SKRIPSI PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TOWER MONOPOLE KNOCK DOWN UNTUK SISTEM ENERGI HYBRID
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin Strata Satu (S1)
Disusun Oleh : FAJAR CANDRA WARDANI NIM 06510007
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
SKRIPSI PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TOWER MONOPOLE KNOCK DOWN UNTUK SISTEM KONVERSI ENERGI HYBRID
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin Strata Satu (S1)
Disusun Oleh : FAJAR CANDRA WARDANI NIM 06510007
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
i
ii
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TOWER MONOPOLE KNOCK DOWN SISTEM KONVERSI ENERGI HIBRID
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Telah Diperiksa & Disetujui Oleh:
Pembimbing I
Pembimbing II
(Ir. Trihono Sewoyo, MT)
(Ir. Ali Saifullah, MT)
Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Mesin
(Ir. Mulyono, MT)
iii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
Lembar Asistensi Tugas Akhir Nama NIM Fakultas/Jurusan Bidang Keahlian Judul
: : : : :
Fajar Candra Wardani 06510007 Teknik/Teknik Mesin Kontruksi
Perancangan Dan Pembuatan Tower monopole Knock Down Sistem Konversi Energi Hibrid PARAF
CATATAN No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pembimbing I
Pembimbing II
Persetujuan judul TA ACC BAB I BAB II ACC BAB II BAB III ACC BAB III BAB IV ACC BAB IV BAB V ACC BAB V Malang, Agustus 2011 Pembimbing II
Pembimbing I
(Ir. Trihono Sewoyo, MT )
(Ir. Ali Saifullah, MT)
Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Mesin
(Ir. Mulyono. MT)
iv
LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah : Nama : Fajar Candra Wardani Nim : 06510007 Tempat / Tanggal Lahir : Malang, 20 Maret 1988 Jurusan : Teknik Mesin Fakultas : Teknik Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : 1. Tugas Akhir dengan Judul : “Perancangan dan Pembuatan Tower monopole Knock Down Sistem Konversi Energi Hibrid.“ Adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diiajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik disuatu perguruan tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian atau keseluruhan, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka. 2. Apabila ternyata didalam naskah tugas akhir inbi dapat dibuktikan terdapat unsur-unsur “PLAGIASI”, saya bersedia “TUGAS AKHIR INI DIGUGURKAN” dan “GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA PEROLEH DIBATALKAN”,serta diproses sesuai ketentuan yang berlaku. 3. Tugas Akhir ini dijadikan sumber pustaka yang merupakan “ HAK BEBAS ROYALTY NON EKSLUSIF” Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya. Malang, Agustus 2011 Hormat,
Fajar Candra W.
v
Perancangan dan Pembuatan Tower monopole Knock Down untuk Sistem Konversi Energi Hibrid Oleh: Haris Taufik A 06510011 Pembimbing I: Ir. Trihono Sewoyo, MT Pembimbing II: Ir.Herry Mujayin.KH.MT Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang Jl. Raya Tlogomas 246 Malang 65144 Phone. (0341) 464318 Ext.153
ABSTRAKSI Turbin angin merupakan sarana pengubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik untuk memutar generator listrik. Turbin angin adalah salah satu pembangkit energi listrik alternatif yang sifatnya renewable, yaitu persediaannya tak terbatas. Dengan menggunakan prinsip konversi energi, turbin angin dapat menghasilkan energi listrik yang murah dan ramah lingkungan. Salah satu penyebab mahalnya pembangkit tenaga listrik dari angin ini adalah karena mahalnya harga komponen seperti tower. Jenis-jenis tower turbin angin yang ada sekarang kebanyakan adalah jenis permanen, itu dikarenakan daya yang dihasilkan oleh turbin angin relatif besar, selain itu juga pada tower yang sudah ada dipasaran dalam perakitannya masih memakan waktu yang cukup lama. Dengan begitu, kami mencoba mendesain dan membuat tower knock down sebagai alternatif pemilihan tower untuk turbin angin sebagai lampu penerangan jalan. Knock down memungkinkan memberikan banyak keuntungan kepada user, salah satunya mempermudah dalam perawatan serta penggunaannya yang bongkar pasang mempermudah perakitan agar lebih praktis sehingga tidak memakan waktu yang lama. Adapun tujuan perancangan dan pembuatan tower knock down sistem konversi energi hibrid angin dan surya untuk lampu penerangan jalan adalah: Memperoleh gambar teknik tower knock down. Memperoleh prototipe tower knock down sistem konversi energi hybrid angin dan surya untuk lampu penerangan jalan. Dari hasil perancangan tower knock down sistem konversi energi hibrid (SKEH) angin dan surya ini didapatkan desain gambar teknik tower knock down dan juga prototype tower knock down dengan spesifikasi tinggi tower 5,8 m terbagi menjadi 2 ruas tower dengan panjang 3 m dan 2,8 m. Dilengkapi dengan dudukan sel surya yang berdimensi 660 x 610 x 30 (mm),dan penyangga lampu sepanjang 2,5 M. Kata Kunci : Tower, Knock Down, SKEH
vi
KATA PENGANTAR
