sudu 10 sentimeter dari pusat poros “. Hasil penelitian kincir angin menunjukan bahwa dengan kecepatan angi 7 m/s didapatkan koefisien daya yang lebih besar daripada ketika kecepatan angin 8 dan 9,5 m/s. Koefisien daya tertinggi yang didapat yaitu sebesar 19,6 % pada tsr 3,6 dengan kecepatan angin 7 m/s. pada kecepatan angin 9,5 m/s, torsi terbesar yang dihasilkan oleh kincir angin yaitu 0,9 N.m dengan kecepatan putar kincir 465 rpm. Pada kecepatan angin 9,5 m/s, daya terbesar yang dapat dihasilkan dari kincir angin yaitu 44,88 watt dengan torsi 0,77 N.m

(51) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 34 Jiang (2017) meneliti“ unjuk kerja kincir angin poros horisontal empat sudu, berbahan pvc 8 inchi, diameter 1m, lebar maksimal sudu 14 cm berjarak 20 cm dari sumbu poros “. Dari hasil penelitian ini, kincir angin pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s, menghasilkan koefisien daya mekanis maksimal sebesar 18,15 % pada tip speed ratio 2,54 dengan daya output sebesar 46,37 W dan torsi sebesar 1,11 N.m. Kincir angin dengan variasi kecepatan angin 7,2 m/s, menghasilkan koefisien daya mekanis maksimal sebesar 25,08 % pada tip speed ratio 2,47 dengan daya output sebesar 43,38 W dan torsi sebesar 1,22 N.m. Kincir angin dengan variasi kecepatan angin 6,1 m/s, menghasilkan koefisien daya output sebesar 23,19 W dan Torsi sebesar 1,17 N.m. Dari ketiga variasi kecepatan angin yang telah diteliti, dapat disimpulkan bahwa putaran kincir angin pada variasi kecepatan angin 7,2 m/s memiliki nilai koefisien daya mekanis maksimal dan tip speed ratio paling tinggi.

(52) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Langkah kerja dalam penelitian yang penulis laksanakan tersaji dalam diagram alur di bawah ini. Gambar 3.1 Diagram alir penelitian kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu berbahan komposit 35

(53) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 36 3.2 Objek Penelitian Objek penelitian ini adalah kincir angin poros horizontal 2, 3, 4 sudu diameter 110 cm berbahan komposit dengan lebar maksimum 11 cm dan 20 cm pada posisi pangkal sudu dari pusat poros, yaitu campuran antara resin poliester dan serat fiberglass sebagai fasa penyusun kompositnya. Campuran tersebut memiliki perannya masing-masing, polyester sebagai matriksnya dan serat fiberglass sebagai reinforced. 3.3 Alat dan Bahan 3.3.1 Alat Alat yang digunakan dalam penelitian tugas akhir dengan bahan komposit ini antara lain : 1. Sudu kincir angin Sudu kincir angin yang ditunjukan pada Gambar 3.2 akan menerima sapuan angin sehingga nantinya berawal dari sudu inilah energi angin diubah menjadi energi listrik. Sudu kincir angin pada penelitian ini berjumlah 4, jenis propeler dan terbuat dari bahan komposit yaitu poliester dan serat fiberglass. Dimensi dari kincir angin yang dipakai yaitu memiliki radius 55 cm, lebar pangkal 11 cm dan lebar ujung sudu 4,5 cm Gambar 3.2 Sudu Kincir Angin

(54) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 37 2. Dudukan sudu (Rotor hub) Rotor hub yang ditunjukan pada Gambar 3.3 merupakan bagian dari rotor yang berfungsi menghubungkan sudu-sudu dengan shaft (poros) utama. Komponen ini juga berfungsi mengatur sudut kemiringan sudu sesuai keingiinan peneliti. Rotor hub disini berupa piringan aluminium dengan tebal 4 cm berbentuk persegi 12 dan masing-masing sisi memiliki lubang baut, sudut kemiringan diatur dengan sambungan L-plat yang menghubungkan sudu dengan rotor hub Gambar 3.3 Rotor Hub 3. Anemometer Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Alat ini diletakkan didepan kincir angin. Anemometer ditunjukkan pada Gambar 3.4.

(55) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 38 Gambar 3.4 Anemometer 4. Takometer Takometer (tachometer) adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan putar poros kincir angin. Jenis yang digunakan adalah digital light takometer. Takometer ditunjukkan pada Gambar 3.5. Gambar 3.5 Takometer

(56) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 39 5. Timbangan Digital Merupakan alat atau komponen yang berfungsi untuk mengetahui beban pada generator saat poros kincir berputar. Timbangan digital ditunjukan pada Gambar 3.6. Gambar 3.6 Timbangan digital 6. Generator Generator yang ditunjukan pada gambar 3.7 adalah alat untuk mengubah energi mekanis menjadi energi listrik sehingga melalui generator ini nantinya daya listrik yang dihasilkan oleh kincir angin dapat diketahui

(57) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 40 Gambar 3.7 Generator 7. Fan Blower Fan Blower adalah alat yang digunakan untuk menciptakan hembusan angin dengan kecepatan tertentu. Fan Blower yang digunakan selama penelitian digerakan oleh motor listrik berdaya 11,000 kW dan dihubungkan menggunakan transmisi sabuk dan puli. Fan Blower ditunjukkan pada Gambar 3.8. Gambar 3.8 Fan Blower

(58) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 41 8. Voltmeter Voltmeter merupakan komponen yang berfungsi untuk mengetahui dan mengukur tegangan yang dihasilkan kincir angin tersebut. Ditunjukan pada Gambar 3.9. Gambar 3.9 Voltmeter 9. Amperemeter Amperemeter merupakan komponen untuk mengetahui dan mengukur besarnya kuat arus yang dihasilkan oleh kincir angin tersebut. Ditunjukan pada Gambar 3.10. Gambar 3.10 Amperemeter

(59) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 42 10. Pembebanan Pembebanan yang dilakukan dengan menggunakan lampu bermaksud untuk mengetahui performa kincir angin. Variasi rang voltase lampu yang diberikan bermaksud supaya datayang dihasilkan lebih bervariasi. Skema beban lampu ditunjukan pada Gambar 3.11. Gambar 3.11 skema pembebanan lampu 3.3.2 Bahan 1. Resin Poliester Merupakan resin cair dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas saat pengesetan, sehingga tidak perlu diberi tekananuntuk pencetakan. Poliester memiliki kekuatan mekani yang cukup bagus, ketahanan terhadap bahan kimia, selain itu harganya relatif cukup murah. Resin Poliester ditunjukan pada Gambar 3.12.

(60) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 43 Gambar 3.12 Resin Poliester 2. Katalis (Hardener) Katalis /Hardener adalah suatu zat yang dapat mempercepat atau memperlambat reaksi. Katalis sengaja ditambahkan dalam jumlah sedikit ke dalam suatu sistem reaksi untuk mempercepat reaksi. Katalis ditunjukan pada Gambar 3.13. Gambar 3.13 Katalis / Hardener

(61) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 44 3. Fiberglass Fiberglass yang ditunjukan pada Gambar 3.14 adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis sekitar 0,005 mm – 0,01. Serat ini dapat dipintal menjadi benang atau ditenun menjadi kain, yang kemudian diselimuti dengan resin sehingga menjadi bahan yang kuat dan tahan korosi. Gambar 3.14 Serat kaca (fiberglass) 4. Alumunium Foil Alumunium foil adalah bahan berupa lembaran logam alumunium yang padat dan tipis. Pada penelitian ini, alumunium foil digunakan melapisi pipa PVC sebelum mendapat sapuan resin poliester. Alumunium foil ditunjukan pada Gambar 3.15.

