UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN WEPOWER DENGAN ENAM SUDU PIPA PVC DAN DENGAN BESAR SUDU BERVARIASI

Gratis

0
0
73
9 months ago
Preview
Full text
(1)PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN WEPOWER DENGAN ENAM SUDU PIPA PVC DAN DENGAN BESAR SUDU BERVARIASI Tugas Akhir Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin Program Studi Teknik Mesin Oleh : EUGENIUS BRAMANDHIKA NUGROHO NIM : 105214077 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2014

(2) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI THE PERFORMANCE OF WEPOWER WIND MILL WITH SIX BLADES PVC PIPE AND VARIOUS BLADE SIZES Final Project Submitted as fulfill of the requirements for obtaining the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering By : EUGENIUS BRAMANDHIKA NUGROHO Student ID Number : 105214077 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINERING FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2014

(3) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

(4) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

(5) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

(6) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

(7) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI INTISARI Kebutuhan akan energi listrik terus meningkat dan ketersediaan energi fosil saat ini mengalami penurunan maka diperlukan sumber energi baru yang terbarukan dan ramah lingkungan. Salah satu energi yang dapat dimanfaatkan adalah energi angin dengan ketersediaan yang melimpah dan ramah lingkungan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan unjuk kerja model kincir angin WePOWER sudu pipa pvc enam sudu dengan variasi besar sudu. Model variasi pertama adalah kincir angin dengan besar sudu 900, model variasi kedua besar sudu diganti 1200, lalu kemudian yang ketiga besar sudu diganti 1500. Dalam pengujiannya setiap kincir angin diuji untuk mengetahui torsi, putaran poros, daya kincir, dan koefisien daya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien daya (Cp) puncak diperoleh dengan model kincir angin WePOWER 6 sudu besar sudu 900, yaitu 2,2 % pada tip speed ratio (tsr) 0,191 menghasilkan daya 6,23 watt pada kecepatan angin 12,2 m/s dengan torsi 0,6 Nm. Model kincir angin WePOWER 6 sudu besar sudu 1200 menghasilkan koefisien daya (Cp) puncak 4,3 % pada tip speed ratio 0,261 menghasilkan daya 6,75 watt pada kecepatan angin 10 m/s dengan torsi 0,58 Nm. Model kincir angin WePOWER 6 sudu besar sudu 1500 menghasilkan koefisien daya (Cp) puncak 4,6 % pada tip speed ratio 0,394 menghasilkan daya 25,73 watt pada kecepatan angin 15,3 m/s dengan torsi 0,96 Nm. Kata kunci : putaran poros, daya kincir, torsi, tip speed ratio, koefisien daya. vii

(8) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat rahmat karuniaNya penulis bisa menyelesaikan penelitian Tugas Akhir yang berjudul, “Unjuk Kerja Model Kincir Angin Wepower Sudu Pipa Pvc Enam Sudu Dengan Variasi Besar Sudu” dengan baik. Tugas Akhir merupakan salah satu persyaratan wajib untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin, Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan berkat bantuan, dukungan, dan nasihat dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ir. PK. Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. 2. Ign Ketut, S.T., M.Si., selaku dosen pembimbing akademik. 3. Doddy Purwadianto, S.T.,M.T., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir. 4. Segenap dosen dan laboran program studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. 5. Sugeng Budi Prasetya, Kristianto Wibison dan Bernadus Dedi Purwanto serta semua saudara-saudara penulis yang telah memberi semangat dan nasihat kepada penulis. 6. A. Bagus Prasetyo dan Gede Sujane, selaku teman sekelompok pengerjaan Tugas Akhir. 7. Semua teman-teman mahasiswa jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu terima kasih penulis ucapkan atas semua bantuannya. Penulis menyadari naskah Tugas Akhir ini jauh dari sempurna dan masih perlu pembenahan. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun dari semua pihak akan penulis terima dengan senang hati. Semoga naskah Tugas Akhir ini bermanfaat bagi teman-teman mahasiswa Teknik mesin Universitas Sanata Dharma dan para pembaca lainnya. Apabila viii

(9) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI terdapat kesalahan dalam naskah Tugas Akhir ini penulis mohon maaf dan sekali lagi penulis mengucapkan terima kasih. Yogyakarta, 16 Mei 2014 Penulis ix

(10) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR ISI Halaman Judul ........................................................................................................ i Title Page ................................................................................................................ ii Halaman Pengesahan ............................................................................................. iii Daftar Dewan Penguji ............................................................................................ iv Pernyataan Keaslian Karya ......................................................................................v Lembar Pernyataan Persetujuan Publikasi Karya Ilmiah....................................... vi Intisari ................................................................................................................ vii Kata Pengantar ..................................................................................................... viii Daftar Isi...................................................................................................................x Daftar Gambar....................................................................................................... xii Daftar Tabel ...........................................................................................................xv BAB I : PENDAHULUAN......................................................................................1 1.1. Latar Belakang ...........................................................................................1 1.2. Rumusan Masalah.......................................................................................4 1.3. Tujuan Penelitian........................................................................................4 1.4. Manfaat Penelitian......................................................................................5 1.5. Batasan Masalah .........................................................................................5 BAB II : DASAR TEORI ........................................................................................6 2.1. Angin ..........................................................................................................6 2.2. Energi Angin...............................................................................................6 2.2.1. Potensi Angin .................................................................................8 2.3. Kincir Angin .............................................................................................10 2.3.1. Kincir Angin Poros Vertikal.........................................................11 2.3.2. Kincir Angin Poros Horisontal .....................................................12 2.3.3. Kincir Angin WePOWER .............................................................13 2.4. Rumus-Rumus Perhitungan......................................................................14 2.4.1. Energi dan Daya Angin ................................................................14 2.4.2. Daya Kincir Angin........................................................................15 x

(11) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2.4.3. Torsi Kincir Angin........................................................................17 2.4.4. Tip Speed Ratio (tsr).....................................................................17 2.4.5. Koefisien Daya (Cp)......................................................................18 BAB III : METODOLOGI PENELITIAN ............................................................19 3.1. Diagram Alir Penelitian............................................................................19 3.2. Objek Penelitian .......................................................................................20 3.3. Perancangan Kincir Angin WePOWER ....................................................20 3.4. Peralatan dan Bahan .................................................................................20 3.5. Variabel Penelitian ...................................................................................27 3.6. Langkah Percobaan...................................................................................28 3.7 Langkah Pengolahan Data ........................................................................31 BAB IV : PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ............................................32 4.1. Data Hasil Penelitian ................................................................................32 4.2. Pengolahan Data dan Perhitungan ............................................................32 4.2.1. Perhitungan Daya Angin ..............................................................32 4.2.2. Perhitungan Torsi .........................................................................33 4.2.3. Perhitungan Daya Kincir ..............................................................34 4.2.4. Perhitungan tip speed ratio (tsr) ...................................................35 4.2.5. Perhitungan Koefisien Daya (Cp) .................................................35 4.3. Data Hasil Perhitungan .............................................................................39 4.4. Grafik Hasil Perhitungan ..........................................................................41 4.4.1. Gravik Untuk Variasi Kincir Dengan Besar Sudu 900 .................42 4.4.2. Gravik Untuk Variasi Kincir Dengan Besar Sudu 1200 ...............44 4.4.2. Gravik Untuk Variasi Kincir Dengan Besar Sudu 1500 ...............46 4.5. Pembahasan ..............................................................................................49 BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................50 5.1. Kesimpulan...............................................................................................50 5.2. Saran .........................................................................................................50 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................52 LAMPIRAN...........................................................................................................53 xi

(12) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Konsumsi Energi Dunia .......................................................................1 Gambar 1.2 Konsumsi Energi Dalam Negri ............................................................2 Gambar 1.3 Perubahan Suhu Global........................................................................2 Gambar 1.4 Emisi karbon dunia dalam persen ........................................................3 Gambar 2.1 Peta Indonesia ......................................................................................8 Gambar 2.2 Angin Darat dan Angin laut .................................................................9 Gambar 2.3 Angin Lembah....................................................................................10 Gambar 2.4 Angin Gunung ....................................................................................10 Gambar 2.2 Kincir angin poros vertikal.................................................................12 Gambar 2.2 Kincir angin poros horisontal.............................................................13 Gambar 2.3 Kincir angin WePOWER ....................................................................13 Gambar 2.5 Gragik hubungan Cp dan tip speed ratio (tsr).....................................16 Gambar 3.1 Diagram alir penelitian.......................................................................19 Gambar 3.2 Model Kincir Angin WePOWER........................................................20 Gambar 3.3 Tempat posisi Sudu ............................................................................21 Gambar 3.4 Ukuran dan posisi variasi sudu 1........................................................21 Gambar 3.5 Variasi sudu ke 2 ................................................................................22 Gambar 3.6 Variasi sudu ke 3 ................................................................................22 Gambar 3.7 Sudu....................................................................................................23 Gambar 3.8 Poros...................................................................................................23 Gambar 3.9 Wind tunnel ........................................................................................24 Gambar 3.10 Fan Blower.......................................................................................24 Gambar 3.11 Anemometer .....................................................................................25 xii