Assalammu’alaikum Wr. Wb. Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang senantiasa memberikan rahmat serta hidayah-Nya kepada kita semua. Sholawat serta salam selalu tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW. Dengan rahmat dari Allah S.W.T penulisan dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul "Perancangan dan Pembuatan Tower Knock Down Sistem Konversi Energi Hibrid (SKEH) Angin dan Surya untuk lampu penerangan jalan." Dengan baik dan sesuai dengan yang diharapkan.. Dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini, banyak pihak yang telah membantu,baik secara materi, moral, maupun spiritual. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih dan hormat yang sebesarbesarnya kepada : 1. Ayahku “ Suroso” Dan Ibuku “Dyah Sulistyowati”yang telah memberi bantuan doa,material dan semangat. 2. Bapak Ir. Trihono Sewoyo, MT selaku pembimbing satu yang telah memberi bantuan dan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.Tidak lupa permintaan maaf saya apabila telah mengecewakan dalam bimbingan dan ujian tugas akhir. Semoga Allah SWT membalas semua amalan dan memberinya kesehatan lahir dan batin agar terus mendidik para penerus bangsa, amin…
vii
3. Bapak Ir.Ali Saifullah, MT selaku pembimbing dua yang yang telah Membimbing dengan sabar,memberi banyak masukan yang dapat mendukung terselesaikannya tugas akhir ini. 4. Bpk. Ir. Mulyono, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UMM. 5. Bpk. Ir.Herry Suprianto, MT selaku dosen wali Teknik Mesin kelas A angkatan 2006. 6. Buat kakakku yang suka jalan-jalan, Keep Safety Riding . 7. Triyas (kucing) yang sudah banyak membantu baik berupa bantuan pikiran dan semua hal yang memberi kesan khusus bagi penulis. 8. Teman-teman yang banyak membantu di tempat kost ataupun di kampus dan teman satu perjuangan angkatan 2006 yang tak bisa penulis sebut satu persatu. 9. Teman –teman di lab CNC (anak -anak angkatan 2007) terima kasih atas bantuannya. Kesempurnaan mutlak hanya milik Allah SWT, inilah karya terbaik yang dapat penulis persembahkan, namun demikian tentunya penyusunan Tugas Akhir ini terdapat ketidaksempurnaan sehingga kami mengharapkan kritik saran yang konstruktif untuk perbaikan agar menjadi lebih baik. Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat dan berguna bagi para pembaca. Malang, agustus 2011
Penulis,
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL POSTER LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iii LEMBAR KEGIATAN ASISTENSI .............................................................. iv LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. v ABSTRAKSI...................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ....................................................................................... viii DAFTAR ISI ...................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiv DAFTAR TABEL ............................................................................................. xvii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang......................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah .................................................................... 2
1.3
Batasan Masalah....................................................................... 2
1.4
Tujuan ...................................................................................... 3
1.5
Manfaat ................................................................................... 3
TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Pengertian Umum Tower Turbin Angin .................................. 5
2.2
Daftar Persyaratan (Requirement List) .................................... 6
2.3
Jenis-Jenis Tower Turbin Angin .............................................. 7
ix
2.4
Bahan Tower Turbin Angin ..................................................... 9
2.5
Tinggi Tower Terhadap Kecepatan Angin ............................... 9 2.5.1 Kecepatan Angin.............................................................. 11 2.5.2 Kekuatan Angin............................................................... 12
2.6
Prinsip Tenaga Angin............................................................... 14 2.6.1 Konversi Energi Angin................................................... 14 2.6.2 Daya Angin Total.............................................................16
2.7
Turbin Angin ............................................................................ 18 2.7.1
Turbin Angin sumbu Horizontal (TASH) .................... 19
2.7.2
Turbin Angin Sumbu Vertikal(TASV) ........................ 19
2.7.3
Berdasarkan Kapasitas Pembangkitnya.........................21
2.8
Pemilihan Tower ...................................................................... 23
2.9
Tali Kawat Baja........................................................................ 25 2.9.1 Pemilihan Tali Kawat Baja..............................................26 2.9.2 Daya Tahan Tali Kawat Baja.......................................... 26
2.10 Jangkar ..................................................................................... 27 2.11 Pemasangan Tali Kawat Baja pada Jangkar............................. 29 2.12 Pondasi Tower (Base) .............................................................. 30 2.13 Pipa........................................................................................... 31 2.14 Baut Dan Mur........................................................................... 33 2.15 Sel Surya .................................................................................. 35 2.16 Lampu LED .............................................................................. 38 2.17 Sabuk (Belt).............................................................................. 30 2.18 Sel Surya ................................................................................. 33