(62) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 45 Gambar 3.15 Alumunium foil 5. Pipa PVC 8 inchi Pipa PVC 8 inchi digunakan sebagai pembuat mal cetakan pada saat pembuatan kincir dengan desain yang diinginkan peneliti. Pipa PVC ditunjukan pada Gambar 3.16 Gambar 3.16 Pipa PVC 8 inci

(63) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 46 6. Kuas Cat Kuas cat dalam penelitian ini digunakan sebagai alat sapuan resin polyester pada mal cetakan yang sudah terlapisi fiber. Kuas cat ditunjukan pada Gambar 3.17. Gambar 3.17 Kuas Cat 3.4 Desain Kincir Angin Desain kincir angin yang peneliti pilih memilik penampang silinder dari potongan pipa pvc 8 inchi. Posisi paling lebar sebagai penangkap angin berada 11,5 cm diatas pusat poros. Lebar ujung sudu 4,5 cm. Seperti ditunjukan pada Gambar 3.18 dan 3.19.

(64) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 47 Gambar 3.18 Dimensi kincir angin dalam penelitian, ukuran dalam satuan milimeter Gambar 3.19 Skematik dimensi kincir angin 3.5 Pembuatan Sudu Kincir Angin Dalam Proses Pembuatan sudu dilakukan dengan beberapa langkah, langkahlangkah sebagai berikut : A. Pembuatan cetakan 1) Membuat mal dengan kertas

(65) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 48 Ini cukup penting karena ini dasar dari proses pembuatan sudu kincir angin. Pembuatan mal dengan kertas akan lebih memudahkan peneliti daripada langsung membuat langsung pada pipa. Mal yang telah dibuat digunakan untuk mencetak mal pada pipa wavin 8 inchi. 2) Pemotongan pipa PVC 8 inchi sesuai dengan mal kertas Pada langkah ini, pipa PVC 8 inchi yang memilik panjang 50 cm dipotong menjadi 3 bagian. Setelah terpotong menjadi 3 bagian, tempelkan mal dari kertas pada permukaan luar pipa yang sudah dipotong tandai dengan garis memakai pensil atau spidol. Usahakan mal yang dibuat lebih besar diameter dari desain asli sudu agar saat proses finishing hanya tinggal mengurangi sudu dan tidak mengulang membuat sudu tersebut. Setelah gambaran dari mal terbuat, potong pipa sesuai gambaran mal tersebut dengan menggunakan gergaji besi atau gerinda tangan (serkel). 3) Menghaluskan pipa Amati hasil potongan pipa tersebut apakah sesuai dengan mal yang diinginkan. Dalam tahap ini apabila potongan tidak sesuai dengan mal maka potongan pipa harus sedikit dimodifikasi ditambahi atau mungkin jika perlu harus memotong kembali pipa 8 inchi. Masing-masing model dibuat 2 spesimen agar mempermudah proses pembuatan atau pencetakan sudu nantinya. B. Pembuatan sudu kincir angin 1) Pelapisan cetakan pipa Potongan pipa yang sudah siap harus dilapisi dengan oli atau minyak pada bagian dalam lengkungan pipa lalu di tutupi dengan menggunakan alumunium foil. Pelapisan dengan penutupan pipa tersebut berguna untuk mempermudah dalam proses pelepasan campuran resin yang sudah kering nantinya.

(66) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 49 2) Pencampuran poliester / resin dengan hardener /katalis. Sebelum langkah selanjutnya, campurkan terlebih dahulu resin dengan katalis, dengan perbandingan 1kg resin dengan 10 ml katalis (bisa disesuaikan sendiri). Karena semakin banyak campuran katalis pada adonan tersebut maka akan semakin cepat mengering dan mengeras campurannya. Adapun kekurangan campuran katalis yang berlebih membuat cetakan pipa bisa mengalami pelengkungan dan dapat mempengaruhi proses hasil untuk cetakan berikutnya. 3) Pembuatan atau pencetakan sudu Proses pembuatan sudu dengan menggunakan komposit yang terdiri dari poliester resin, katalis dan fiberglass harus dilakukan dengan cepat, karena ketika poliester resin sudah tercampur dengan katalis maka adonan tersebut akan cepat mengering dan mengeras. Pada lapisan ini dibutuhkan 4 lembar fiberglass dan disetiap lembar fiberglass mendapatkan sapuan/ olesan adonan poliester resin pada bagian bawah dan atas lembaran fiberglass agar berat dan kekuatan dari komposit tersebut sesuai dengan desain yang diharapkan. Adapun langkah-langkah pembuatan sudu dari komposit : a. Oleskan campuran poliester resin dengan katalis tersebut pada alumunium foil yang sudah ditempelkan lembaran serat fiberglass pada atas lengkungan dalam cetakan pipa. b. Lalu tempelkan kembali serat fiberglass tersebut dan kembali berikan campuran poliester resin dan katalis, ulang proses tersebut hingga mencapai 4 lapisan serat fiberglass. c. Setelah mencapai 4 lapisan serat fiberglass dan tentunya diolesi lagi dengan campuran resin dengan katalis tadi. Tutup dengan potongan pipa yang satunya dengan model yang sama dan sudah dilapisi dengan aluminium foil tentunya dibagian lengkungan pipa luar. d. Ulang proses sebelumnya untuk membuat sudu selanjutnya.

(67) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 50 4) Pengeringan dan finishing sudu Setelah proses pembuatan telah selesai, keringkan sudu dibawah matahari agar sudupun lebih cepat kering. Jemur kira-kira 2-3 hari. Kemudian apabila sudu sudah kering, potong dengan gerinda tangan / serkel sesuai dengan mal pipa sesuai dengan mal pipa pada bagian paling dasar dan rapikan dengan amplas jika masih kurang sesuai dengan mal pipa. 3.6 Waktu Penelitian Proses pembuatan kincir angin berbahan material komposit ini dilakukan pada semester ganjil tahun ajaran hingga pergantian semester ganjil ke genap 2017/2018. Sedangkan pengambilan data, pengolahan hasil, serta pembuatan analisis juga pembahasan dilakukan pada pertengahan semester genap tahun ajaran 2017/2018. Pembuatan penelitian dan pengambilan data dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 3.7 Variabel Penelitian dan Variabel Ukur A. Variabel Penelitian 1. Variasi jumlah sudu 2. Variasi kecepatan angin B. Variabel Ukur Variable ukur yang dilakukan pada penelitian kincir angin berbahan komposit ini adalah 1. Kecepatan Angin 2. Kecepatan Putar Poros Kincir Angin 3. Gaya pengimbang 4. Tegangan output Generator 5. Arus Output Generator

(68) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 51 3.8 Parameter yang diukur 1. Daya Angin 2. Daya Kincir 3. Daya Listrik 4. Kecepatan Sudut 5. Torsi 6. Cp (koefisien daya) 7. tsr (tip speed ratio) 3.9 Langkah penelitian Gambar 3.20 Skema pengambilan data Gambar 3.20 menunjukan rosedur pengambilan data yang dilakukan oleh peneliti yaitu dengan memasangkan sistem kincir angin yang dapat beroperasi sebagai pembangkit listrik di depan blower yang sudah ditentukan range kecepatan anginnya. Penulis akan melakukan variasi kecepatan angin untuk mendapatkan karakteristik kincir angin propeller yang berjumlah 2,3, dan 4 yang akan diteliti. Sebagai langkah penelitian untuk pengambilan data, dilakukan dengan cara sebagai berikut :

(69) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 52 A. Langkah awal dari percobaan yaitu mempersiapkan alat-alat penunjang pengambilan data seperti tibngan, takometer, multitester, anemometer, beban lampu, obeng, terminal dan sudu Kincir Angin B. Memasang anemometer didepan blower lalu menentukan jarak antara kincir angin dengan blower yang arahnya tegak lurus agar berada pada range kecepatan angin yang diinginkan untuk pengambilan data. C. Memasang timbangan yang posisinya tegak lurus yang dihubungkan dengan lengan generator. D. Memasang sudu Kincir angin E. Memasang Multitester untuk mengukur tegangan dan arus generator, kemudian dihubungkan dengan beban lampu. F. Setelah semua terpasang dan sudah siap maka blower dinyalakan G. Posisi kincir angin dikalibrasi kembali dan apabila sudah memenuhi rang kecepatan angin yang ditentukan, maka pengambilan data dapat dilakukan. H. Awal pengambilan data dilakukan dengan beban lampu nol atau tanpa beban. Dilakukan dengan 12 variasi lampu dan simulasi dengan pencatatan data kecepatan angin, putaran rotor yaitu dengan mengarahkan takometer yang tegak lurus denagn casing generator, gaya pengimbang, tegangan keluar generator, dan arus keluaran generator. I. Langkah tersebut diulang sampai mendapatkan beban maksimum pada setiap variasi kecepatan angin (pengambilan data dilakukan dengan 2 variasi kecepatan angin yang berbeda) dan jumlah sudu yang berbeda.

