BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Kincir angin pertama kali digunakan untuk membangkitkan listrik dibangun oleh P. La Cour dari Denmark diakhir abad ke-19. Setelah perang dunia I, layar dengan penampang melintang menyerupai sudut propeler pesawat sekarang disebut kincir angin tipe propeler' atau turbin. Eksperimen kincir angin sudut kembar dilakukan di Amerika Serikat tahun 1940, ukurannya sangat besar yang disebut mesin Smith-Putman, karena dirancang oleh Palmer Putman, kapasitasnya 1,25 MW yang dibuat oleh Morgen Smith Company dari York Pensylvania. Diameter propelernya 175 ft(55m) beratnya 16 ton dan menaranya setinggi 100 ft (34m). Tapi salah satu batang propelernya patah pada tahun 1945. Indonesia adalah negara yang memiliki sumber daya energi yang sangat melimpah, salah satunya adalah sumber energi angin. Indonesia yang merupakan negara kepulauan dan salah satu Negara yang terletak di garis khatulistiwa merupakan faktor, bahwa Indonesia memiliki potensi energi angin yang melimpah. Pada dasarnya angin terjadi karena ada perbedaan suhu antara udara panas dan udara dingin. Di daerah katulistiwa, udaranya menjadi panas mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah yang lebih dingin. Sebaliknya daerah kutub yang dingin, udara menjadi dingin dan turun ke bawah. Dengan demikian terjadi perputaran udara berupa perpindahan udara dari kutub utara ke garis katulistiwa menyusuri permukaan bumi dan sebaliknya suatu
1
perpindahan udara dari garis katulistiwa kembali ke kutub utara, melalui lapisan udara yang lebih tinggi. Potensi energi angin di Indonesia cukup memadai, karena kecepatan angin rata-rata berkisar 3,5 - 7 m/s. Hasil pemetaan Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional (LAPAN) pada 120 lokasi menunjukkan, beberapa wilayah memiliki kecepatan angin di atas 5 m/detik, masing-masing Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Sulawesi Selatan, dan Pantai Selatan Jawa. Tabel 1.1 Pengelompokkan potensi energi angin, pemanfaatan dan lokasi potensial. KELAS
Skala Kecil Skala Menengah Skala Besar
Kec. Angin
Daya Spesifik
Kapasitas
(m/s)
(W/m2)
(kW)
2,5 - 4,0
< 75
s/d 10
4,0 – 5,0
75 -150
10 -100
>5,0
> 150
> 100
Lokasi Jawa, NTB, NTT, Maluku, sulawesi NTB, NTT, Sulsel, Sultra Sulsel, NTB, NTT, Pantai Selatan Jawa
Salah satu pemanfaatan energi angin adalah penggunaan turbin angin yang banyak digunakan untuk kebutuhan pertanian, seperti untuk menggerakkan pompa untuk keperluan irigasi, serta kebutuhan akan energi yaitu sebagai pembangkit listrik energi angin. Berbagai macam penemuan turbin angin sebagai pembangkit energi alternatif sudah ditemukan sejak lama dengan berbagai macam bentuk desain. Turbin angin tipe savonius adalah salah satu macam turbin angin yang ditemukan sebagai pemanfaatan energi angin yang bekerja dengan memanfaatkan kecepatan angin. Bentuk sudu dibuat sedemikian rupa sehingga dapat
2
menghasilkan gaya dorong yang akan memutar rotor. Besarnya putaran rotor yang dihasilkan berbanding lurus dengan besarnya kecepatan angin. Untuk membangkitkan motivasi dan minat mahasiswa dalam proses belajar mengajar mata kuliah Mesin Konversi Energi dan Praktikum Konversi Energi Listrik serta untuk meningkatkan pemahaman mahasiswa khususnya bagi mahasiswa Teknik Mesin maka perlu digunakan media dan metode pembelajaran yang berbeda dengan metoda konvensional. Penggunaan media pembelajaran dan metode eksperimen diharapkan mampu membangkitkan
motivasi sehingga
tercapai proses pembelajaran yang efektif. Apalagi jika terbatasnya ketersediaan sarana dan prasarana praktikum di kampus, pembuatan media pengajaran berupa prototype sangat membantu meningkatkan pemahaman mahasiswa pada materi yang diajarkan. Dengan bantuan media prototype juga meningkatkan daya kreatifitas mahasiswa untuk lebih berinovasi lagi khususnya untuk lebih mengembangkan pemanfaatan energy terbarukan dari angin mengingat krisis energi yang mulai terasa akhir-akhir ini. Dari uraian tersebut, maka dalam Tugas Akhir ini diambil judul “RANCANG BANGUN PROTOTIPE TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL”.