(13) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 3.12 Neraca pegas ....................................................................................25 Gambar 3.13 Lampu pembebanan .........................................................................26 Gambar 3.14 Generator..........................................................................................26 Gambar 3.15 Takoemeter.......................................................................................27 Gambar 3.16 Seting posisi kincir angin .................................................................28 Gambar 3.17 Tali penguat......................................................................................29 Gambar 3.18 Posisi Anemometer ..........................................................................29 Gambar 3.19 Posisi pengaturan kecepatan angin...................................................30 Gambar 4.1. Grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk variasi besar sudu 900 .....................................................................................................42 Gambar 4.2. Grafik hubungan daya kincir dan torsi untuk variasi besar sudu 900 .....................................................................................................43 Gambar 4.3. Grafik hubungan Cp dan tsr untuk kincir angin variasi besar sudu 900 .....................................................................................................43 Gambar 4.4. Grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk variasi besar sudu 1200 ...................................................................................................44 Gambar 4.5. Grafik hubungan daya kincir dan torsi untuk variasi besar sudu 1200 ...................................................................................................45 Gambar 4.6. Grafik hubungan Cp dan tsr untuk kincir angin variasi besar sudu 1200 ...................................................................................................45 Gambar 4.7. Grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk variasi besar sudu 1500 ...................................................................................................46 Gambar 4.8. Grafik hubungan daya kincir dan torsi untuk variasi besar sudu 1500 ...................................................................................................47 Gambar 4.9. Grafik hubungan Cp dan tsr untuk kincir angin variasi besar sudu 1500 ...................................................................................................47 xiii

(14) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 4.10. Grafik perbandingan putaran poros dengan torsi dari ketiga variasi besar sudu kincir ...............................................................................48 Gambar 4.11. Perbandingan Cp dan tsr ketiga variasi kincir angin.......................48 xiv

(15) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tingkat kecepatan angin 10 m diatas tanah .............................................7 Tabel 4.1 Data percobaan kincir angin WePOWER dengan besar sudu 900 ..........37 Tabel 4.2 Data percobaan kincir angin WePOWER dengan besar sudu 1200 ........37 Tabel 4.2 Data percobaan kincir angin WePOWER dengan besar sudu 1500 ........38 Tabel 4.3 Data hasil perhitungan kincir angin dengan besar sudu 900 ..................39 Tabel 4.3 Data hasil perhitungan kincir angin dengan besar sudu 1200 ................40 Tabel 4.3 Data hasil perhitungan kincir angin dengan besar sudu 1500 ................41 xv

(16) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Kebutuhan energi di dunia terus meningkat, khususnya di Indonesia konsumsi energi yang terus meningkat dikarenakan pertumbuhan penduduk, pertumbuhan industri dan perkembangan teknologi. Minyak bumi dan batu bara adalah sumber energi utama dan sumber devisa negara. Sedangkan energi fosil yang selama ini merupakan sumber energi utama ketersediaannya sangat terbatas, dan akan habis pada suatu saat nanti, padahal kebutuhan energi terus meningkat sejalan pertumbuhan indrustri, penduduk dan teknologi. Pemakaian energi fosil tersebut juga akan menyebabkan pemanasan global akibat sisa pembakarannya yang berupa gas CO2. (Sumber : ourfiniteworld.com) Gambar 1.1. Konsumsi Energi Dunia 1

(17) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2 (Sumber: BPPT Outlook Energi Indonesia 2013 , September 2013) Gambar 1.2. Konsumsi Energi Dalam Negri (Sumber : www.newscientist.com, November 2013) Gambar 1.3. Perubahan Suhu Global

(18) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 3 (Sumber : http://ilmupengetahuan7.blogspot.com September 2013) Gambar 1.4. Emisi karbon dunia dalam persen Upaya-upaya pencarian sumber energi alternatif selain fosil menyemangati para peneliti diberbagai negara untuk mencari energi lain yang kita kenal sekarang dengan istilah energi terbarukan. Energi terbarukan dapat didefinisikan sebagai energi yang secara cepat dapat diproduksi kembali melalui proses alam. Energi terbarukan meliputi energi air, panas bumi, matahari, angin, biogas, bio masa serta samudra. Beberapa kelebihan energi terbarukan antara lain: Sumbernya relatif mudah didapat, dapat diperoleh dengan gratis, minim limbah, tidak mempengaruhi suhu bumi dan tidak terpengaruh oleh kenaikkan harga bahan bakar. Salah satu energi terbarukan yang berkembang pesat di dunia saat ini adalah energi angin. Energi angin merupakan energi terbarukan yang sangat fleksibel. Energi angin dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan misalnya pemompaan air untuk irigasi, pembangkit listrik, pengering atau pencacah hasil panen, dan lain-lain. Selain itu, pemanfaatan energi angin dapat dilakukan di mana-mana, baik di dataran rendah maupun dataran tinggi, bahkan dapat di terapkan di laut. Pemanfaatan tenaga angin di Indonesia sebagai pembangkit listrik tenaga angin belum begitu optimal dan kurang mendapat perhatian dari pemerintah, walaupun di beberapa daerah sudah mampu memanfaatkan tenaga angin sebagai pembangkit listrik, namun penerapannya belum bisa dibilang efektif. Padahal kapasitas pembangkitan listrik tenaga angin di negara lain telah berkembang pesat seperti di Belanda dan China.

(19) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 4 Berdasarkan kondisi diatas, maka diadakanlah penelitian kincir angin WePOWER dalam rangka pengembangan energi terbarukan. Kincir angin WePOWER adalah kincir angin poros vertikal pengembangan dari kincir angin jenis savonius yang mampu bekerja pada kecepatan angin yang rendah. Kincir ini dikembangkan oleh perusahaan PacWind yang bekerja sama dengan WePower, United States, kemudian menamai kincir tersebut WePOWER. Penelitian ini bermaksud untuk mendapatkan unjuk kerja kincir angin WePOWER poros vertikal, 6 sudu, kemiringan 50 dengan fariasi besar sudu 900, 1200, 1500. Desain kincir angin dibuat sesederhana mungkin menggunakan bahan-bahan yang mudah diperoleh agar setiap orang dapat mengaplikasikan penelitian ini. 1.2. Rumusan Masalah Masalah yang mendasari dalam penelitian ini antara lain : 1. Angin merupakan energi yang berlimpah, kekal, gratis dan tidak menimbulkan banyak dampak negatif bagi lingkungan maupun kehidupan manusia. 2. Indonesia merupakan Negara yang beriklim tropis sehingga Indonesia memiliki potensi energi terbaharukan yang besar salah satundiya energi angin, namun belum dimanfaatkan secara optimal. 3. Dibutuhkan disain kincir angin yang terbaik agar mampu mengubah energi angin menjadi energi listrik melalui generator guna memperoleh efisiensi yang tinggi. 1.3. Tujuan Penelitan Tujuan penelitian ini adalah: 1. Membuat kincir WePOWER dengan luas frontal 0,27 m2, 6 sudu, kemiringan sudu 50, dengan variasi besar sudu 900, 1200, 1500. 2. Mengetahui koefisien daya maksimal, daya output makximal, yang dihasilkan oleh model kincir angin WePOWER di tiap variasinya. 3. Mengetahui kemampuan variasi kincir angin jenis WePOWER terhadap unjuk kerja kincir angin.

(20) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 5 1.4. Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah: 1. Dapat menjadi sumber informasi mengenai unjuk kerja kincir angin WePOWER 6 sudu, dengan variasi besar sudu. 2. Dapat dipergunakan sebagai sumber informasi bagi masyarakat yang membutuhkan sumber energi alternatif selain sumber energi fosil. 3. Menjadi sumber referensi bagi masyarakat di daerah dengan potensi energi angin yang besar untuk memberdayakan energi terbarukan. 4. Dapat menambah literature (pustaka) mengenai kincir angin yang dapat digunakan untuk pembangkit tenaga listrik dan bagi perkembagan teknologi energi terbarukan, khususnya energi angin. 1.5. Batasan Masalah Permasalahan dalam penelitian ini dibatasi pada : 1. Kincir model yang digunakan adalah kincir poros vertikal dengan 6 sudu yang memiliki, derajat kemiringan sudu 50 dengan tiga variasi besar sudu 900, 1200, 1500. 2. Sudu kincir angin terbuat dari pipa PVC dengan diameter 8 inci. 3. Luas frontal 3 variasi kincir angin dibuat sama yaitu 0,27 m2, dengan rincian lebar 0,45 m dan tinggi 0,6 m. 4. Penelitian dilakukan dengan mengoperasikan kincir angin didalam sebuah wind tunnel yang tersedia di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 5. Besaran-besaran yang diukur meliputi kecepatan angin, putaran poros, suhu udara, dan gaya penyeimbang torsi. 6. Besaran-besaran yang dicari meliputi torsi, daya kincir, daya angin, koefisien daya, dan tip speed ratio.