x
2.19 Diagram Alir ............................................................................ 40
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN 3.1. Gambaran Umum Tower Knock Down .................................... 41 3.2. Konsep Desain ......................................................................... 42 3.3. Gaya Yang Bekerja Pada Tower .............................................. 44 3.4. Perancangan Pipa Tower...........................................................49 3.5. Perancangan sambungan Baut pada Pipa..................................57 3.6. Pemilihan Sel Surya ................................................................. 61 3.7. Pemilihan Lampu LED.............................................................64 3.8. Perancangan Kerangka Sel Surya.............................................65
BAB IV
PEMBUATAN 4.1 Gambar Desain...........................................................................69 4.2 Proses Pembuatan .....................................................................70 4.2.1 Pembuatan Tower............................................................. 70 4.2.2 Pembuatan Kaki Tower.....................................................71 4.2.3 Pembuatan Penyanga Sel surya.........................................71 4.2.4 Pembuatan Penyanga Lampu............................................74 4.2.5 Pemilihan Komponen........................................................74 4.2.5.1 Pemilihan Tali Baja................................................74 4.2.5.2 Pemilihan Sel Surya...............................................75 4.2.5.3 Pemilihan Lampu...................................................76 4.3 Cara Pemasangan....................................................................77
xi
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan.............................................................................80 5.2 Saran.......................................................................................80 DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………xvii
LAMPIRAN : CURICULUM VITAE GAMBAR TEKNIK TOWER
MONOPOLE KNOCK DOWN UNTUK
SISTEM KONVERSI ENERGI HIBRID NASKAH PUBLIKASI
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tower turbin angin .................................................................... 5 Gambar 2.2 Jenis-jenis tower turbin angin .................................................... 8 Gambar 2.3 Turbolensi Angin pada permukaan tanah .................................. 10 Gambar 2.4 Anemometer ................................................................................ 11 Gambar 2.5Grafik Hubungan Antara Kecepatan Ujung,Tipe Sudu Dan koefisien kincir.. ............................................................................................. 17 Gambar 2.6Turbin Angin ................................................................................ 19 Gambar 2.7 Turbin Angin Sumbu Vertikal .................................................... 20 Gambar 2.8Perbandingan Arah angin Pada Turbin Angin. .......................... 21 Gambar 2.9air x Guyed Tower Kit 29 FT EZUP ........................................... 23 Gambar 2.10 Self Suporting Tower.……………………………....................23 Gambar 2.11Mobile Tower Tlailer System.....................................................24 Gambar 2.12 Lihgting Tower,Telokomunication tower,Lihgting Tower........29 Gambar 2.13Kontruksi tali Kawat baja ......................................................... 25 Gambar 2.14Tali yang Terdiri dari Serat Berwarna Cerah .......................... 26 Gambar 2.16 Teknik pemasangan jangkar pada permukaan tanah.............. 29 Gambar 2.17 Cara pemasangan kawat baj kejangkar (Anchor)....................30 Gambar 2.18 Macam-macam pondasai tower (base).....................................30 Gambar 2.19 Mur dan baut.............................................................................33 Gambar 2.29 Diagram Alir ............................................................................ 40 Gambar 3.1 Tower Turbin angin helix ........................................................... 41 Gambar 3.2Tower ........................................................................................... 45
xiii
