BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Spesifikasi Kincir Angin
Jenis kincir angin
: Kincir angin sumbu horizontal
Kapasitas generator
: 500 Watt
Jumlah blade
: 3 Buah
Jenis blade
: Falcon
Diameter kincir angin
: 3 Meter
Tinggi tiang kincir angin
: 8 Meter
Variasi sudut blade
: 10˚, 15˚, dan 20˚
Beban
: Bolam lampu 360 Watt
Spesifikasi generator
: 500 Watt / 48 Volt
Gambar 4.1 Kincir angin sumbu horizontal dengan jenis blade Falcon
22
23
a b
c
d
e
Gambar 4.2 Komponen kincir angin sumbu horizontal
Keterangan :
a : Bilah (balade)
b : Generator c : Tiang Penyangga d : Kabel e : Spaner
24
4.2
Pengujian Kincir Angin Pengujian kincir angin tipe Horizontal Wind Axis Turbine (HAWT) dengan
blade falcon dilakukan di Pantai Baru, Poncosari, Srandakan, Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian unjuk kerja kincir angin tipe Horizontal Wind Axis Turbine (HAWT) blade falcon, serta mencari sudut terbaik untuk kincir angin Horizontal Wind Axis Turbine (HAWT) falcon kapasitas generator 500 Watt, dengan melakukan variasi sudut blade 10o, 15o, dan 20o. Pengamatan yang dilakukan pada saat pengujian kincir angin adalah dengan merekam daya output menggunakan datalogger dengan disertai ampere meter dan volt meter. Selain mengamati daya keluaran kincir angin, dilakukan juga pengamatan kecepatan angin yang ada di Pantai Baru, Poncosari, Srandakan, Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta. Apabila data kecepatan angin dan daya output sudah didapatkan, maka penelitian dilanjutkan dengan membuat sebuah grafik dari hasil pengamatan yang sudah dilakukan. 4.3
Data Hasil Pengamatan Data hasil pengujian kincir angin untuk masing-masing sudut dapat dilihat pada
tabel 4.1, 4.2, dan 4.3 dibawah ini.
25
Arah angin Blade
Hub
Sudut 20°
Gambar 4.3 Variasi sudut blade 20° Daya angin dapat dihitung menggunakan asumsi temperatur di daerah pantai Pandansimo Bantul Daerah Istimewa Yogyakarta secara geografis adalah 35-37 °C. Dengan asumsi Tudara = 35 °C Diketahui dari tabel propertis udara pada tekanan 1 atm, maka diperoleh: ρ
= 1,145 kg/m3
A
= =
(m2)
= 7,0686 m2 V
= 1,1 m/dt
Dengan menggunakan persamaan P = diperoleh adalah :
, maka daya angin yang
26
Pa = = 5,38 Watt Pk = 0,55 Watt Efisiensi kincir angin dapat diketahui sebagai berikut: η= = 10,21% Tabel 4.1 Data pengujian kincir angin dengan variasi sudut 20o Kecepatan Angin
Tegangan
Arus
Daya
(m/dt)
(Volt)
(Ampere)
(Watt)
1
0
0
0
1,1
1,96
0,28
0,55
1,3
3,33
0,27
0,90
1,6
2,41
0,85
2,05
1,7
2.05
1,46
2,45
1,8
1,99
1,65
3,27
2,2
13,03
0,56
8,69
2,6
13,09
1,14
15,50
2,9
12,46
1,78
22,20
3,1
12,64
2,27
28,60
Tabel 4.1 menunjukkan bahwa pengujian kincir angin dengan sudut 20° mempunyai daya keluaran terbesar sebesar 28,60 Watt pada kecepatan angin 3,1 m/dt.