(21) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB II DASAR TEORI 2.1. Angin Angin merupakan udara yang bergerak yang disebabkan oleh perbedaan massa jenis udara. Massa jenis udara yang lebih tinggi memiliki tekanan udara yang tinggi sehingga mengisi ke tekanan udara yang rendah. Perbedaan massa jenis disebabkan perbedaan temperatur sedangkan perbedaan temperatur disebabkan perbedaan letak dan konsisi suatu tempat oleh sinar matahari. Pada umumnya kecepatan angin dipengaruhi oleh letak dan ketinggiannya. Ada 2 tempat yang memiliki kecepatan angin yang tinggi yakni di pegunungan dan pantai. Hal ini disebabkan oleh, semakin minimnya gaya gesekan yang dipengaruhi permukaan yang tidak datar. 2.2. Energi Angin Angin adalah salah satu bentuk energi terbarukan yang tersedia di alam, Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTA) mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, ditransmisikan untuk memutar rotor atau stator pada generator, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum dapat dimanfaatkan. Syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada tabel berikut: 6

(22) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 7 Tabel 2.1 Tingkat kecepatan angin 10 meter di atas tanah Tingkat kecepatan angin 10 meter di atas tanah Kelas Kecepatan Angin Angin m/s 1 0.00 - 0.02 Tidak ada angin 2 0.3 - 1.5 Angin bertiup, asap lurus keatas 3 1.6 - 3.3 Asap bergerak megikuti arah angin 4 3.4 - 5.4 5 5.5 - 7.9 6 8.0 - 10.7 7 10.8 - 13.8 8 13.9 -17.1 9 17.2 - 20.7 10 20.9 - 24.4 11 24.5 - 28.4 12 28.5 - 32.5 Dapat menimbulkan kerusakan parah. 13 32.6 - 42.3 Angin Topan Keadaan di daratan Wajah terasa ada angin, daun bergoyang, petunjuk arah angin bergerak. Debu jalan, kertas berterbangan, ranting pohon bergoyang. Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar. Ranting pohon besar bergoyang, air plumpang bergoyang kecil. Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa di telinga. Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat melawan arah angin. Dapat mematahkan ranting pohon, rumah roboh. Dapat menumbangkan pohon menimbulkan kerusakan. (Sumber : http://www.kincirangin.info/plta-gbr.php, November 2013) Batasan-batasan kelas angin yang dapat dimanfaatkan yaitu antara kelas 3 hingga kelas 8.

(23) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 8 2.2.1. Potensi Angin 1. Indonesia Negara Kepulauan Indonesia sebagai Negara kepulauan dapat di tunjukan pada Gambar 2.2. Peta Negara Indonesia sesuai dengan pascal 47 ayat 9 dari konverensi Perserikatan Bangsa Bangsa tentang hukum laut. (sumber: http://id.wikipedia.org/wiki/Negara_kepulauan, November 2013) Gambar 2.1 Peta Indonesia Data departemen dalam negeri pada tahun 2004 menyatakan bahwa Indonesia memiliki 7.870 pulau yang bernama, dan 9.634 pulau tak bernama. Karena Indonesia merupakan Negara kepulauan maka potensi angin darat dan angin laut sangat berlimpah. Ada 2 jenis angin di pesisir pantai: 1. Angin Laut Angin Laut adalah angin yang hembusanya kita rasakan dari laut ke darat, angin ini terjadi pada siang hari karena suhu daratan lebih tinggi dibandingkan suhu lautan. Gambar 2.2 (a)

(24) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 9 2. Angin Darat Angin Darat adalah angin yang hembusanya kita rasakan dari darat ke laut, angin ini terjadi pada malam hari karena suhu lautan lebih tinggi dibandingkan suhu daratan. Gambar 2.2 (b) (Sumber : http://drmrenfrew.wordpress.com/ September 2013) Gambar 2.2 (a) Angin Darat (b) Angin Laut 3. Negara yang memiliki gunung dan pegunungan Indonesia merupakan Negara yang memiliki gunung dan pegunungan yang beragam, potensi terbentuknya angin lembah dan angin gunung sering terjadi. 1. Angin Lembah Angin lembah adalah angin yang hembusannya dari arah lembah ke arah puncak gunung dan biasanya terjadi pada siang hari. Arah hembusan angin ini disebabkan karena perbedaan temperatur antara puncak gunung dan lembah, puncak gunung lebih dahulu menerima panas matahari sehingga tekanan yang ada dipuncak gunung menjadi turun dan terjadi aliran udara seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.3.

(25) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 10 (Sumber : www.wikipedia.org/wiki/angin, September 2013) Gambar 2.3 Angin Lembah 2. Angin Gunung Angin gunung adalah angin yang berhembus dari arah puncak gunung ke arah lembah dan biasanya terjadi pada malam hari. Arah angin ini diakibatkan lembah akan melepaskan energi panas lebih lambat dari pada puncak gunung, dan puncak gunung yang telah mendingin akan mengalirkan udara ke lembah seperti yang ditunjukkan Gambar 2.4. (Sumber : www.wikipedia.org/wiki/angin, November 2013) Gambar 2.4 Angin Gunung 2.3. Kincir Angin Kincir angin adalah sebuah sebuah mesin yang digerakkan oleh tenaga angin yang dipergunakan tidak hanya sebagai penumbuk biji – bijian dan memompa air untuk mengairi sawah tetapi dapat juga digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik.

(26) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 11 Menurut porosnya kincir angin dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu: kincir angin poros horisontal dan kincir angin poros vertikal. 2.3.1 Kincir Angin Poros Vertikal Kincir angin poros vertikal atau Vertical Axiz Wind Turbine (VAWT) adalah salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah datangnya angin atau dengan pengertian lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah pada orientasi arah angin horizontal. Kincir angin poros vertikal memiliki beberapa kelebihan adalah sebagai berikut : 1. Dapat menerima angin dari segala arah. 2. Memiliki torsi yang cukup besar walaupun putaran poros rendah. 3. Mampu bekerja pada putaran rendah. 4. Memiliki luasan frontal yang besar karena dalam perhitungan luasan berbentuk persegi panjang. Kincir angin poros vertikal juga memiliki beberapa kekurangan antara lain 1. Bekerja pada kecepatan angin rendah, sehingga energi yang dihasilkan sangat kecil. 2. Pemasangan kincir angin poros vertikal yang rendah membuat resiko kecelakaan yang besar bagi manusia. 3. Sudu yang mampu mendapatkan energi angin dinamakan downwind dan sudu yang menolak angin dinamakan upwind, sudu bagian ini cenderung menghambat putaran poros. 4. Dari desinnya berat poros dan sudu yang bertumpu pada bantalan (bearing) menjadi suatu beban tambahan dari beberapa desain kincir angin poros vertikal yang ada. Beberapa jenis kincir angin poros vertikal antara lain seperti:

(27) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 12 (a) (b) (c) (Sumber : www.peswiki.com, November 2013) Gambar 2.5 Kincir angin poros vertikal. (a). Magwind, (b). Windspire, (c). Windterra 2.3.2. Kincir Angin Poros Horisontal Kincir angin poros Horisontal atau Horizontal Axiz Wind Turbine (HAWT) adalah salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya sejajar dengan arah datangnya angin atau dengan pengertian lain, kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari satu arah pada orientasi arah angin horizontal. Kincir angin poros Horisontal memiliki beberapa kelebihan adalah sebagai berikut 1. Adanya gaya angkat yang diberikan oleh angin sehingga kecepatan sudu kincir bisa lebih besar dari kecepatan angin. 2. Kincir ini dapat mengkonversi angin pada saat kecepatan angin tinggi. 3. Lebih aman untuk manusia karena penempatan kincir diatas 3 meter. Selain kelebihan kincir angin jenis HAWT juga mempunyai beberapa kekurangan antara lain : 1. Karena arah datangnya angin tidak menentu dibutuhkan mekanisme lain selain penambahan sirip pada kincir. 2. Pembuatan dan pemasangan sudu kincir angin poros horizontal sangat sulit sehingga membutuhkan waktu yang lama untuk pengerjaannya.