(70) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAAN 4.1 Data Hasil Penelitian Hasil dari pengujian kincir angin yang meliputi kecepatan angin (v), kecepatan putar poros kincir angin ( n ), gaya pengimbang ( n ), tegangan ( V ), dan arus ( A ) disajikan pada Tabel 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6. Pengambilan data kincir angin dengan variasi kecepatan angin dari blower 7 m/s dan 5 m/s. Tabel 4.1 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s dengan jumlah sudu 4 No Beban 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Berat kg 0,02 0,14 0,17 0,20 0,21 0,22 0,25 0,27 0,27 0,29 0,32 0,33 0,35 Kecepatan Poros rpm 479 436 432 414 402 392 389 378 360 354 341 308 303 53 Tegangan volt (v) 33,8 33,3 32,8 32,3 31,8 31,3 30,8 30,3 29,8 29,3 28,8 28,3 27,8 Kuat Arus ampere (I) 0,00 0,28 0,40 0,50 0,59 0,67 0,75 0,82 0,89 0,95 1,01 1,07 1,13

(71) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 54 Tabel 4.2 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s dengan jumlah sudu 4 No Beban 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Berat kg 0,07 0,10 0,13 0,14 0,12 0,15 0,15 0,15 0,16 0,18 0,18 0,17 0,17 Kecepatan Poros rpm 331 311 307 301 281 277 273 262 256 239 225 212 203 Tegangan volt (v) 28,2 27,7 27,2 26,7 26,2 25,7 25,2 24,7 24,2 23,7 23,2 22,7 22,2 Kuat Arus ampere (I) 0,00 0,11 0,17 0,22 0,26 0,29 0,32 0,35 0,39 0,42 0,45 0,47 0,50 Tabel 4.3 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s dengan jumlah sudu 3 No Beban 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Berat kg 0,08 0,09 0,13 0,15 0,16 0,16 0,17 0,19 0,19 0,20 0,20 0,20 0,23 Kecepatan Poros rpm 459 441 431 406 394 388 380 372 355 342 332 295 273 Tegangan volt (v) 31,8 31,3 30,8 30,3 29,8 29,3 28,8 28,3 27,8 27,3 26,8 26,3 25,8 Kuat Arus ampere (I) 0,00 0,07 0,18 0,25 0,29 0,34 0,39 0,43 0,47 0,51 0,54 0,58 0,61

(72) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 55 Tabel 4.4 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s dengan jumlah sudu 3 No Beban 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Berat kg 0,05 0,06 0,07 0,10 0,11 0,10 0,11 0,12 0,12 0,13 0,14 0,14 0,14 Kecepatan Poros rpm 384 363 355 353 349 343 342 325 319 308 300 298 290 Tegangan volt (v) 30,5 30,0 29,5 29,0 28,5 28,0 27,5 27,0 26,5 26,0 25,5 25,0 24,5 Kuat Arus ampere (I) 0,00 0,05 0,09 0,11 0,13 0,16 0,17 0,19 0,20 0,21 0,23 0,24 0,26 Tabel 4.5 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s dengan jumlah sudu 2 No Beban 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Berat kg 0,09 0,12 0,12 0,13 0,14 0,15 0,17 0,17 0,17 0,20 0,21 0,21 Kecepatan Poros rpm 571 533 531 519 515 505 488 465 435 422 417 401 Tegangan Kuat Arus volt (v) ampere (I) 43,5 0,00 43,0 0,13 42,5 0,17 42,0 0,22 41,5 0,26 41,0 0,30 40,5 0,33 40,0 0,37 39,5 0,40 39,0 0,43 38,5 0,46 38,0 0,49

(73) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 56 Tabel 4.6 Hasil dari pengambilan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s dengan jumlah sudu 2 No Beban 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Berat kg 0,08 0,09 0,09 0,10 0,10 0,10 0,10 0,11 0,11 0,11 0,11 0,12 Kecepatan Poros rpm 412 400 380 373 365 346 339 333 329 324 318 310 Tegangan Kuat Arus volt (v) ampere (I) 33,8 0,00 33,3 0,03 32,8 0,05 32,3 0,06 31,8 0,07 31,3 0,08 30,8 0,09 30,3 0,10 29,8 0,11 29,3 0,12 28,8 0,13 28,3 0,13 4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan Langkah langkah perhitungan dapat dilihat pada contoh sampel yang diambil dari tabel di atas, dengan menggunakan asumsi untuk mempermudah dalam pengolahan data sebagai berikut : a) Percepatan gravitasi Bumi = 9,81 m/s2 b) Massa jenis udara = 1,18 kg/m3 4.2.1 Perhitungan Daya Angin Sampel data untuk contoh perhitungan daya angin diambil dari Tabel 4.1, pada baris 6. Daya yang dihasilkan oleh angin pada kincir angin dengan Massa Jenis Udara (ρ) = 1,18 kg/m3 dan Luas Penampang (A) = 0.95 m2. Maka dapat dicari dengan menggunakan persamaan (4), sebagai berikut :

(74) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 57 Pin = ½ ρ A v3 = ½ . 1,18 . 0,950 . 73 = 192,25 W 4.2.2 Perhitungan Torsi Sampel data untuk perhitungan torsi diambil dari Tabel 4.1, pada baris 6. Torsi yang dihasilkan oleh kincir angin dengan gaya pengimbang (F) = 2,16 N dan jarak lengan (l) torsi ke poros sebesar 0,27 m. Maka dapat dicari dengan menggunakan persamaan (5), sebagai berikut : T = F. l = 2,16 . 0,27 = 0,58 N.m 4.2.3 Perhitungan Daya Kincir Sampel data untuk perhitungan Daya Mekanis diambil dari Tabel 4.1, pada baris 6. Daya Mekanis kincir dengan putaran poros (n) sebesar 392 rpm, dan torsi dari perhitungan yang telah dilakukan sebelumnya pada sub bab 4.2.2 sebesar 0,58 N.m, Maka dapat dicari dengan menggunakan persamaan (7), sebagai berikut : Pout = T . ω = 0,58 . 𝝅𝒏 𝟑𝟎

(75) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 58 = 0,58 . 𝝅 𝟑𝟗𝟐 𝟑𝟎 = 23,91 W Sampel data untuk perhitungan Daya Listrik diambil dari Tabel 4.1, pada baris 6. Daya Listrik kincir dengan Tegangan (V) sebesar 31,30 volt dan torsi kuat arus (I) sebesar 0,67 ampere, Maka dapat dicari dengan menggunakan persamaan (8), sebagai berikut : Plistrik = V. I = 31,30 . 0,67 = 20,97 W 4.2.4 Perhitungan Koefisen Daya (Cp) Sampel data untuk perhitungan koefisien daya (Cp) diambil dari Tabel 4.1, pada baris 6. Daya angin pada sub bab 4.2.1 sebesar 192,25 W dan daya mekanis yang dihasilkan oleh kincir angin pada sub bab 4.2.3 sebesar 23,91 W. Maka dapat dicari dengan menggunakan persamaan (9), sebagai berikut : Cp = = 𝑷𝒐𝒖𝒕 𝑷𝒊𝒏 𝟐𝟑,𝟗𝟏 𝟏𝟗𝟐,𝟐𝟓 = 12,44