27
40
3.5 Daya (Watt)
35
3
Kecepatan Angin (m/dt)
30
2.5
25
1.5 15
V (m/dt)
P (Watt)
2 20
1
10
7:00
6:00
5:00
4:00
3:00
2:00
1:00
0:00
23:00
22:00
21:00
20:00
19:00
18:00
17:00
16:00
15:00
14:00
13:00
12:00
11:00
9:00
0
10:00
0
8:00
0.5
7:00
5
Waktu (Jam) Gambar 4.4
a
n an an a a ada
a an an n dan da a a
ada
d
a an
n
an n
20
Gambar 4.4 menunjukkan bahwa kincir angin mulai berputar pada pukul 11.30 namun belum menghasilkan daya. Kincir angin mulai menghasilkan daya pada pukul 12.00 sebesar 0,55 Watt pada kecepatan angin 1,1 m/dt. Daya tebesar terjadi pada pukul 15.30 sebesar 28,60 Watt pada kecepatan angin 3,1 m/dt. Kincir angin mulai berhenti pada pukul 19.00 pada kecepatan angin 0,9 m/dt.
28
35.00 28.6
30.00
P (Watt)
25.00
22.2
20.00 15.5 15.00 8.69
0.55 1.1
1.3
2.05
2.45
3.27
1.8
0
0.9
1
5.00
1.7
10.00
3.1
2.9
2.6
2.2
1.6
0.00
V (m/dt) Gambar 4.5 Grafik hubungan antara kecepatan angin terhadap daya kelua an an n ada
d
n
20
Gambar 4.5 dapat dikethui bahwa pada kecepatan angin 1 m/dt kincir angin belum menghasilkan daya. Kincir angin mulai menghasilkan daya pada kecepatan 1,1 m/dt sebesar 0,55 Watt. Daya keluaran terbesar yang terjadi adalah 28,60 Watt pada kecepatan angin 3,1 m/dt.
29
Arah angin Blade
Hub
Sudut 15°
Gambar 4.6 Variasi sudut blade 15° Daya angin dapat dihitung menggunakan asumsi temperatur di daerah pantai Pandansimo Bantul Daerah Istimewa Yogyakarta secara geografis adalah 35-37 °C. Dengan asumsi Tudara = 35 °C Diketahui dari tabel propertis udara pada tekanan 1 atm, maka diperoleh: ρ
= 1,145 kg/m3
A
= =
(m2)
= 7,0686 m2 V
= 1,6 m/dt
Dengan menggunakan persamaan P = diperoleh adalah :
, maka daya angin yang
30
Pa = = 5,38 Watt Pk = 0,84 Watt Efisiensi kincir angin dapat diketahui sebagai berikut: η= = 15,60% Tabel 4.2 Data pengujian kincir angin dengan variasi sudut 15o Kecepatan Angin
Tegangan
Arus
Daya
(m/dt)
(Volt)
(Ampere)
(Watt)
1
0
0
0
1,1
0,34
2,47
0,84
1,3
1,40
1,13
1,40
1,6
2,87
1,59
2,87
1,7
3,80
1,75
3,80
1,8
4,80
1,90
4,80
2,2
12,61
0,75
9,41
2,4
12,45
0,99
12,37
2,5
13,18
1,12
14,08
2,6
12,50
1,32
16.55
2,8
12,54
1,67
21,20
2,9
13,11
1,95
26,63
3,1
11,61
2,92
33,97
3,7
11,84
4,91
58,19
31
Tabel 4.2 menunjukkan bahwa pengujian kincir angin dengan sudut 15° mempunyai daya keluaran terbesar sebesar 58,19 Watt pada kecepatan angin 3,7 m/dt.
4
70 Daya (Watt)
3.5
60 Kecepatan Angin (m/dt) 50
3
2 30 1.5 20
V (m/dt)
P (Watt)
2.5 40
1
10
0.5 0 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00
0
Waktu (Jam) Gambar 4.7 Grafik hubungan antara kecepatan angin dan daya keluaran kincir angin terhadap waktu pada sudut 15° Gambar 4.7 Menunjukkan bahwa kincir angin mulai berputar pada pukul 11.30 namun belum menghasilkan daya. Kincir angin mulai menghasilkan daya pada pukul 12.00 sebesar 0,84 Watt pada kecepatan angin 1,1 m/dt. Daya tebesar terjadi pada pukul 16.00 sebesar 58,19 Watt pada kecepatan angin 3,7 m/dt. Kincir angin mulai berhenti pada pukul 19.00 pada kecepatan angin 1 m/dt.