(28) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 13 3. Karena penempatan kincirnya pada ketinggian yang sangat tinggi banyak burung-burung yang tertabrak oleh sudu pada saat kicir angin sedang beroprasi. Beberapa jenis kincir angin poros horisontal antara lain seperti (a) (b) (c) (d) Gambar 2.6 Kincir Angin Poros Horisontal. (a). Totempower (b). Honeywell (c). O’Conner (d). Energy Ball (Sumber : www.peswiki.com, November 2013) 2.3.3. Kincir Angin WePOWER Kincir angin WePOWER adalah kincir angin jenis poros vertikal buatan perusahaan yang bernama PacWind dan bekerja sama dengan WePower, United States lalu dikembangkan dalam proyek green energy (energi ramah lingkungan). Kincir model ini mampu menerima angin dari segala arah dan mampu menerima kecepatan angin yang rendah, kincir ini cocok di tempatkan pada gedung gedung bertingkat, pedesaan, dan di rumah-rumah. (sumber: multivu.prnewswire.com, September 2013) Gambar 2.7. Kincir angin WePOWER

(29) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 14 2.4. Rumus-Rumus Perhitungan Berikut ini adalah rumus – rumus yang dipergunakan untuk melakukan perhitungan dan analisa unjuk kerja kincir angin. 2.4.1. Energi Angin dan Daya Angin Energi angin adalah tenaga yang dimiliki angin karena adanya kecepatan, karena adanya tenaga yang dimiliki angin maka dinamakan energi kinetik angin. Maka secara umum energi kinetik dapat dirumuskan : = 0,5 . . ……………………………………………………….(1) dengan: Ek adalah energi kinetik (Joule). m adalah massa udara (kg). v adalah kecepatan angin (m/s). Dari persamaan (1), didapat diketahui daya adalah energi kinetik tiap satuan waktu (J/s) sehingga persamaan tersebut dapat ditulis menjadi : = 0,5 . ̇ . ……………………………………………………….(2) dengan: Pa ̇ v adalah daya yang dihasilkan angin (J/s). atau (watt) adalah massa udara yang mengalir per satuan waktu (kg/s). adaah kecepatan angin (m/s). massa udara yang mengalir persatuan waktu memiliki persamaan ̇ = dengan: . . ……………………………………………………………(3)

(30) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 15 ρ adalah massa jenis udara dalam (kg/m3). A adalah daerah sapuan kincir angin, dalam (m2). v adalah kecepatan angin dalam (m/s). Dengan cara mensubtitusikan Persamaan (3) ke Persamaan (2), maka daya angin (Pa) dirumuskan menjadi: = 0,5 . ( . . ) disederhanakan menjadi: = 0,5 . . . ……………………………………………………..………(4) 2.4.2. Daya Kincir Angin Daya kincir angin adalah daya yang dihasilkan poros akibat adanya kerja yang dilakukan oleh sudu dengan cara mengkonversi energi kinetik angin menjadi energi potensial. Daya kincir angin tidak sama dengan daya angin, karena daya kincir angin dipengaruhi koefisien daya angin. Pada suatu penelitian yang dilakukan oleh seorang ilmuan Jerman yang bernama Albert Betz telah ditemukan efisiensi maksimum kincir angin, yaitu sebesar 59,3 % Angka ini dikatakan Betz Limit, pada Gambar 2.7 diperlihatkan koefisien daya beberapa kincir angin.

(31) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 16 Gambar 2.8 Grafik hubungan koefisiensi daya (Cp) dan tip speed ratio (tsr) beberapa jenis kincir (Sumber : Johnson, 2006, hal 18) Daya kincir yang dihasilkan oleh gerak melingkar pada poros kincir angin dapat dihitung menggunakan rumus: = . ……………………………………………………………… (5) dengan: Pk adalah daya yang dihasilkan kincir angin (watt), T adalah torsi (Nm). ω adalah kecepatan sudut (rad/s). kecepatan sudut adalah radian per detik (rad/det), satuan lain yang digunakan adalah putaran per menit (rpm). Konversi satuan yang menghubungkan (rpm) dan (rad/s) adalah 1 rpm = 2π/60 rad/s, maka Pers.(5) dapat dirubah menjadi :

(32) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 17 = . . . …………………………………………………………….(6) dengan: adalah putaran poros (rpm). n 2.4.3. Torsi Kincir Angin Gaya yang bekerja pada poros baik itu jenis kincir angin poros horizontal ataupun kincir angin poros vertikal, ditimbulkan karena adanya gaya dorong pada sudu-sudu kincir dikurangi dengan gaya-gaya hambat (arah putaran yang berlawanan). Gaya dorong pada sudu ini memiliki lengan atau jarak terhadap sumbu putaran (poros). Hasil kali kedua gaya ini disebut dengan torsi (T). Secara teori dapat dirumuskan: T = rlengan . F…………………………………………………………………(7) dengan: adalah torsi akibat putaran poros (Nm). T rlengan adalah jari-jari puli yang 1 sistem dengan poros (m). adalah gaya yang diberikan pada kincir (N). F 2.4.4. Tip Speed Ratio (tsr) Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir angin yang berputar dengan kecepatan angin yang melewatinya sudu ujung sudu tersebut, tsr dapat dirumuskan : tsr = . . . . .……………………………………………………..…….(8) dengan: r adalah jari-jari kincir (m). n adalah putaran poros (rpm).

(33) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 18 v adalah kecepatan angin (m/s). 2.4.5. Koefisien Daya (Cp) Koefisien daya atau power coefficient (Cp) adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir dengan daya yang dihasilkan oleh angin, sesuai dengan teori yang sudah ada, maka dapat dirumuskan : Cp = . 100% …………………………………………………………(9) dengan Pk adalah daya yang dihasilkan kincir (watt). Pa adalah daya yang dihasilkan angin (watt).

(34) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian Langkah kerja penelitian ditunjukkan pada diagram alir yang dapat di lihat pada Gambar 3.1: Studi Pustaka Judul Konsultasi Perancangan Kincir Angin WePower Pembuatan Kincir Angin WePower Pengambilan Data Pengolahan Data Pembahasan Kesimpulan Konsultasi Selesai Gambar 3.1 Diagram Alir yang menunjukkan langkah kerja penelitian 19

(35) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 20 3.2. Objek Penelitian Objek Penelitian yang dipakai adalah kincir angin jenis WePOWER, dengan variasi jenis besar sudu memakai pipa PVC dengan diameter 8 inci. Pipa PVC dipotong dengan panjang 0,6 m, variasi besar sudu 900, 1200, 1500, jumlah sudu 6 ditiap variasi dan dengan sudut 50. 3.3. Perancangan Kincir Angin WePOWER Dalam perancangan ini, parameter yang sudah diketahui adalah kincir angin WePOWER 6 sudu, kemiringan sudu 50, panjang poros vertical 120 cm (sesuai dengan tinggi wind tunnel), diameter kincir 0,45 m dan tinggi kincir 0,6 m 3.4. Peralatan dan Bahan Model kincir angin WePOWER pada Gambar 3.2 memiliki 3 bagian utama yaitu: 1. Batas sudu yang terbuat dari triplek. 2. Sudu kincir yang terbuat dari pipa PVC. 3. Poros kincir yang terbuat dari besi pejal. 3 1 2 Gambar 3.2. Model kincir angin WePOWER

(36) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 21 1. Batas sudu Tempat posisi sudu seperti yang terlihat pada Gambar 3.3 adalah komponen tempat sudu-sudu berada sekaligus tempat untuk saling menghubungkan komponen-komponen kincir angin. Bagian ini merupakan salah satu komponen utama, karena bentuk dan rancangan harus simetris. Ukuran tiap variasi sama yaitu berdiameter 0,45cm dengan ketebalan 5mm. Gambar 3.3 Tempat Posisi Sudu Berikut ini merupakan gambar penempatan sudu yang akan dibuat: Gambar 3.4 Ukuran dan posisi variasi sudu 1

(37) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 22 Gambar 3.5 Variasi sudu ke 2 Gambar 3.6 Variasi sudu ke 3

(38) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 23 2. Sudu Sudu seperti dapat dilihat pada Gambar 3.7, adalah komponen kincir yang berfungsi untuk menangkap angin. Pada komponen ini saat unjuk kerja akan divariasikan menjadi 3 variasi besar sudu, yaitu 900, 1200, 1500 dan komponen ini terbuat dari bahan pipa PVC. Gambar 3.7 Sudu 3. Poros Poros seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.8 terbuat dari pipa besi dengan panjang 120 cm dan diameter 1 inci. Poros terbuat dari bahan yang keras dengan tujuan agar mampu menahan getaran tinggi, yang disebabkan karena kecepatan angin yang tinggi. Gambar 3.8. Poros