(76) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 59 4.2.5 Perhitungan Tip Speed Ratio Sampel data untuk perhitungan tip speed ratio diambil dari Tabel 4.1, pada baris 6. tip speed ratio dengan putaran poros kincir angin sebesar 392 rpm, jari-jari kincir angin (r) = 0,55 m dan kecepatan angin sebesar 7 m/s. Maka dapat dicari dengan menggunakan persamaan (11), sebagai berikut : tsr = = 𝟐 .𝝅 .𝒓 .𝒏 𝟔𝟎 . 𝟕 𝟐 . 𝟑,𝟏𝟒 . 𝟎,𝟓𝟓 . 𝟑𝟗𝟐 = 3,23 𝟔𝟎 . 𝟕 4.3 Data Hasil Perhitungan Parameter yang diperoleh dari penelitian diolah dengan menggunakan software Microsoft Excell untuk menampilkan grafik hubungan antara putaran rotor dengan torsi yang dihasilkan, grafik hubungan koefisen daya dengan tip speed ratio, grafik hubungan antara daya dengan torsi yang dihasikan untuk dua variasi kecepatan angin.

(77) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(78) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4.7 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s bersudu 4 Koefisien Daya Mekanis (Cp Mekanis) Koefisien Daya Listrik (Cp Listrik) % % Putaran Kincir Gaya Pengimbang Tegangan (v) Arus (I) Kecepatan Angin Gaya Torsi Kecepatan Sudut (ω) Daya Angin (Pin) Daya Mekanis (Pout) Daya Listrik rpm kg volt a m/s N n.m rad/s watt watt watt 1 479 0,02 33,8 0,00 7 0,20 0,05 50,14 192,25 2,66 0,00 3,94 1,38 0,00 2 436 0,14 33,3 0,28 7 1,37 0,37 45,63 192,25 16,92 9,32 3,59 8,80 4,85 3 432 0,17 32,8 0,40 7 1,67 0,45 45,22 192,25 20,36 13,12 3,55 10,59 6,82 4 414 0,2 32,3 0,50 7 1,96 0,53 43,33 192,25 22,95 16,15 3,41 11,94 8,40 5 402 0,21 31,8 0,59 7 2,06 0,56 42,08 192,25 23,40 18,76 3,31 12,17 9,76 6 392 0,22 31,3 0,67 7 2,16 0,58 41,03 192,25 23,91 20,97 3,23 12,44 10,91 7 389 0,25 30,8 0,75 7 2,45 0,66 40,72 192,25 26,96 23,10 3,20 14,02 12,02 8 378 0,27 30,3 0,82 7 2,65 0,72 39,56 192,25 28,29 24,85 3,11 14,72 12,92 9 360 0,27 29,8 0,89 7 2,65 0,72 37,68 192,25 26,95 26,52 2,96 14,02 13,80 10 354 0,29 29,3 0,95 7 2,84 0,77 37,05 192,25 28,46 27,84 2,91 14,80 14,48 11 341 0,32 28,8 1,01 7 3,14 0,85 35,69 192,25 30,25 29,09 2,81 15,74 15,13 12 308 0,33 28,3 1,07 7 3,24 0,87 32,24 192,25 28,18 30,28 2,53 14,66 15,75 13 303 0,35 27,8 1,13 7 3,43 0,93 31,71 192,25 29,40 31,41 2,49 15,29 16,34 No tsr 60

(79) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4.8 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s bersudu 4 Daya Listrik Koefisien Daya Listrik (Cp Listrik) % % Putaran Kincir Gaya Pengimbang Tegangan (v) Arus (I) Kecepatan Angin Gaya Torsi Kecepatan Sudut (ω) rpm kg volt a m/s N n.m rad/s watt watt watt 1 331 0,07 28,2 0,00 5 0,69 0,19 34,64 70,06 6,42 0,00 3,81 9,17 0,00 2 311 0,10 27,7 0,11 5 0,98 0,26 32,55 70,06 8,62 3,05 3,58 12,31 4,35 3 307 0,13 27,2 0,17 5 1,28 0,34 32,13 70,06 11,06 4,62 3,54 15,79 6,60 4 301 0,14 26,7 0,22 5 1,37 0,37 31,50 70,06 11,68 5,87 3,47 16,67 8,38 5 281 0,12 26,2 0,26 5 1,18 0,32 29,41 70,06 9,35 6,81 3,24 13,34 9,72 6 277 0,15 25,7 0,29 5 1,47 0,40 28,99 70,06 11,52 7,45 3,19 16,44 10,64 7 273 0,15 25,2 0,32 5 1,47 0,40 28,57 70,06 11,35 8,06 3,14 16,20 11,51 8 262 0,15 24,7 0,35 5 1,47 0,40 27,42 70,06 10,90 8,65 3,02 15,55 12,34 9 256 0,16 24,2 0,39 5 1,57 0,42 26,79 70,06 11,36 9,44 2,95 16,21 13,47 10 239 0,18 23,7 0,42 5 1,77 0,48 25,02 70,06 11,93 9,95 2,75 17,02 14,21 11 225 0,18 23,2 0,45 5 1,77 0,48 23,55 70,06 11,23 10,44 2,59 16,03 14,90 12 212 0,17 22,7 0,47 5 1,67 0,45 22,19 70,06 9,99 10,67 2,44 14,26 15,23 13 203 0,17 22,2 0,50 5 1,67 0,45 21,25 70,06 9,57 11,10 2,34 13,66 15,84 No Daya Mekanis (Pout) Koefisien Daya Mekanis (Cp Mekanis) Daya Angin (Pin) tsr 61

(80) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4.9 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s bersudu 3 Daya Listrik Koefisien Daya Listrik (Cp Listrik) % % Putaran Kincir Gaya Pengimbang Tegangan (v) Arus (I) Kecepatan Angin Gaya Torsi Kecepatan Sudut (ω) rpm kg volt a m/s N n.m rad/s watt watt watt 1 459 0,08 31,8 0,00 7 0,78 0,21 48,04 192,25 10,18 0,00 3,78 5,30 0,00 2 441 0,09 31,3 0,07 7 0,88 0,24 46,16 192,25 11,00 2,19 3,63 5,72 1,14 3 431 0,13 30,8 0,18 7 1,28 0,34 45,11 192,25 15,53 5,54 3,55 8,08 2,88 4 406 0,15 30,3 0,25 7 1,47 0,40 42,49 192,25 16,88 7,58 3,34 8,78 3,94 5 394 0,16 29,8 0,29 7 1,57 0,42 41,24 192,25 17,48 8,64 3,24 9,09 4,50 6 388 0,16 29,3 0,34 7 1,57 0,42 40,61 192,25 17,21 9,96 3,19 8,95 5,18 7 380 0,17 28,8 0,39 7 1,67 0,45 39,77 192,25 17,91 11,23 3,13 9,32 5,84 8 372 0,19 28,3 0,43 7 1,86 0,50 38,94 192,25 19,59 12,17 3,06 10,19 6,33 9 355 0,19 27,8 0,47 7 1,86 0,50 37,16 192,25 18,70 13,07 2,92 9,73 6,80 10 342 0,20 27,3 0,51 7 1,96 0,53 35,80 192,25 18,96 13,92 2,81 9,86 7,24 11 332 0,20 26,8 0,54 7 1,96 0,53 34,75 192,25 18,41 14,47 2,73 9,58 7,53 12 295 0,20 26,3 0,58 7 1,96 0,53 30,88 192,25 16,36 15,25 2,43 8,51 7,93 13 273 0,23 25,8 0,61 7 2,26 0,61 28,57 192,25 17,41 15,74 2,25 9,05 8,19 No Daya Mekanis (Pout) Koefisien Daya Mekanis (Cp Mekanis) Daya Angin (Pin) tsr 62