32
70.00 58.19
60.00
P (Watt)
50.00 40.00
33.97 26.63
30.00 21.2 20.00 9.41 10.00 0
2.87 3.8 0.84 1.4
12.37 14.08
16.55
4.8
3.7
3.1
2.9
2.8
2.6
2.5
2.4
2.2
1.8
1.7
1.6
1.3
1.1
1
0.00
V (m/dt)
Gambar 4.8 Grafik hubungan antara kecepatan angin terhadap daya keluaran kincir angin pada sudut 15° Gambar 4.8 menunjukkan bahwa pada kecepatan angin 1 m/dt kincir angin belum menghasilkan daya. Kincir angin mulai menghasilkan daya pada kecepatan 1,1 m/dt sebesar 0,84 Watt. Daya keluaran terbesar yang terjadi adalah 58,19 Watt pada kecepatan angin 3,7 m/dt.
33
Arah angin Blade
Hub
Sudut 20°
Gambar 4.9 Variasi sudut blade 10° Daya angin dapat dihitung menggunakan asumsi temperatur di daerah pantai Pandansimo Bantul Daerah Istimewa Yogyakarta secara geografis adalah 35-37 °C. Dengan asumsi Tudara = 35 °C Diketahui dari tabel propertis udara pada tekanan 1 atm, maka diperoleh: ρ
= 1,145 kg/m3
A
= =
(m2)
= 7,0686 m2 V
= 1,1 m/dt
Dengan menggunakan persamaan P = diperoleh adalah :
, maka daya angin yang
34
Pa = = 5.38 Watt Pk = 0,91 Watt Efisiensi kincir angin dapat diketahui sebagai berikut: η= = 16,89% Tabel 4.3 Data pengujian kincir angin dengan variasi sudut 10o Kecepatan Angin
Tegangan
Arus
Daya
(m/dt)
(Volt)
(Ampere)
(Watt)
1
0
0
0
1,1
2,62
0,35
1,3
4,82
0,35
1,6
2,10
1,57
2,2
12,43
0,87
2,5
12,53
1,27
2,6
12,53
1,49
2,7
12,57
1,77
2,8
12,98
2,07
2,9
11,66
2,63
3
13,03
2,64
3,3
13,18
3,65
3,4
13,24
4,04
3,6
13,34
5,01
0,91 1,69 3,30 10,76 16,03 18,34 22,28 26,48 30,73 34,46 48,14 53,50 66,79
35
Tabel 4.3 menunjukkan bahwa pengujian kincir angin dengan sudut 10° mempunyai daya keluaran terbesar sebesar 66,79 Watt pada kecepatan angin 3,6 m/dt. 80
4
Daya (Watt)
3.5
70 Kecepatan Angin (m/dt)
3
50
2.5
40
2
30
1.5
20
1
10
0.5
V (m/dt)
P (Watt)
60
0 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00
0
Waktu (Jam) Gambar 4.10
a
n an an a a ada
a an an n dan da a a
ada
d
a an
n
an n
10
Gambar di atas menunjukkan bahwa kincir angin mulai berputar pada pukul 11.30 namun belum menghasilkan daya. Kincir angin mulai menghasilkan daya pada pukul 12.00 sebesar 0,91 Watt pada kecepatan angin 1,1 m/dt. Daya tebesar terjadi pada pukul 15.00 sebesar 66,79 Watt pada kecepatan angin 3,6 m/dt. Kincir angin mulai berhenti pada pukul 19.30 pada kecepatan angin 0,9 m/dt.