(39) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 24 Adapun peralatan yang mendukung dalam pengambilan data antara lain: 1. Wind Tunnel Komponen ini pada Gambar 3.9, wind tunnel atau terowongan angin berfungsi untuk menangkap angin yang dihisap oleh fan blower. Sekaligus menjadi tempat untuk pengujian kincir. Gambar 3.9. Wind tunnel 2. Fan Blower Komponen ini ditunjukkan pada Gambar 3.8 yang berfungsi untuk menghisap angin atau penghasil angin yang terhubung dengan wind tunnel. Komponen ini memiliki daya sekitar 5,5 KW. Gambar 3.10. Fan blower

(40) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 25 3. Anemometer Alat ini berfungsi untuk mengetahui kecepatan angin dan suhu udara yang ada di dalam wind tunnel. Anemometer ditunjukkan pada Gambar 3.11. Gambar 3.11. Anemometer 4. Neraca Pegas Neraca pegas yang ditunjukan pada Gambar 3.12 digunakan untuk mengukur beban pengimbang torsi. Gambar 3.12. Neraca pegas

(41) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 26 5. Lampu pembebanan Rangkaian lampu seperti pada Gambar 3.11 berfungsi untuk memberikan variasi beban dalam menguji kincir angin. Gambar 3.13. Lampu pembebanan 6. Mekanisme Pembebanan Generator seperti ditunjukan pada Gambar 3.14 dihubungkan dengan susunan beban lampu, yang nantinya berfungsi sebagai penghambat atau pengerem putaran kincir dalam pengambilan data torsi dan daya kincir. Gambar 3.14. Generator

(42) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 27 7. Takometer Alat ini berfungsi untuk mengetahui kecepatan putaran kincir angin sebagai data yang dibutuhkan. Takometer yang dipakai ditunjukkan pada Gambar 3.15. Gambar 3.15. Takometer 3.5. Variabel Penelitian Beberapa variabel penelitian yang harus ditentukan sebelum penelitian adalah: 1. Variasi besar sudu yaitu: 900, 1200, 1500. 2. Disetiap variasi sudu diikuti dengan 4 variasi kecepatan angin. 3. Variasi pembebanan yaitu dengan menyalakan lampu pembebanan secara bertahap. Variabel yang diukur sesuai dengan tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Kecepatan angin (v) 2. Putaran kincir atau poros (n) 3. Gaya penyeimbang torsi (F) 4. Suhu udara (t)

(43) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 28 Parameter yang dihitung untuk mendapatkan karakteristik kincir angin adalah: 1. Torsi (T) 2. Daya angin (Pa) 3. Daya kincir (Pk) 4. Koefisien daya (Cp) 5. Tip speed ratio (tsr) 3.6. Langkah Percobaan Data-data percobaan ini diambil secara bersamaan, yaitu berupa: putaran poros, kecepatan angin, beban pengimbang dan, temperatur udara. Langkah pertama dalam pengambilan data penelitian adalah memposisikan kincir angin seperti Gambar 3.16, di dalam wind tunnel. Gambar 3.16 Setting posisi kincir angin Saat pengambilan data hal lain yang perlu dilakukan adalah: 1. Memasang neraca pegas pada tempat yang telah ditentukan. 2. Memasang tali yang dihubungkan antara neraca pegas dengan lengan ayun pada generator.

(44) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 29 Gambar 3.17 Tali Pengait 3. Memposisikan anemometer seperti Gambar 3.18 untuk mengukur kecepatan angin dan suhu udara didalam wind tunnel. Gambar 3.18 Posisi anemometer 4. Menghubungkan generator kerangkaian lampu, yang berfungsi sebagai rem atau beban. 5. Rangkaian lampu diposisikan pada posisi saklar off semua terlebih dahulu, pengujian dilakukan hingga beberapa variasi beban lampu. 6. Jika sudah siap, nyalakan blower untuk menghembuskan angin pada wind tunnel. Atur kecepatan angin pada wind tunnel dengan cara

(45) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 30 membuka sedikit demi sedikit triplek seperti yang ditunjukkan pada Gamber 3.19 Untuk menentukan variasi angin mulai dari sekitar 8 m/s hingga 15 m/s. Gambar 3.19. Posisi pengaturan kecepatan angin 7. Bila kecepatan angin sudah sesuai dengan yang diinginkan, maka pengukuran dapat dilakukan dengan membaca massa pengimbang yang terukur pada neraca pegas, pembacaan temperatur udara, mengukur putaran poros dengan takometer, mengukur kecepatan angin udara dengan anemometer, pembacaan suhu, dan yang terakhir pembacaan beban untuk perhitungan torsi dinamis pada neraca pegas. 8. Ulangi langkah 5, 6, dan 7 sanpai pembebanan maksimal hingga lengan generator yang terhubung dengan neraca pegas tidak bisa bergerak lagi. 9. Mematikan saklar lampu pembebanan 10. Mengulangi langkah 6, 7, dan 8 hingga kincir angin tidak dapat menyalakan lampu pembebanan dengan cara menurunkan kecepatan angin.

(46) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 31 11. Menekan tombol stop untuk mematikan blower, putar saklar blower dari posisi on ke posisi off. 12. Melepas anemometer untuk mengganti sudu kincir angin. 13. Setelah sudu diganti ulangi langkah 1 s/d 13. 14. Melepaskan dan kembalikan semua peralatan seperti semula. 3.7. Langkah Pengolahan Data Data yang diperoleh kemudian diolah dengan langkah berikut : 1. Dari data kecepatan angin (v) dan dengan diketahui luasan frontal kincir (A) maka daya angin (Pa) dapat dicari dengan Persamaan (4). 2. Data beban pegas (F) dapat digunakan untuk mencari torsi dinamis (T) dengan Persamaan (7). 3. Data putaran poros (n) dan torsi dinamis (T) dapat digunakan untuk mencari daya yang dihasilkan kincir (Pk) dengan Persamaan (6). 4. Dengan membandingkan kecepatan keliling diujung sudu dan kecepatan angin, maka tip speed ratio (tsr) dapat dicari dengan Persamaan (8). 5. Dari data daya kincir (Pk) dan daya angin (Pa) maka power coeffisiet (Cp) dapat diketahui dengan Persamaan (9).

(47) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Hasil Penelitian Dari hasil percobaan setiap variasi yaitu besar sudu 90⁰, 120⁰ dan 150⁰, dilakukan rata-rata empat kali variasi kecepatan angin, dengan cara membuka penutup triplek yang berada di mulut terowongan angin, kurang lebih 5 cm untuk setiap perubahan posisi. Posisi 0 berarti penutup tidak digeser, posisi 1 berarti triplek telah digeser 5 cm, posisi 2 berarti triplek di geser lebih jauh yaitu kurang lebih 10 cm dan begitu pula untuk posisi 3. Untuk setiap variasi kincir angin data dianggap selesai apabila putaran poros sudah berhenti dan gaya pembebanan (F) tidak mengalami perubahan. Dari hasil percobaan didapatkan data seperti yang ditunjukan pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.3. 4.2. Pengolahan Data dan Perhitungan Contoh perhitungan yang disajikan diambil dari Tabel 4.1. Pada baris pertama dengan kondisi triplek yang ada di mulut terowongan angin pada posisi 0. Dari data tersebut diketahui kecepatan angin 15,3 m/s putaran poros 145 rpm gaya pengimbang 336 gram dan suhu 270C. 4.2.1. Perhitungan Daya Angin Untuk mengetaui daya yang dihasilkan kincir angin dapat dicari dengan persamaan (4) pada Sub Bab 2.4.1 yaitu: = 0,5 . . . dengan: Pa adalah daya angin (watt). ρ adalah massa jenis udara (kg/m3). A adalah daerah sapuan kincir angin (m2). v adalah kecepatan angin (m/s). 32

(48) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 33 nilai massa jenis udara (ρ) diperoleh dengan cara interpolasi tabel massa jenis udara yang ada pada lampiran, dari data suhu udara 270C maka ρ diperoleh 1,17 kg/m3, besarnya luas sapuan kincir (A) diperoleh dengan persamaan: A=d.t dengan: d adalah diameter kincir angin (m). t adalah tinggi kincir angin (m). maka dengan diameter kincir 0,45 m dan tinggi kincir angin 0.6 m, maka daya angin (Pa) sebesar: Pa = 0,5 . . . = 0,5 . 1,17 kg/m3. (0,45 m . 0,6 m ) . (15,3)3 m3/s3 = 573,1 watt Jadi didapatkan daya angin (Pa) sebesar 573,1 watt 4.2.2. Perhitungan Torsi Untuk mengetahui perhitungan torsi pada kincir angin dapat dicari dengan persamaan (7) pada Sub Bab 2.4.3. yaitu: T = rlengan . F dengan: T adalah torsi yang diakibatkan putaran poros kincir (Nm). rlengan adalah jarak lengan torsi (m). F adalah gaya pengimbang (N). gaya penyeimbang (F) dapat di cari dengan persamaan:

(49) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 34 F = m.a dengan: m adalah massa yang ditunjukan pada neraca pegas (kg). a adalah percepatan gravitasi (m/s2). maka dengan jarak lengan 0,2 m, massa 0,336 kg dan percepatan gravitasi 9,81 m/s2 diperoleh besarnya gaya pengimbang F, maka torsi (T) : T = r.(m.a) T = (0,2 m).(0,336 kg . 9,81 m/s2) T = 0,659 Nm Diperoleh torsi (T) sebesar 0,659 Nm 4.2.3. Perhitungan Daya Kincir Angin Untuk menghitung daya yang dihasilkan kincir angin dapat dicari dengan persamaan (6) pada Sub Bab 2.3.2. yaitu: Pk = T . . . dengan: Pk adalah daya yang dihasilkan kincir (watt). T adalah torsi kincir angin (Nm). n adalah putaran poros kincir (rpm). maka dengan putaran poros 145 rpm, torsi 0,627 Nm daya kincir (Pk) sebesar: Pk = T . . Pk = 0,659 . . . . Pk = 10 watt Didapatkan daya kincir angin (Pk) sebesar 10 watt.