1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan pada latar belakang masalah penelitian yang telah disampaikan, maka saya akan merumuskan masalah sebagai berikut: 1. Pembuatan Prototipe Turbin Angin Sumbu Vertikal. 2. Pengujian dan pengambilan data Prototipe Turbin Angin Sumbu Vertikal. 3
1.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian 1. Tujuan dari penelitian ini adalah : a. Menyelesaikan tugas akhir / skripsi, sebagai salah satu syarat kelulusan Strata Satu (S-1) Fakultas Teknik jurusan mesin Universitas Darma Persada. b. Dapat mengetahui dan membuat Prototipe Turbin Angin Sumbu Vertikal. c. Dapat menguji Prototipe Turbin Angin Sumbu Vertikal. 2. Manfaat dari penelitian ini adalah : a. Membuat media pembelajaran pembangkit listrik tenaga angin dalam bentuk miniatur turbin angin sehingga dapat dimanfaatkan dalam pemahaman konsep turbin angina pembangit listrik. b. Dapat dipakai sebagai media peraga dan praktikum untuk mata kuliah konversi energi.
1.4 Batasan Masalah Dalam rumusan masalah yang dihadapai, diperlukan suatu ruang lingkup permasalahan terhadap sistem yang akan dibangun. Hal ini bertujuan agar pembahasan masalah tidak terlalu meluas. Maka ruang lingkup adalah sebagai berikut: 1. Penulis tidak membahas dan memaparkan tentang perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada kerangka turbin.
4
2. Penulis tidak membahas tentang perhitungan sistem kelistrikan karena hanya digunakan untuk mengetahui daya keluaran yang diketahui oleh turbin. 3. Penulis tidak membahas tentang perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada sudu turbin.
1.5 Metode penelitian Penulisan skripsi ini dilakukan berdasarkan fakta-fakta yang objektif agar kebenerannya dapat dipertanggung jawabkan baik secara teoritis maupun pengujian. 1. Jenis Penelitian Dalam penelitian yang mencangkup Prototipe Turbin Angin Sumbu Vertikal penulis menggunakan metode-metode berikut : a. Penelitian kepustakaan (Library Research) yaitu dengan cara menghimpun bahan-bahan pengetahuan ilmiah yang bersumbar dari buku-buku, dan tulisan-tulisan ilmiah yang erat kaitannya dengan materi penuliasan ini. b. Penelitian lapangan (Field Research) yaitu dengan cara mengadakan pengujian dan pengetesan melalui praktek, yang kami lakukan di laboratorium Universitas Darma Persada.
5
2. Sifat Penelitian Dalam penulisan ini penulis menggunakan deskriptif yaitu suatu penelitian yang bertujuan untuk menggambarkan keadaan atau gejala dan objek yang diteliti dengan mengambil suatu kesimpulan yang bersifat umum. 3. Pengumpulan Data Pada penulisan ini pengumpulan data dikelompokkan atas dua jenis data yaitu: a. Data Primer Diperoleh melalui pengujian Prototipe Turbin Angin Sumbu Vertikal dalam kegiatan operasiaonalnya dan juga melakukan pengamatan atas hasil penelitian untuk dapat diambil langkah apa yang harus dilakukan dalam penelitian tersebut. b. Data Sekunder Dengan mempelajari teori-teori yang didapat dari literatur, dokumen, dan bahan pustaka lainnya yang berhubungan dengan objek penelitian. 4. Metode Analisa Data Data yang diperoleh dari penelitian hasil uji coba alat di laboratorium Universitas Darma Persada dan dibandingan dengan hasil analisis baik secara teori maupun melalui perhitungan.
1.6 Sistematika Penulisan Sistematika dalam penulisan skripsi ini terdiri atas beberapa bab, yaitu : 1. BAB I PENDAHULUAN
6
Pada bab ini dijelaskan mengenai Latar belakang penulisan, Perumusan masalah, Tujuan dan manfaat penelitian, Batasan masalah, Metode penelitian dan Sistematika penulisan. 2. BAB II LANDASAN TEORI Pada bab ini dijelaskan mengenai Studi literature, Teori penunjang, dan Alat penunjang. 3. BAB III METODE PERENCANAAN DAN PEMBUATAN Pada bab ini dijelaskan mengenai Diagram Aliran Pelaksanaan Penelitian, Bahan dan Peralatan, Desain Alat, dan Prinsip Kerja Alat. 4. BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN Pada bab ini dijelaskan mengenai hasil data perhitungan Prototipe Turbin Angin Sumbu Vertikal. 5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini mencakup kesimpulan dari perhitungan dan pembahasan yang telah dilakukan.
7
8