(81) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4.10 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s bersudu 3 Daya Listrik Koefisien Daya Listrik (Cp Listrik) % % Putaran Kincir Gaya Pengimbang Tegangan (v) Arus (I) Kecepatan Angin Gaya Torsi Kecepatan Sudut (ω) rpm kg volt a m/s N n.m rad/s watt watt watt 1 384 0,05 30,50 0,00 5 0,49 0,13 40,19 70,06 5,32 0,00 4,42 7,60 0,00 2 363 0,06 30,00 0,05 5 0,59 0,16 37,99 70,06 6,04 1,50 4,18 8,62 2,14 3 355 0,07 29,50 0,09 5 0,69 0,19 37,16 70,06 6,89 2,66 4,09 9,83 3,79 4 353 0,10 29,00 0,11 5 0,98 0,26 36,95 70,06 9,79 3,19 4,07 13,97 4,55 5 349 0,11 28,50 0,13 5 1,08 0,29 36,53 70,06 10,64 3,71 4,02 15,19 5,29 6 343 0,10 28,00 0,16 5 0,98 0,26 35,90 70,06 9,51 4,48 3,95 13,57 6,39 7 342 0,11 27,50 0,17 5 1,08 0,29 35,80 70,06 10,43 4,68 3,94 14,89 6,67 8 325 0,12 27,00 0,19 5 1,18 0,32 34,02 70,06 10,81 5,13 3,74 15,43 7,32 9 319 0,12 26,50 0,20 5 1,18 0,32 33,39 70,06 10,61 5,30 3,67 15,15 7,56 10 308 0,13 26,00 0,21 5 1,28 0,34 32,24 70,06 11,10 5,46 3,55 15,84 7,79 11 300 0,14 25,50 0,23 5 1,37 0,37 31,40 70,06 11,64 5,87 3,46 16,62 8,37 12 298 0,14 25,00 0,24 5 1,37 0,37 31,19 70,06 11,57 6,00 3,43 16,51 8,56 13 290 0,14 24,50 0,26 5 1,37 0,37 30,35 70,06 11,26 6,37 3,34 16,07 9,09 No Daya Mekanis (Pout) Koefisien Daya Mekanis (Cp Mekanis) Daya Angin (Pin) tsr 63

(82) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4.11 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 7 m/s bersudu 2 Daya Listrik Koefisien Daya Listrik (Cp Listrik) % % Putaran Kincir Gaya Pengimbang Tegangan (v) Arus (I) Kecepatan Angin Gaya Torsi Kecepatan Sudut (ω) rpm kg volt a m/s N n.m rad/s watt watt watt 1 571 0,09 43,5 0,00 7 0,88 0,24 59,76 192,25 14,25 0,00 4,70 7,41 0,00 2 533 0,12 43,0 0,13 7 1,18 0,32 55,79 192,25 17,73 5,59 4,39 9,22 2,91 3 531 0,12 42,5 0,17 7 1,18 0,32 55,58 192,25 17,67 7,23 4,37 9,19 3,76 4 519 0,13 42,0 0,22 7 1,28 0,34 54,32 192,25 18,70 9,24 4,27 9,73 4,81 5 515 0,14 41,5 0,26 7 1,37 0,37 53,90 192,25 19,99 10,79 4,24 10,40 5,61 6 505 0,15 41,0 0,30 7 1,47 0,40 52,86 192,25 21,00 12,30 4,16 10,92 6,40 7 488 0,17 40,5 0,33 7 1,67 0,45 51,08 192,25 23,00 13,37 4,02 11,96 6,95 8 465 0,17 40,0 0,37 7 1,67 0,45 48,67 192,25 21,92 14,80 3,83 11,40 7,70 9 435 0,17 39,5 0,40 7 1,67 0,45 45,53 192,25 20,50 15,80 3,58 10,66 8,22 10 422 0,20 39,0 0,43 7 1,96 0,53 44,17 192,25 23,40 16,77 3,47 12,17 8,72 11 417 0,21 38,5 0,46 7 2,06 0,56 43,65 192,25 24,28 17,71 3,43 12,63 9,21 12 401 0,21 38,0 0,49 7 2,06 0,56 41,97 192,25 23,35 18,62 3,30 12,14 9,69 No Daya Mekanis (Pout) Koefisien Daya Mekanis (Cp Mekanis) Daya Angin (Pin) tsr 64

(83) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Tabel 4.12 Hasil dari pengolahan data dengan kecepatan angin rata-rata 5 m/s bersudu 2 Daya Listrik Koefisien Daya Listrik (Cp Listrik) % % Putaran Kincir Gaya Pengimbang Tegangan (v) Arus (I) Kecepatan Angin Gaya Torsi Kecepatan Sudut (ω) rpm kg volt a m/s N n.m rad/s watt watt watt 1 412 0,08 33,8 0,00 5 0,78 0,21 43,12 70,06 9,14 0,00 4,75 13,04 0,00 2 400 0,09 33,3 0,03 5 0,88 0,24 41,87 70,06 9,98 1,00 4,61 14,24 1,43 3 380 0,09 32,8 0,05 5 0,88 0,24 39,77 70,06 9,48 1,64 4,38 13,53 2,34 4 373 0,10 32,3 0,06 5 0,98 0,26 39,04 70,06 10,34 1,94 4,30 14,76 2,77 5 365 0,10 31,8 0,07 5 0,98 0,26 38,20 70,06 10,12 2,23 4,20 14,44 3,18 6 346 0,10 31,3 0,08 5 0,98 0,26 36,21 70,06 9,59 2,50 3,99 13,69 3,57 7 339 0,10 30,8 0,09 5 0,98 0,26 35,48 70,06 9,40 2,77 3,90 13,41 3,96 8 333 0,11 30,3 0,10 5 1,08 0,29 34,85 70,06 10,15 3,03 3,84 14,49 4,32 9 329 0,11 29,8 0,11 5 1,08 0,29 34,44 70,06 10,03 3,28 3,79 14,32 4,68 10 324 0,11 29,3 0,12 5 1,08 0,29 33,91 70,06 9,88 3,52 3,73 14,10 5,02 11 318 0,11 28,8 0,13 5 1,08 0,29 33,28 70,06 9,70 3,74 3,66 13,84 5,34 12 310 0,12 28,3 0,13 5 1,18 0,32 32,45 70,06 10,31 3,68 3,57 14,72 5,25 No Daya Mekanis (Pout) Koefisien Daya Mekanis (Cp Mekanis) Daya Angin (Pin) tsr 65

(84) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 66 4.4 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasaan Data yang telah diperoleh dan diolah dengan menggunakan software Microsoft excel, kemudian data diolah kembali ke dalam bentuk grafik untuk mengetahui hubungan antara kecepatan putar poros kincir (rpm) dengan torsi (N.m), daya kincir dengan torsi dan koefisien daya kincir dengan tip speed ratio (tsr). Grafik yang disajikan untuk setiap variasi percobaan dapat dilihat pada grafik berikut ini beserta penjelasannya : 4.4.1 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Terhadap Torsi untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 7 m/s. Data dari Tabel 4.7, 4.9 dan 4.11 yang sudah diperoleh setelah melakukan perhitungan sebelumnya digunakan untuk membuat grafik hubungan antara putaran kincir, n (rpm) dan Torsi (N.m) yang dihasilkan oleh kincir angin. Dari Gambar 4.1, dapat disimpulkan bahwa beban berpengaruh terhadap kecepatan putar kincir. Bila beban yang diberikan pada kincir angin semakin besar, maka nilai torsi akan semakin besar, dan seiring bertambahnya nilai torsi maka kecepatan putar kincir angin akan semakin rendah (pelan) atau dengan kata lain hubungan antara putaran kincir dan torsi berbanding terbalik. Pada percobaan ini, kecepatan angin (v) yang digunakan 7 m/s, dapat menghasilkan putaran kincir tertinggi saat memasuki 571 rpm, pada torsi 0,25 N.m dengan jumlah 2 sudu pada saat tanpa pembebanan dan Torsi maksimal yang didapat 0,93 N.m pada putaran kincir memasuki 303 rpm dengan jumlah 4 sudu.