(50) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 35 4.2.4. Perhitungan tip speed ratio (tsr) Untuk mengetahui besarnya perbandingan kecepatan ujung kincir dengan kecepatan angin tau tip speed ratio dapat dicari dengan persamaan (8) pada Sub Bab 2.3.4 yaitu: tsr = . . . . dengan: r adalah jari-jari kincir (m). n adalah putaran poros (rpm). v adalah kecepatan angin (m/s). diketahui jari-jari kincir 0,225 m, putaran poros adalah 145 rpm dan kecepatan angin 15,3 m/s maka besarnya tip speed ratio adalah: tsr = tsr = . . . . . . , . . , / tsr = 0,223 Didapatkan nilai tsr sebesar 0,223 4.2.5. Perhitungan koefisien daya (Cp) Untuk mengetahui perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir angin (Pk) dengan daya yang dihasilkan oleh angin (Pa), dapat menggunakan persamaan (9) pada Sub Bab 2.4.5 yaitu: Cp = . 100%

(51) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 36 dengan Pk adalah daya yang dihasilkan kincir (watt). Pa adalah daya yang dihasilkan angin (watt). dengan daya kincir sebesar 10 watt, dan daya angin 573,1 watt besarnya koefisien daya adalah: Cp = Cp = . 100% , . 100% Cp = 1,8% Sehingga didapatkan nilai Cp sebesar 1,8%

(52) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 37 Tabel 4.1. Data percobaan kincir angin dengan besar sudu 90⁰ Suhu Kecepatan angin Putaran poros Beban NO (m/s) (rpm) (gram) (⁰C) 1 15,3 145 336 27 2 15,4 131 398 26,5 3 15,6 127 449 26,4 4 15,3 101 520 26,3 5 15,3 75 601 26,4 6 15,3 62 632 26,2 7 15,1 53 652 25,9 8 12,2 99 306 26,2 9 12,4 66 377 26,1 10 12,4 49 438 26 11 12,1 31 459 25,8 12 10,3 48 265 25,8 13 10,1 25 306 25,8 14 10,5 15 326 25,8 15 8,9 11 234 25,9 16 8,5 8 255 25,9 Tabel 4.2. Data percobaan kincir angin dengan besar sudu 120⁰ Suhu Kecepatan angin Putaran poros Beban NO (m/s) (rpm) (gram) (⁰C) 1 367 15,2 231 29,6 2 418 15,2 209 29,6 3 489 15,1 185 29,6 4 510 15,2 167 29,6 5 550 15 153 29,6 6 581 15,3 147 29,6 7 612 15,2 142 29,6 8 663 15,1 121 29,6 9 683 15,2 117 29,6 10 714 15,3 115 29,6 11 734 15,1 112 29,6 12 754 15,3 105 29,6 13 765 15,1 99 29,6 14 765 15,2 96 29,6 15 785 15,2 93 29,6 16 316 12,2 157 30

(53) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 38 Lanjutan Tabel 4.2. Kecepatan angin NO (m/s) 17 12,1 18 12,2 19 12,3 20 12,2 21 12,4 22 12,2 23 12,3 24 12,2 25 10 26 10,3 27 10,1 28 10,2 29 10,2 30 10,1 31 10,2 32 8,6 33 8,5 34 8,4 35 8,5 Putaran poros (rpm) 145 126 114 101 97 87 82 74 111 92 75 73 65 51 46 66 60 43 39 Beban (gram) 387 408 438 479 499 510 550 550 296 336 357 398 398 418 438 275 285 316 326 Suhu (⁰C) 30 30 30 30 30 30 30 30 29,8 29,8 29,8 29,8 29,8 29,8 29,8 29,8 29,8 29,8 29,8 Tabel 4.3. Data percobaan kincir angin dengan besar sudu 150⁰ Suhu Kecepatan angin Putaran poros Beban NO (m/s) (rpm) (gram) (⁰C) 1 15,5 281 438 29,3 2 15,3 256 489 29,3 3 15,4 224 561 29,3 4 15,3 195 622 29,3 5 15,4 178 693 29,3 6 15,6 165 703 29,3 7 15,4 152 744 29,3 8 15,3 133 775 29,2 9 15,7 119 826 29,2 10 15,5 103 866 29,2 11 15,6 94 897 29,3 12 12,4 173 347 29,2 13 12,3 141 418 29,2 14 12,4 122 469 29,2

(54) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 39 Lanjutan Tabel 4.3. NO Kecepatan angin (m/s) Putaran poros (rpm) Beban (gram) Suhu (⁰C) 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 12,6 12,3 12,5 12,3 10,7 10,6 10,5 10,5 8,6 8,7 8,7 92 79 57 42 112 82 75 36 43 25 18 499 530 561 581 326 357 398 418 265 285 285 29,2 29,2 29,2 29,2 29,2 29,2 29,2 29,2 29,2 29,2 29,2 4.3. Data Hasil Perhitungan Dengan menggunakan langkah perhitungan seperti Sub Bab 4.2. maka diperoleh data Tabel 4.4. sampai Tabel 4.6. Tabel 4.4. Data hasil pergitungan kincir dengan besar sudu 900 Daya Daya Koefisien Daya Angin Kincir Torsi NO Pa Pk Cp Nm watt watt % 1 0,66 573,1 10 0,018 1,8 2 0,78 580,8 10,7 0,018 1,8 3 0,88 603,9 11,73 0,019 1,9 4 1,02 570,0 10,74 0,019 1,9 5 1,18 569,8 9,32 0,016 1,6 6 1,24 565,7 8,04 0,014 1,4 7 1,28 543,2 7,03 0,013 1,3 8 0,60 289,8 6,23 0,022 2,2 9 0,74 304,4 5,13 0,017 1,7 10 0,86 303,7 4,39 0,014 1,4 11 0,90 283,1 2,95 0,010 1,0 12 0,52 173,2 2,62 0,015 1,5 13 0,60 166,2 1,55 0,009 0,9 14 0,64 184,5 1,02 0,006 0,6 15 0,46 112,3 0,54 0,005 0,5 16 0,50 96,5 0,43 0,004 0,4 tsr 0,223 0,2 0,192 0,155 0,116 0,096 0,082 0,191 0,126 0,093 0,061 0,110 0,057 0,034 0,030 0,023

(55) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 40 Tabel 4.5. Data hasil perhitungan kincir dengan besar sudu 1200 Daya Daya Koefisien Daya Angin Kincir Torsi NO Pa Pk Cp Nm watt watt % 1 0,72 557,1 17,40 0,031 3,1 2 0,82 548,4 17,97 0,033 3,3 3 0,96 533,4 18,59 0,035 3,5 4 1 553,9 17,50 0,032 3,2 5 1,08 533,4 17,31 0,032 3,2 6 1,14 564,9 17,59 0,031 3,1 7 1,2 554,9 17,80 0,032 3,2 8 1,3 537,6 16,46 0,031 3,1 9 1,34 552,8 16,37 0,030 3,0 10 1,4 562,6 16,91 0,030 3,0 11 1,44 543,0 16,81 0,031 3,1 12 1,48 563,7 16,19 0,029 2,9 13 1,5 544,1 15,52 0,029 2,9 14 1,5 553,9 15,06 0,027 2,7 15 1,54 553,9 14,99 0,027 2,7 16 0,62 286,1 10,17 0,036 3,6 17 0,76 277,8 11,53 0,042 4,2 18 0,8 284,0 10,57 0,037 3,7 19 0,86 295,4 10,28 0,035 3,5 20 0,94 284,0 9,95 0,035 3,5 21 0,98 302,6 9,91 0,033 3,3 22 1 286,1 9,12 0,032 3,2 23 1,08 293,2 9,24 0,032 3,2 24 1,08 284,7 8,32 0,029 2,9 25 0,58 158,7 6,75 0,043 4,3 26 0,66 169,9 6,34 0,037 3,7 27 0,7 161,1 5,52 0,034 3,4 28 0,78 166,4 5,98 0,036 3,6 29 0,78 166,9 5,28 0,032 3,2 30 0,82 163,0 4,34 0,027 2,7 31 0,86 165,5 4,16 0,025 2,5 32 0,54 100,1 3,76 0,038 3,8 33 0,56 98,0 3,53 0,036 3,6 34 0,62 93,2 2,81 0,030 3,0 35 0,64 96,6 2,64 0,027 2,7 tsr 0,357 0,325 0,290 0,259 0,240 0,227 0,219 0,189 0,181 0,178 0,174 0,161 0,154 0,148 0,144 0,302 0,282 0,244 0,218 0,195 0,183 0,168 0,156 0,142 0,261 0,211 0,176 0,169 0,149 0,118 0,107 0,182 0,166 0,121 0,109