Gambar 3.3 Jarak Anchor Dengan Base Tower ............................................. 46 Gambar 3.5 Tegangan Melingkar dan Memanjang pada Pipa................,., ..49 Gambar 3.6 Segitiga Siku-Siku.........................................................……….,,.52 Gambar 3.7Penampang Tower Ditinjau dari Satu arah.................................53 Gambar 3.8 Gaya yang Terjadi pada Tower .................................................. 53 Gambar 3.9 Sambungan Pada Tower............................................................. 57 Gambar 3.10 Circular Base............................................................................ 59 Gambar 3.11Sel surya .................................................................................... 63 Gambar 3.12Kerangka Penyangga Solar Cell ............................................... 65 Gambar 3.13 DBB Truss Kerangka Penyangga Solar Cell ........................... 66 Gambar 4.1 Desain Tower.............................................................................. 69 Gambar 4.2 Batang Pipa ................................................................................ 70 Gambar 4.3Sambungan Flange Pada Tower ................................................. 70 Gambar 4.4 Tower .......................................................................................... 71 Gambar 4.5 Kaki Tower ................................................................................. 71 Gambar 4,6 Batang Penyangga Sel Surya......................................................72 Gambar 4.7 Penyanbungan Penyangga Sel Surya ........................................ 72 Gambar 4.8 Besi Siku Yang Telah dipotong....................................................73 Gambar 4.9 Penyambungan Bingkai Sel Surya
…………………………..73
Gambar 4.10 Penyangga Sel Surya ................................................................ 74 Gambar 4.11 Bahan Diroll ............................................................................. 74 Gambar 4.12 Tali Baja ................................................................................... 75 Gambar 4.13 Sel Surya ................................................................................... 76 Gambar 4.14 Lampu LED .............................................................................. 77
xiv
Gambar 4.15 Pemasangan Kaki Tower...........................................................77 Gambar 4.16 Pemasangan Penyangga Sel Surya dan Lampu......................78 Gambar 4.17 Penyambungan Tower.............................................................78 Gambar 4.18 Pemasangan Tali Baja.............................................................78 Gambar 4.19 Pemasangan Jangkar..............................................................79 Gambar 4.20 Tower yang Telah Terpasang..................................................79
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Daftar Persyaratan (Requirement List)……………………………...6 Tabel 2.2 Skala Beufort.................................................................................. 14 Tabel 2.3Syarat-Syarat dan Kondisi Angin............................................ ........19 Tabel 2.5 Penggunaan jangkar menurut jenis tanah..................................... 28 Tabel 2.6 Standart baut dan mur....................................................................34 Tabel 3.1 Daftar Persyaratan (Requirement List)……………………………..43 Tabel 3.2 Standart Baut ................................................................................57 Tabel 3.3 Spesifikasi Solar Cell 50 Wp..........................................................62 Tabel 3.6Perbedaan antara Lampu AC dan LED....................................... ..64 Tabel 3.7 Gaya Pada Batang Kerangka Penyangga solar cell................. …68
xvi
DAFTAR PUSTAKA
-
Daryanto, Drs. (2000), Teknik Pekerjaan Pipa, Jakarta.,(2008)
-
N. Rudenko (1992), Mesin Pemindah Bahan, Erlangga, Jakarta.
-
Popov, E.P. (1996), Mekanika Teknik (Mechanics of Material), Erlangga, Jakarta.
-
Raswari (1978), Menggambar dan Penggambaran Sistem Perpipaan, Jakarta.
-
Syamsir A. Muin, Ir. (1999), Pesawat-pesawat Pengangkat, Rajawali, Jakarta.
-
Soelarso, Kiyakatsu Suga (1991), Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Cetakan ketujuh, PT. Pradnya Paramitha, Jakarta.
-
Sugeng, Herman” Perancangan, Pembuatan, dan Pengujian Generator
Fluksi
Aksial” Tugas Akhir, Teknik Mesin UMM 2009 -
Sewoyo T,”Rancang Bangun Sistem Konversi Energi Hibrid (SKEH) untuk Lampu Penerangan Jalan”, Makalah Usul Penelitian Hibah Bersaing, FT-UMM, 2010
-
Dobrovolsky, V., dkk.Tt. Machine Elements. Terjemahan A. Troitsky. Moscow : Peace Publisher
-
Febrianto,Arif “Perancangan dan Pembuatan Tower Knock Down Sistem Konversi Energi Hibrid (SKEH) Angin dan Surya untuk Penerangan Jalan”.Tugas Akhir Teknik Mesin UMM,2010
-
Rahman.Ramdani, Perancangan Tower Turbin Angin Sumbu Vertikal Sudu Tipe Helix Dengan Program Berbasis FEM.Tugas Akhir,Teknik Mesin UMM 2010
-
Wardhana F.A, ”Perancangan, Pembuatan, dan Pengujian Sudu Turbin Angin Sumbu Vertikal Tipe Helix Sebagai Sumber Energi Alternatif Lampu Penerangan Jalan”, Tugas Akhir, Teknik Mesin UMM 2010.
-
http://www.comsiteconstruction.com, (2008).
-
http://www.ecw.org, (2008).
-
http://www.energy.iastate.edu, (2008).
-
http://www.four-winds-energy.com, (2008).
-
http://www.otherpower.com, (2008).
-
http://www.rise.org.au, (2008).
-
http://www.eere.energy.gov, (2008).
-
http://www.siliconsolar.com, (2008).
-
http://www.goalltech.com, (2008).
-
http://www.towersolutionsinc.com, (2008).
-
http://www.vk3eg.org, (2008).
-
http://en.wikipedia.org, (2008).
-
http://www.thecrosbygroup.com, (2008).
-
http://gambarteknik.blogspot.com
-
http:// www.skf.com
-
http://ecotechnologi.blogspot.com