(85) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 67 700 Putaran Kincir (rpm) 600 500 400 300 Put. Kincir 4 Sudu 200 Put. Kincir 3 Sudu 100 Put. Kincir 2 Sudu 0 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 Torsi (N.m) Gambar 4.1 Grafik Hubungan putaran poros dan torsi kincir angin poros horizontal 2, 3, 4 sudu pada kecepatan angin 7 m/s. 4.4.2 Grafik Hubungan Antara Putaran Poros Terhadap Torsi untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 5 m/s. Data dari Tabel 4.8, 4.10 dan 4.12 yang sudah diperoleh setelah melakukan perhitungan sebelumnya digunakan untuk membuat grafik hubungan antara putaran kincir, n (rpm) dan Torsi (N.m) yang dihasilkan oleh kincir angin. Sama seperti variasi kecepatan angin 7 m/s, pada Gambar 4.2, dapat disimpulkan bahwa beban yang diberikan berpengaruh terhadap kecepatan putar kincir. Pada percobaan ini, kecepatan angin (v) yang digunakan 5 m/s, dapat menghasilkan putaran kincir tertinggi saat memasuki 412 rpm pada torsi 0,22 N.m dengan jumlah 2 sudu pada saat tanpa pembebanan dan Torsi Maksimal yang didapat 0,48 N.m pada putaran kincir memasuki 225 rpm dengan jumlah 4 sudu.

(86) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 68 450 400 Putaran Kincir (rpm) 350 300 250 200 Put. Kincir 4 Sudu 150 Put. Kincir 3 Sudu 100 Put. Kincir 2 Sudu 50 0 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 Torsi (N.m) Gambar 4.2 Grafik hubungan putaran poros dan torsi kincir angin poros horizontal 2, 3, 4 sudu pada kecepatan angin 5 m/s. 4.4.3 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis terhadap Torsi untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 7 m/s. Data dari Tabel 4.7, 4.9 dan 4.11 yang sudah diperoleh setelah melakukan perhitungan sebelumnya digunakan untuk membuat grafik hubungan antara Daya Kincir (Pout Mekanis) terhadap Torsi (N.m) yang dihasilkan oleh kincir angin. Dari Gambar 4.3, dapat disimpulkan bahwa torsi berpengaruh terhadap daya mekanis kincir. Bila nilai torsi semakin besar, maka nilai daya mekanis kincir akan semakin besar hingga mencapai titik tertinggi efisiensinya, dengan kata lain hubungan antara daya mekanis kincir terhadap torsi adalah berbanding lurus hingga titik efisiensi tertinggi. Pada percobaan ini, kecepatan angin (v) yang digunakan 7 m/s, nilai daya mekanis maksimal 30,25 watt pada saat memasuki torsi optimal 0.85 N.m dengan jumlah 4 sudu dan nilai torsi maksimal adalah 0,93 N.m dengan nilai daya kincir sebesar 29,40 watt dengan jumlah 4 sudu pula.

(87) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 69 35 30 Daya Mekanis (watt) 25 20 15 Daya Mekanis 4 Sudu 10 Daya Mekanis 3 Sudu 5 Daya Mekanis 2 Sudu 0 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 Torsi (N.m) Gambar 4.3 Grafik hubungan daya mekanis kincir (Pout) dan torsi kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 7 m/s. 4.4.4 Grafik Hubungan Antara Daya Mekanis terhadap Torsi untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 5 m/s. Data dari Tabel 4.8, 4.10 dan 4.12 yang sudah diperoleh setelah melakukan perhitungan sebelumnya digunakan untuk membuat grafik hubungan antara Daya Kincir (Pout Mekanis) terhadap Torsi (N.m) yang dihasilkan oleh kincir angin. Sama dengan variasi pada kecepatan kincir 7 m/s, pada Gambar 4.4 bila nilai torsi semakin besar, maka nilai daya kincir akan semakin besar hingga mencapai titik tertinggi efisiensinya. Pada percobaan ini, kecepatan angin (v) yang digunakan 5 m/s, nilai daya mekanis maksimal 11,93 watt pada saat memasuki nilai torsi maksimal 0,48 N.m dengan jumlah 4 sudu.

(88) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 70 14 Daya Mekanis (watt) 12 10 8 6 Daya Mekanis 4 Sudu 4 Daya Mekanis 3 Sudu 2 Daya Mekanis 2 Sudu 0 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 Torsi (N.m) Gambar 4.4 Grafik hubungan daya mekanis kincir (Pout) dan torsi kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 5 m/s. 4.4.5 Grafik Hubungan Antara Daya Listrik dan Torsi untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 7 m/s. Data dari Tabel 4.7, 4.9 dan 4.11 yang sudah diperoleh setelah melakukan perhitungan sebelumnya digunakan untuk membuat grafik hubungan antara Daya kincir (Pout Listrik) terhadap Torsi (N.m) yang dihasilkan oleh kincir angin. Dari Gambar 4.5, yang menunjukan Daya kincir listrik (Pout Listrik) dihasilkan kincir angin oleh ketiga variasi jumlah sudu, semakin besar torsi yang dihasilkan maka semakin besar pula daya yang dihasilkan oleh kincir. Pada percobaan ini, kecepatan angin (v) yang digunakan 7 m/s, nilai daya listrik maksimal 31,41 watt pada saat memasuki torsi maksimal 0,93 N.m dengan jumlah 4 sudu.

(89) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 71 35 30 Daya Listrik (watt) 25 20 15 Daya Listrik 4 Sudu 10 Daya Listrik 3 Sudu 5 Daya Listrik 2 Sudu 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 -5 Torsi (N.m) Gambar 4.5 Grafik hubungan daya listrik kincir dan torsi kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 7 m/s. 4.4.6 Grafik Hubungan Antara Daya Listrik dan Torsi untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 5 m/s. Data dari Tabel 4.7, 4.9 dan 4.11 yang sudah diperoleh setelah melakukan perhitungan sebelumnya digunakan untuk membuat grafik hubungan antara Daya Kincir (Pout Listrik) terhadap Torsi (N.m) yang dihasilkan oleh kincir angin. Sama dengan variasi 7 m/s, dari Gambar 4.6, yang menunjukan Daya kincir listrik (Pout Listrik) dihasilkan kincir angin oleh ketiga variasi jumlah sudu, dari data tersebut semakin besar torsi yang dihasilkan maka semakin besar pula daya yang dihasilkan oleh kincir. Pada percobaan ini, kecepatan angin (v) yang digunakan 5 m/s, nilai daya listrik maksimal 11,10 watt pada saat memasuki torsi maksimal 0.45 N.m dengan jumlah 4 sudu.