(56) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 41 Tabel 4.6. Data hasil perhitungan kincir dengan besar sudu 1500 Daya Daya Koefisien Daya Angin Kincir Torsi NO Pa Pk Cp Nm watt watt % 1 0,86 587,9 25,33 0,043 4,3 2 0,96 563,2 25,73 0,046 4,6 3 1,1 578,8 25,78 0,045 4,5 4 1,22 566,5 24,93 0,044 4,4 5 1,36 574,3 25,37 0,044 4,4 6 1,38 592,4 23,88 0,040 4,0 7 1,46 575,4 23,29 0,040 4,0 8 1,52 561,2 21,22 0,038 3,8 9 1,62 608,8 20,16 0,033 3,3 10 1,7 586,9 18,33 0,031 3,1 11 1,76 597 17,34 0,029 2,9 12 0,68 297,6 12,28 0,041 4,1 13 0,82 293,3 12,06 0,041 4,1 14 0,92 299,8 11,79 0,039 3,9 15 0,98 314,5 9,45 0,030 3,0 16 1,04 291,1 8,55 0,029 2,9 17 1,1 304,2 6,54 0,021 2,1 18 1,14 296,2 5,05 0,017 1,7 19 0,64 193,1 7,47 0,039 3,9 20 0,78 184 6,16 0,033 3,3 21 0,82 184 3,05 0,017 1,7 22 0,52 101,7 2,35 0,023 2,3 23 0,56 102 1,48 0,015 1,5 24 0,56 103,1 1,03 0,010 1,0 4.4. tsr 0,427 0,394 0,342 0,300 0,273 0,250 0,233 0,206 0,178 0,156 0,142 0,329 0,269 0,233 0,172 0,151 0,107 0,081 0,245 0,169 0,080 0,118 0,069 0,048 Grafik Hasil Perhitungan Dari data hasil penelitian dan perhitungan, maka dapat dibuat beberapa grafik hubungan torsi dan daya kincir, torsi dan putaran poros, serta Cp dan tsr untuk setiap variasi.

(57) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 42 4.4.1. Grafik Untuk Variasi Kincir Dengan Besar Sudu 900 a. Grafik hubungan putaran poros dan torsi. Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi besar sudu 900, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa besarnya putaran poros berbanding terbalik dengan torsi yang dihasilkan dan garis yang dibentuk berupa garis lurus karena merupakan persamaan linear. 160 140 v = 15 m/s v = 12 m/s Putaran poros (rpm) 120 100 80 60 v = 10 m/s 40 20 v = 8 m/s 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Torsi (kg.m) Gambar 4.1. Grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk variasi besar sudu 900 b. Grafik Hubungan Daya Kincir Dengan Torsi Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi angin tanpa pengaruh, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2. Grafik tersebut dapat diketahui bahwa hubungan torsi dengan daya kincir membentuk suatu kurva linear.

(58) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 43 Daya kincir (watt) 14 v = 15,1 m/s 12 10 8 6 v = 12,2 m/s v = 10,3 m/s 4 2 v = 8,9 m/s 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Torsi (kg.m) Gambar 4.2. Grafik hubungan daya kincir dan torsi untuk variasi besar sudu 900 c. Grafik Hubungan Cp dan tsr Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan Cp (power coefficient) dan tsr (tip speed ratio) yang dihasilkan kincir angin untuk variasi besar sudu 900 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3. Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa hubungan koefisien daya dengan tsr membentuk suatu kurva polynomial yang mendapat puncak pada koefisien daya 0,022 dan tsr 0,191. 0.025 0.02 Cp 0.015 0.01 0.005 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 tsr Gambar 4.3. Grafik hubungan Cp dan tsr untuk kincir angin variasi besar sudu 900

(59) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 44 4.4.2 Grafik kincir angin 6 sudu untuk variasi besar sudu 1200 a. Grafik Hubungan Putaran Poros dan Torsi Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.5 maka dapat dibuat grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi besar sudu 1200, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 15,2 m/s kincir angin menghasilkan putaran poros kurang lebih 142 rpm dan menghasilkan torsi sebesar 1,2 Nm. Dari grafik tersebut juga dapat diketahui bahwa rpm berbanding Putaran poros (rpm) terbalik dengan torsi yang dihasilkan. 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 v = 15,2 m/s v = 12,1 m/s v = 8,6 m/s 0 0.2 0.4 v = 10 m/s 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 Torsi (kg.m) Gambar 4.4. Grafik hubungan putaran dan torsi poros untuk variasi besar sudu 1200 b. Grafik Hubungan Daya kincir dan Torsi Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.5 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi besar sudu 1200 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.5. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 15,1 m/s kincir angin menghasilkan torsi sebesar 0,96 Nm dan menghasilkan daya kincir sebesar 18,59 watt.

(60) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 45 20 18 v = 15 ,1m/s Daya kincir (Watt) 16 14 12 v = 12,1m/s 10 8 6 4 v = 10m/s v = 8,6m/s 2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 Torsi (kg.m) variasi besar sudu Gambar 4.5. Grafik fik hubungan daya kincir dan torsi dengan varia 1200 c. Grafik Hubungann C Cp dan tsr da T Tabel 4.5 maka Berdasarkann ha hasil perhitungan yang ditampilkan pada kincir angin untuk dapat dibuat grafikk hub hubungan Cp dan tsr, yang dihasilkan kinc variasi besar sudu 1200, seperti yang ditunjukkan pada Gambarr 4.6. Dari gambar tersebut dapat dike diketahui bahwa pada koefisien daya 0,042 dihasilkan kecepatan angin perbandingan kecepa patan di ujung sudu kincir angin dengann ke kurang lebih 0,282.. 0.045 0.04 0.035 0.03 Cp 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 tsr sar sudu 1200 Gambar 4.6. Gra rafik hubungan Cp dan tsr dengan variasi besar

(61) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 46 4.4.3. Grafik untuk variasi besar sudu 1500 a. Grafik Hubungan Putaran Poros dan Torsi Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.6 maka dapat dibuat grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi besar sudu 1500, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.7. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 12,6 m/s kincir angin menghasilkan putaran poros kurang lebih 92 rpm dan menghasilkan torsi sebesar 0,98 Nm, dari grafik tersebut juga dapat diketahui bahwa rpm berbanding Putaran poros (rpm) terbalik dengan torsi yang dihasilkan. 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 v = 15,6 m/s v = 12,6 m/s v = 10 m/s v = 8,7 m/s 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Torsi (kg.m) Gambar 4.7. Grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk variasi besar sudu 1500 b. Grafik Hubungan Daya Kincir dan Torsi Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.6 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi besar sudu 1500 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 15,6 m/s kincir angin menghasilkan torsi sebesar 1,36 Nm dan menghasilkan daya kincir sebesar 23,88 watt.