36
80.00 66.79
70.00 60.00
53.5 48.14
P (Watt)
50.00 40.00
30.73
34.46
26.48
30.00 16.03
20.00
18.34
22.28
10.76
10.00 0
3.3 0.91 1.69 3.6
3.4
3.3
3
2.9
2.8
2.7
2.6
2.5
2.2
1.6
1.3
1.1
1
0.00
V (m/dt)
Gambar 4.11 Grafik hubungan antara kecepatan angin terhadap daya keluaran kincir angin pada sudut 10° Gambar 4.11 dapat dikethui bahwa pada kecepatan angin 1 m/dt kincir angin belum menghasilkan daya. Kincir angin mulai menghasilkan daya pada kecepatan 1,1 m/dt sebesar 0,91 Watt. Daya keluaran terbesar yang terjadi adalah 66,79 Watt pada kecepatan angin 3,6 m/dt.
37
35.00% 30.00%
Efisiensi (%)
25.00% 20.00% 15.00%
Sudut 15
10.00%
Sudut 20
5.00%
Sudut 10
0.00% 1.1
1.6
2.2
2.6
2.9
3
V (m/dt)
Gambar 4.12 Grafik hubungan antara kecepatan angin terhadap efisiensi kincir angin Gambar 4.12 di atas menunjukkan grafik hubungan antara efisiensi kincir angin pada variasi sudut blade 10o, 15o, dan 20o terhadap kecepatan angin. Pada grafik terlihat bahwa seiring naiknya kecepatan angin maka efisiensi kincir angin cenderung naik, hal ini disebabkan karena naiknya daya keluaran pada kincir angin seiring kenaikan kecepatan angin. Nilai efisiensi tertinggi terjadi pada kecepatan angin 3 m/dt sebesar 31,54% pada sudut serang blade 10°, sedangkan nilai terendah didapat pada kecepatan andin 1,1 m/dt sebesar 10,21 % pada sudut serang blade 20°. Sudut serang 10° menghasilkan efisiensi lebih tinggi dikarenakan luasan pada blade menerima angin lebih besar dari pada sudut serang 15 dan 20 sebesar 169,2 m2.
38
Gambar 4.13 Sekema variasi sudut blade Tabel 4.4 Luasan blade yang menerima angin Variasi Sudut
Luas (mm2)
10
169250
15
166000
12
161509
Tabel 4.4 Menunjukkan luasan pada blade yang menerima angin. Sudut serang 10° luasan blade yang menerima angin sebesar 169250 mm2, pada sudut serang 15° luasan blade yang menerima angin sebesar 166000 mm2, dan sudut serang 20° luasan blade yang menerima angin sebesar 161509 mm2.
39
40 35
Daya (Watt)
30 25 20
Sudut 15
15
Sudut 20
10
Sudut 10
5 0 1.1
1.6
2.2
2.6
2.9
3
V (m/dt) Gambar 4.14 Grafik hubungan antara daya terhadap kecepatan angin Gambar 4.14 menunjukkan grafik hubungan antara daya terhadap kecepatan angin pada variasi sudut serang blade 10°, 15°, dan 20°. Daya keluaran terbesar kincir angin didapat pada kecepatan angin 3 m/dt sebesar 34,46 Watt pada sudut serang 10°, sedangkan nilai daya keluaran terendah didapat pada kecepatan angin 1,1 m/dt sebesar 0,55 Watt pada sudut serang 20°. Pengujian Titanio (2015) menyebutkan bahwa pada sudut serang 10° kincir angin dapat menghasilkan daya sebesar 30,1 Watt pada keceptan angin 2,8 m/dt menggunakan blade tipe airfoil N-10. Pengujian kincir angin blade aluminium tipe falcon dengan variasi sudut serang 10° dapat menghasilkan daya sebesar 34, 46 Watt pada kecepatan angin 3 m/dt. Dari hasil pengujian diatas maka dapat disimpulkan bahwa pengujian kincir angin dengan sudut serang 10° dengan menggunakan blade aluminium tipe falcon lebih baik daripada tipe airfoil N-10.