(90) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 72 12 10 Daya Listrik(watt) 8 6 4 Daya Listrik 4 Sudu 2 Daya Listrik 3 Sudu Daya Listrik 2 Sudu 0 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 -2 Torsi (N.m) Gambar 4.6 Grafik hubungan daya listrik kincir dan torsi kincir angin poros horizontal 2,3,4 sudu pada kecepatan angin 5 m/s. 4.4.7 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dan TSR untuk Kincir Angin Bersudu 2, 3, 4 dan Kecepatan Angin 5 m/s dan 7 m/s. Berdasarkan perhitungan masing-masing ketiga variasi jumlah sudu dan dua kecepatan pada tabel diatas, maka dapat dibuat grafik perbandingan Cp dengan tip speed ratio antara ketiga variasi jumlah sudu dan dua kecepatan. Dari Gambar 4.7 dapat diketahui bahwa pada variasi 4 sudu kincir angin ada pada kecepatan 5 m/s menghasilkan koefisien daya terbaik dibandingkan dengan dua variasi yang lain. Kincir angin variasi 4 sudu memiliki nilai koefisen daya maksimal sebesar 17,02% pada tip speed ratio optimal 2,75. Kincir angin 3 sudu terbaik memiliki nilai koefisien daya maksimal sebesar 16,62% pada tip speed ratio optimal 2,59 dengan kecepatan 5 m/s. Kincir angin 2 sudu terbaik memiliki nilai koefisien daya

(91) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 73 maksimal sebesar 14,49% pada tip speed ratio optimal 3,02 dengan kecepatan 5 m/s. 18 cp (coefisien of performance) 16 14 4 Sudu, Kec. 7 m/s 12 4 Sudu, Kec. 5 m/s 3 Sudu, Kec. 7 m/s 10 3 Sudu, Kec. 5 m/s 8 2 Sudu, Kec. 7 m/s 2 Sudu, Kec. 5 m/s 6 4 2 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 tsr (tip speed ratio) Gambar 4.7 Grafik hubungan koefisen daya kincir (Cp) dan tip speed ratio (tsr) kincir angin poros horizontal 2,3, 4 sudu pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s.

(92) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Berdasarkan penelitian kincir angin model propeler dengan variasi jumlah sudu yang telah dilaksanakan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Telah dibuat kincir angin poros horizontal tipe propeler dengan jumlah sudu 2,3, dan 4 dengan lebar maksimal sudu 11 cm dan pada posisi 20 cm dari pangkal pusat poros 2. Didapatkan unjuk kerja kincir angin poros horizontal tipe propeler 2, 3, 4 sudu dan dua kecepatan 5 m/s,7 m/s, terbaik sebesar : a. Torsi terbaik pada kecepatan 7 m/s menghasilkan Torsi maksimal sebesar 0,93 N.m pada putaran kincir memasuki 303 rpm dengan jumlah 4 sudu. Dan pada kecepatan 5 m/s menghasilkan Torsi maksimal sebesar 0,48 N.m pada putaran kincir memasuki 225 rpm dengan jumlah 4 sudu b. Daya Mekanis terbaik untuk kecepatan angin 7 m/s, nilai daya mekanis maksimal 30,25 watt pada saat memasuki torsi 0.85 N.m dan pada kecepatan angin 5 m/s, nilai daya mekanis maksimal 11,93 watt pada saat memasuki torsi 0,48 N.m dengan masing-masing berjumlah 4 sudu c. Daya Listrik terbaik pada kecepatan angin 7 m/s, nilai daya listrik maksimal 31,41 watt pada saat memasuki torsi maksimal 0,93 N.m dengan jumlah 4 sudu dan Pada kecepatan angin 5 m/s, nilai daya listrik maksimal 11,10 watt pada saat memasuki torsi maksimal 0,45 N.m dengan jumlah 4 sudu. 74

(93) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 75 3. Kincir angin dengan variasi 4 sudu pada kecepatan 5 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal sebesar 17,02 % pada tip speed ratio optimal 2,75. Kincir angin dengan variasi 3 sudu pada kecepatan 5 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal sebesar 16,62 % pada tip speed ratio optimal 2,59 dan kincir angin dengan variasi 2 sudu pada kecepatan 5 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal sebesar 14,49 % pada tip speed ratio optimal 3,02. Dengan demikian dapat ditarik kesimpulan bahwa kincir angin tipe propeler, lebar maksimum 11 cm pada posisi 20 cm dari pusat poros dengan variasi 4 sudu menghasilkan unjuk kerja terbaik diantara ketiga variasi.. 5.2 Saran 1. Untuk ilmu pengetahuan dan teknologi dalam memanfaatkan energi terbarukan yang tersedia dengan mudah dan lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan energi fosil, maka penulis menyarankan agar adanya pengembangan dan penelitian lebih lanjut pada kincir angin horisontal tipe propeler. 2. Perlunya penelitian lebih lanjut tentang bentuk – bentuk atau berbagai model desain kincir angin poros horisontal tipe propeler. 3. Untuk peneliti selanjutnya pada pembuatan dan perancangan kincir angin horisontal tipe propeler bisa diberikan alat atau semacam serangkaian sistem secara digital untuk mengecek keseluruhan data voltase, kuat arus, kecepatan poros dan beban yang diterima pada waktu bersamaan, agar tidak terjadi kerancuan pada saat pengolahan data. 4. Perlunya memaksimalkan penelitian tentang kincir angin poros horizontal dengan variasi kecepatan angin yang lebih rendah (3 m/s – 5 m/s), karena memang karakteristik kecepatan angin di indonesia cenderung rendah.

(94) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR PUSTAKA Chawla, K.K., (1987). “ Composite Material : Science and Engneering-Springer Verlag”, New York. Conners, Marks, dkk. (2014). Buku Panduan Energi Yang Terbarukan. (Terjemahan : Andrew Budianto). Contained Energy, Indonesia. Daryanto Y, (2007) “Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu”. Balai PPTAGG-UPT-LAGG, Yogyakarta. Gibson, R. F. (1994). Principle Of Composite Material Mechanic. Mc Graw Hill – International Book Company, New York. Ikhsan, I dan Akbar, M. (2011). “Analisis Pengaruh Pembebanan Terhadap Kincir Angin Tipe Propeller pada Wind Tunnel Sederhana [Tugas Akhir]. Makassar (ID) : Fakultas Teknik, Univeristas Hasanuddin. International Energy Agency. (2008). World Outlook Energy 2008. Paris. International Energy Agency. Jiang, Zakaria. (2017). Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal Emat Sudu, Berbahan PVC 8Inchi, Diameter 1 Meter, Lebar Maksimal Sudu 14 cm Berjarak 20 CM dari Sumber Poros [Tugas Akhir] Yogyakarta (ID) : Fakultas Sains & Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Martosaputro, S. (2013). Wind Energy Potential and Development in Indonesia, Seminar Wind Hybrid Power Generation Market Development Initiatives yang dilaksanankan di Ayodya Resort Bali Hotel, 30 September- 02 Oktober. Pudjanarsa, A. dan Nursuhud, D. (2014). Mesin Konversi Energi. Edisi ketiga. Yogyakarta : Penerbit Andi. 76

(95) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 77 Puji, S, dkk. (2012). “Studi Awal Pengaruh Jumlah Sudu Terhadap Daya Keluaran Turbin Angin Tipe Horizontal Berdiameter 1,6 Meter Sebagai Sumber Penyedia Listrik Pada Proyek Rumah DC di FMIPA UNJ”. Seminar Nasional Fisika yg dilaksanakan di Jakarta, 9 Juni Schwartz, M.M. (1984). Composite Material Handbook, Mc Graw Hill – International Book Company, Singapore. Siregar, Filifus, A. (2017). “Unjuk Kerja Model Kincir Angin Petani Garam Sumenep Dengan Tiga Variasi Jumlah Sudu” [Tugas Akhir]. Yogyakarta (ID) : Fakultas Sains & Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Wijayanto, Bernardus M. (2016). “Unjuk Kerja Angin Propeller Tiga Sudu Berbahan Komposit dengan Posisi Lebar Maksimal Sudu 10 Sentimeter dari Pusat Poros” [Tugas Akhir]. Yogyakarta (ID) : Fakultas Sains & Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Yerikho, S. (2016). “Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal 2 Sudu Diameter 1 Meter Berbahan Komposit Dengan Lebar Maksimal 10 Sentimeter Dari Pusat Poros” [Tugas Akhir]. Yogyakarta (ID) : Fakultas Sains & Teknologi, Universitas Sanata Dharma. “Energi Potensial Angin.” Sridianti.com. 15 Juli 2016. Web.16 oktober 2017 http://www.sridianti.com/energi-potensial-angin.html “Jenis Turbin Angin, Kelebihan dan Kekurangannya.” Universenotes. 4 februari 2017.Web.16 Oktober 2017 http://www.universenotes.com/energi/jenisturbin-angin-kelebihan-dan-kekurangannya/ “Makalah Energi Angin.” Dunia Sains Part II. 11 April 2015.Web.16Oktober 2017.http://reoramandha94.blogspot.co.id/2015/04/makalah-energiangin.html.