(62) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 47 30 25 v = 15,6 m/s Daya kincir (watt) 20 15 v = 12,6 m/s 10 5 v = 8,6 m/s v = 10,5 m/s 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Torsi (kg.m) Gambar 4.8. Grafik hubungan daya kincir dan torsi untuk variasi besar sudu 1500 c. Grafik Hubungan Cp dan tsr Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.6 maka dapat dibuat grafik hubungan Cp dan tsr yang dihasilkan kincir angin 6 sudu dengan variasi besar sudu 1500, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.9. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa koefisien daya 0,046 dihasilkan pergandingan kecepatan di ujung sudu kincir angin dengan kecepatan angin Cp kurang leih 0,39. 0.05 0.045 0.04 0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 tsr Gambar 4.9. Grafik hubungan Cp dan tsr untuk variasi besar sudu 1500

(63) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 48 Dari data ketiga variasi kincir angin jenis WePOWER didapat grafik perbandingan putaran kincir dan torsi ketiga variasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.10. 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Variasi besar sudu 1200 Putaran poros (rpm) Variasi besar sudu 1500 Variasi besar sudu 900 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Torsi (kg.m) Gambar 4.10. Grafik perbandingan putaran poros dengan torsi dari ketiga variasi besar sudu kincir Dari ketiga variasi kincir angin tersebut didapatkan grafik perbandingan unjuk kerja untuk ketiga variasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.11. 0.05 Variasi besar sudu 1500 0.045 0.04 0.035 0.03 Variasi besar sudu 1200 Cp 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 Variasi besar sudu 900 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 tsr Gambar 4.11. Perbandingan Cp dan tsr untuk ketiga variasi kincir angin

(64) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 49 4.5. Pembahasan Dalam penelitian ini telah berhasil membuat model kincir angin jenis “WePOWER” enam sudu dengan memvariasikan besar sudu. Memvariasikan besar sudu ini diharapkan mampu meningkatkan unjuk kerja kincir. Seperti telah diketahui sebelumnya bahwa kincir angin berfungsi mengkonversi energi kinetik dari angin. Sudu-sudu kincir mengubah energi tersebut menjadi energi mekanik yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan, seprti dihubungkan dengan pompa air untuk irigasi, dihubungkan dengan generator untuk menghasilkan energi listrik dan kebutuhan-kebutuhan lainya. Untuk memperoleh data torsi kincir angin diberikan variasi pembebanan. Pembebanan ini bertujuan untuk memberikan efek pengereman ada poros kincir, beban yang diberikan mempunyai arah yang berlawanan dengan arah putaran poros sehingga gaya yg berlawanan arah inilah yang menjadi data torsi pada kincir angin. Dari hasil penelitian dengan memvariasikan ketiga jenis kincir angin yaitu kincir dengan jumlah sudu 6 buah dangan memvariasikan besar sudu 900 1200 dan 1500. Dapat dilihat pengaruh besar sudu terhadap unjuk kerjanya, yaitu kincir angin dengan besar sudu 900 koefisien daya sebesar 2,2% pada kecepatan angin 12,2 m/s, kincir angin dengan besar sudu 1200 mempunyai koefisien daya sebesar 4,3% pada kecepatan angin 10 m/s, dan kincir angin dengan besar sudu 1500 mempunyai koefisien daya sebesar 4,6% pada kecepatan angin 15,3 m/s. Dari grafik Betz limit diketahui bahwa koefisien daya kincir angin jenis “WePOWER” mengacu pada kincir angin savonius tertinggi adalah sebesar 31% namun pada penelitian ini data yang diperoleh koefisien daya maksimal dari variasi besar sudu 900,1200, dan 1500 yaitu 4,6%. Koefisien daya yang dihasilkan belum cukup maksimal karena lebih banyak angin yang masuk ke sudu down wind daripada angin yang masuk pasa sisi up wind dan berat dari kincir angin yang kami buat tidak sebanding dengan luasan sapuan angin, sehingga daya yang dimiliki oleh ketiga kincir yang kami buat belum maksimal.

(65) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Dari pengujian model kincir angin jenis “WePOWER” yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Telah dibuat kincir angin jenis “WePOWER” dengan luas frontal 0,27m2, sudu terbuat dari potongan pipa PVC 8 inci, derajat kemiringan sudu 50 dan dengan memvariasikan besar sudu 900,1200,1500. 2. Koefisien daya maksimal yang dihasilkan kincir angin jenis WePOWER dengan jumlah sudu 6 buah dan besar sudu 900 adalah sebesar 2,2% dengan nilai tsr 0,191. Koefisien daya maksimal yang dihasilkan kincir angin jenis WePOWER dengan jumlah sudu 6 buah dan besar sudu 1200 adalah sebesar 4,3% dengan nilai tsr 0,261. Koefisien daya maksimal yang dihasilkan kincir angin jenis WePOWER dengan jumlah sudu 6 buah dan besar sudu 1500 adalah sebesar 4,6% dengan nilai tsr 0,394. 3. Kincir angin WePOWER dengan variasi besar sudu 1500 memiliki nilai koefisien daya dan tip speed ratio terbaik dibandingkan kedua variasi lainya. 5.2. Saran Setelah dilakukan penelitian ini ada beberapa hal dapat menjadi saran untuk penelitian selanjutnya antara lain: 1. Bisa dilakukan penelitian lebih lanjut menggunakan bahan yang lebih ringan dari pada pipa PVC. 2. Untuk penelitian lebih lanjut bisa ditambahkan pengaruh datangnya angin. 3. Kepresisian dalam pemasangan kincir angin perlu diperhatikan untuk mendapatkan hasil yang akurat. 50

(66) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 51 4. Untuk penelitian selanjutanya khusus untuk kincir angin poros vertikal lebih memperhatikan bearing yang ada pada dudukan poros kincir karena adanya keausan pada bearing tersebut.

(67) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR PUSTAKA Catherine, The cooling after 1940 shows Co2 does not cause warming, ; www.newscientist.com 2007 Cengel , Yunus A., Boles, Michael A. Thermodynamics An Engineering Approach , Fifth Edition, ; New York 2006 Endro Pramulat Sito 2011. Unjuk kerja Model Kincir Angin Savonius Dua Tingkat Dengan Sirip-Sirip Pengarah Pada Lingkar Terluar Kincir Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Skripsi, tidak diterbitkan. Yogyakarta: FST USD. Gail Tverberg. World energy consumption since 1820 in charts.; ourfiniteworld.com 2012 Johnson, G.L. Wind Energy system, ; Manhattan 2006 Sugeng Budi Prasetya 2007. Unjuk Kerja Model Kincir Angin Savonius Dua Tingkat Dua Sudu Dengan Dua Variasi Porsi Busur Lingkaran Pada Sudu Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Skripsi tidak diterbitkan. Yogyakarta: FST USD. http://id.wikipedia.org/wiki/Negara_kepulauan www.kincirangin.info/plta-gbr.php http://drmrenfrew.wordpress.com.

(68) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI LAMPIRAN Tabel Sifat Udara 55

(69) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar kincir angin WePOWER 6 sudu 56

(70) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar Batas Sudu

(71) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar Poros kincir

(72) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar sudu kincir dari pipa PVC diameter 8 inci

(73) PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar penempatan sudu

(74)

Dokumen baru

Tags

Dokumen yang terkait

PERANCANGAN KINCIR ANGIN SUDU PLAT LURUS DENGAN DAYA 1200 WATT
1
25
1
PENDAHULUAN PERENCANAAN PEMODELAN KINCIR ANGIN SUDU BANYAK DENGAN DAYA 2 HP.
0
2
5
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS DUA TINGKAT DENGAN VARIASI CELAH ANTAR SUDU
0
0
112
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS SATU TINGKAT DENGAN VARIASI JUMLAH SUDU 4 DAN 6
0
0
68
UNJUK KERJA MODEL ROTOR KINCIR ANGIN PROPELER TIGA SUDU BERBAHAN DASAR KAYU BERLAPIS SENG DENGAN SUDU DARI BELAHAN DINDING SILINDER DAN SUDUT SEKTOR 80
0
0
73
KARAKTERISTIK KINCIR ANGIN ”MAGWIND” DENGAN JUMLAH SUDU 3
0
0
56
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS EMPAT SUDU SATU TINGKAT DENGAN SIRIP-SIRIP PENGARAH PADA LINGKAR TERLUAR KINCIR
0
0
81
UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN SAVONIUS TIGA SUDU DENGAN SIRIP-SIRIP PENGARAH PADA LINGKAR TERLUAR KINCIR
0
0
74
KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL DENGAN VARIASI JUMLAH SUDU 3 DAN 6
0
0
61
UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN PROPELER TIGA SUDU DATAR DENGAN TIGA VARIASI LEBAR SUDU DAN LIMA VARIASI SUDUT KEMIRINGAN SUDU
0
0
115
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN JENIS “WEPOWER’’ SUDU PVC DENGAN VARIASI JUMLAH SUDU TUGAS AKHIR Untuk memenuhi sebagian persyaratan Memperoleh gelar sarjana teknik Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin
0
0
67
UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN SAVONIUS ENAM TINGKAT DENGAN VARIASI BENTUK SUDU
0
0
58
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN MAGWIND DENGAN VARIASI BENTUK SUDU
0
0
61
KARAKTERISTIK KINCIR ANGIN ”MAGWIND” DENGAN JUMLAH SUDU 2
0
1
56
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL BERBAHAN PVC DENGAN VARIASI KEMIRINGAN SUDU
0
0
58
Show more