(96) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 78 “Pembangkit Listrik Tenaga Angin.”Green and Clean Energy for Indonesia. 5Maret2008.Web.17oktober2017.https://renewableenergyindonesia.wordpr ess.com/2008/03/05/pembangkit-listrik-tenaga-angin/ “Panduan Untuk Komposit.” Ellyawan. 2008.Web.17 februari 2018 http://ellyawan.dosen.akprind.ac.id/?p=6. “Resin Epoksi” Purnama Blog. 15 agustus 2014.Web. 16 Oktober 2017 http://purnama-bgp.blogspot.co.id/2014/08/resin-epoksi.html

(97) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(98) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI LAMPIRAN 600 Putaran Kincir (rpm) 500 400 300 200 Putaran poros 4 sudu, Kcpt. 7 m/s 100 Putaran poros 4 sudu, Kcpt. 5 m/s 0 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 Torsi (N.m) Lampiran 1 Grafik putaran kincir terhadap torsi pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s dengan jumlah sudu 4. 500 450 Putaran Kincir (rpm) 400 350 300 250 200 150 100 Putaran poros 3 sudu Kcpt. 7 m/s 50 Putaran Poros 3 sudu kcpt. 5 m/s 0 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 Torsi (N.m) Lampiran 2 Grafik putaran kincir terhadap torsi pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s dengan jumlah sudu 3. 79

(99) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 80 700 Putaran Kincir (rpm) 600 500 400 300 200 Putaran poros 2 sudu Kcpt. 7 m/s 100 Putaran Poros 2 sudu Kcpt. 5 m/s 0 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 Torsi (N.m) Lampiran 3. Grafik putaran kincir terhadap torsi pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s dengan jumlah sudu 2 35,00 Daya Mekanis 4 sudu, kcpt. 7 m/s 30,00 Daya Mekanis (Watt) Daya Mekanis 4 sudu, kcpt. 5 m/s 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 Torsi (N.m) Lampiran 4. Grafik daya mekanis terhadap torsi pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s dengan jumlah sudu 4

(100) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 81 25,00 Daya Mekanis 3 sudu, kcpt. 7 m/s Daya Mekanis 3 sudu, kcpt. 5 m/s Daya Mekanis (Watt) 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 Torsi (N.m) Lampiran 5. Grafik daya mekanis terhadap torsi pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s dengan jumlah sudu 3 30,00 Daya Mekanis 2 sudu, kcpt. 7 m/s Daya Mekanis (Watt) 25,00 Daya Mekanis 2 sudu, kcpt. 5 m/s 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 Torsi (N.m) Lampiran 6. Grafik daya mekanis terhadap torsi pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s dengan jumlah sudu 2

(101) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 82 35,00 30,00 Daya Listrik 4 sudu, Kcpt. 7 m/s Daya Listrik (Watt) 25,00 Daya Listrik 4 sudu, Kcpt. 5 m/s 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0,00 0,20 0,40 -5,00 0,60 0,80 1,00 Torsi (N.m) Lampiran 7 Grafik daya listrik terhadap torsi pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s dengan jumlah sudu 4 18,00 16,00 Daya Listrik 3 sudu, kcpt. 7 m/s Daya Listrik (Watt) 14,00 Daya Listrik 3 sudu, kcpt. 5 m/s 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 Torsi (N.m) Lampiran 8. Grafik daya listrik terhadap torsi pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s dengan jumlah sudu 3

(102) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 83 20,00 Daya Listrik 2 sudu, Kcpt. 7 m/s Daya Listrik (Watt) 15,00 Daya Listrik 2 sudu, kcpt. 5 m/s 10,00 5,00 0,00 0,00 0,10 0,20 -5,00 0,30 0,40 0,50 0,60 Torsi (N.m) Lampiran 9. Grafik daya listrik terhadap torsi pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s dengan jumlah sudu 2 18,00 Cp (coefisen of perfoermance) 16,00 14,00 12,00 10,00 Cp vs tsr 4 sudu, kcpt 7 m/s 8,00 6,00 cp vs tsr 4 sudu, kcpt 5 m/s 4,00 2,00 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 tsr (tip speed Ratio) Lampiran 10. Grafik Koefisien daya (Cp) terhadap tsr pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s dengan 4 sudu

(103) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 84 18,00 16,00 cp (coefisien of performance) 14,00 12,00 10,00 8,00 Cp vs tsr 3 sudu, Kcpt 7 m/s 6,00 Cp vs tsr 3 sudu, Kcpt 5 m/s 4,00 2,00 0,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 tsr (tip speed ratio) Lampiran 11. Grafik Koefisien daya (Cp) terhadap tsr pada kecepatan angin 7 m/s dengan variasi 3 sudu 16,00 14,00 cp (coefisien of performance) 12,00 10,00 8,00 Cp vs tsr 2 sudu, kcpt. 7 m/s 6,00 4,00 Cp vs tsr 2 sudu, Kcpt. 5 m/s 2,00 0,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 tsr (tip speed ratio) Lampiran 12. Grafik Koefisien daya (Cp) terhadap tsr pada kecepatan angin 5 m/s dan 7 m/s dengan variasi 2 sudu.

(104)

Dokumen baru

Tags

Dokumen yang terkait

Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu, berbahan PVC 8 inchi, diameter 1 m, lebar maksimal sudu 14 cm berjarak 20 cm dari sumbu poros.
3
9
100
Unjuk kerja kincir angin poros horisontal empat sudu, berbahan komposit, berdiameter 100 cm, lebar maksimum 13 cm pada jarak 20 cm dari pusat poros.
4
24
88
Kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit, diamater 100 cm, lebar maksimum 13 cm pada jarak 20 cm dari sumbu poros.
0
0
90
Unjuk kerja kincir angin propeler bersudu tiga berbahan komposit, diameter 100 cm, lebar sudu maksimum 13 cm pada Jarak 12,5 cm dari pusat poros, dengan variasi lebar sirip.
0
0
112
Unjuk kerja turbin angin propeller 4 sudu berbahan komposit berdiameter 100 cm, dengan lebar maksimum sudu 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat sumbu poros.
5
14
97
Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu berbahan komposit dengan posisi lebar maksimal sudu 10 sentimeter dari pusat poros.
1
2
68
Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu berbahan komposit berdiameter 100 cm lebar maksimum 13 cm dengan jarak 20 cm dari pusat poros.
0
1
121
Unjuk kerja kincir angin propeler dua sudu berbahan dasar triplek dengan tiga variasi permukaan sudu.
0
0
62
Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu datar dengan lebar 11,5 cm dari bahan triplek serta variasi lapisan permukaan aluminium dan anyaman bambu.
0
0
74
Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu, berbahan PVC 8 inchi, diameter 1 m, lebar maksimal sudu 14 cm berjarak 20 cm dari sumbu poros
0
2
98
Unjuk kerja kincir angin tipe propeler tiga sudu dari bahan pipa PVC berdiameter 6 inchi.
0
1
70
Unjuk kerja kincir angin poros horisontal empat sudu, berbahan komposit, berdiameter 100 cm, lebar maksimum 13 cm pada jarak 20 cm dari pusat poros
2
19
86
Kincir angin poros horisontal tiga sudu berbahan komposit, diamater 100 cm, lebar maksimum 13 cm pada jarak 20 cm dari sumbu poros
0
1
87
Unjuk kerja model kincir angin propeler tiga sudu datar dengan lima variasi sudut kemiringan sudu - USD Repository
0
0
100
Unjuk kerja kincir angin tipe propeler tiga sudu dari bahan pipa PVC berdiameter 6 inchi - USD Repository
0
0
69
Show more