JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PERANCANGAN TRAPEZOIDAL WIND TURBINE DENGAN KAPASISTAS 100 WATT UNTUK ATAP (ROOF TOP) GEDUNG BERTINGKAT PADA HOTEL SYARIAH SOLO

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

Oleh : ARIS SUBEKTI NIM.I0411009

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 commit to user


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN Janji adalah hal yang mudah diucap tapi betapa sulit ditunaikan. Dan jikalau janji adalah hutang, maka lengkaplah sudah definisi janji beserta dengan besarnya tanggungan bagi si pengemban. Ini bukanlah tentang tingginya harga yang harus dikorbankan ketika pemenuhan janji, tetapi yang berat dari janji adalah ancaman bagi sipengemban yang tak memenuhi janji. Maka inilah beratnya. Demikianlah pula, tak ubahnya janji dalam berjuang menuntut ilmu meniti kehidupan. Bagi sebagian mereka mungkin sedemikian rupa mengelak dengan dalih, “aku tak berjanji”. Tapi mengertilah ketika engkau bersedia menerima amanah, itu artinya kau berjanji untuk mengemban amanah tersebut, dan menuntaskannya. Maka inilah bentuk pemenuhan janji meski sama sekali tak terucapkan, tapi nyata terjelaskan. Teruntuk Bunda tercinta yang senantiasa teguh dalam perjuangannya, dan sabar dalam doanya “terima kasih telah sabar mendidik hingga tahap ini, semoga kelak mampu memberikan manfaat yang lebih”. Teruntuk dosen pembimbing yang senantiasa bersabar dalam membimbing, “terima kasih telah berkenan membimbing hingga akhir”. “Jika hidup adalah bergerak, maka sebaik-baik pergerakan adalah yang mengalami perpindahan. Karena darinyalah kita belajar tentang makna perubahan. Jika hidup adalah perjuangan, maka perjuangan itu takkan pernah berakhir. Ia hanya berpindah dan senantiasa bergerak hingga jantung itu tak mampu lagi berdetak”

Aris Subekti commit to user

iv

I0411009


digilib.uns.ac.id

MOTTO “Sesungguhnya Alloh tidak merubah keadaan suatu kaum sehingga mereka merubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri” (Q.S. ArRa’ad : 11) “Sebaik-baik manusia adalah yang paling bermanfaat bagi manusia lainnya” -Muhammad SAW(HR. Ahmad, Ath-Thabrani, Ad-Daruqutni) “Jalan menuju Allah adalah jalan yang membuat Adam kelelahan. Nuh mengeluh. Imbrahim dilempar ke dalam api. Ismail dibentangkan untuk disembelih. Yusuf dijual dengan harga yang murah dan dipenjara beberapa tahun. Zakaria di gergaji. Yahya disembelih. Ayub menderita penyakit. Daud menangis melebihi kadar semestinya. Isa berjalan sendirian. Dan Muhammad SAW mendapat kefakiran dan berbagai gangguan. Sementara kalian ingin mnempuhnya dengan bersantai ria dan bermain-main? Demi Alloh takkan pernah bisa terjadi” -Ibnul Qoyyum Al Jauziah-

“Dapatkah kekayaan dengan tak berusaha? Dapatkah ilmu dengan tak menuntut? Dapatkah mencapai kemulyaan, kalau tak ditempuh jalannya? Padahal kapal tak dapat dilayarkan di daratan” -Buya HAMKA-

“Teruslah bergerak, hingga kelelahan itu lelah mengikutimu. Teruslah berlari, hinggga kebosanan bosan mengejarmu. Teruslah berjalan, hingga keletihan letih bersamamu. Teruslah bertahan, hingga kefuturan itu futur menyertaimu. Teruslah berjaga hingga kelesuan itu lesu menemanimu”

-Ust. Rahmat Abdullah-

“Ada banyak hal dalam hidup yang tidak bisa kita ketahui tanpa mengalaminya. Maka bersyukurlah atas apa yang dialami dalam hidup, karena yakinlah selelah apapun hari ini, sesakit apapun hari ini dan sepahit apapun hari ini, semua itu akan indah ketika kau kenang kelak” -Aris Subekticommit to user

v


digilib.uns.ac.id

PERANCANGAN TRAPEZOIDAL WIND TURBINE DENGAN KAPASISTAS 100 WATT UNTUK ATAP (ROOF TOP) GEDUNG BERTINGKAT PADA HOTEL SYARIAH SOLO Aris Subekti Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Indonesia Email : [email protected]

Abstrak Energi listrik merupakan komoditas yang sangat dibutuhkan oleh masyarakat di Indonesia. Selama ini sebagian besar energi listrik di Indonesia merupakan konversi dari energi fosil yaitu diesel. Indonesia merupakan Negara dengan potensi energi angin yang cukup tinggi. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian terkait potensi energi yang ada. Pada penelitian kali ini akan dibahas potensi energi angin kota Surakarta dan atap gedung Hotel Syariah Solo dengan menggunakan metode konversi kecepatan angin, dan analisa weibull. Kecepatan angin yang sering muncul adalah 3,8 m/s. Pada penelitian kali ini juga dibahas desain turbin angin dengan sudu trapezoidal, yang merujuk pada penelitian Zanette. Turbin yang dirancang merupakan trapezoidal wind turbine dengan kapasitas 100 Watt. Kemudian jenis air foil yang digunakan adalah jenis NACA 0018. Kata kunci: turbin, angin, trapezoidal, sudu.

commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

TRAPEZOIDAL WIND TURBINE DESIGN WITH 100 WATT CAPACITY FOR ROOF TOP MULTI-STOREY BUILDING AT HOTEL SYARIAH SOLO Aris Subekti Department of Mechanical Engineering Engineering faculty of Sebelas Maret University Surakarta Indonesia Email : [email protected]

Abstract Electrical energy is a commodity that is needed by the people in Indonesia. So far, most of electric energy in Indonesia is a conversion from fossil fuel, that is diesel. Indonesia is a country that has the wind energy potential which high enough. Therefore it is necessary to do research which has related to energy potential. This research will discuss about wind energy potential of Surakarta and the roof of the Hotel Syariah Solo’s building using wind speed conversion, and Weibull’s analysis. Wind speed that often arises is 3.8 m/s. In the present study also discussed the design of wind turbines with trapezoidal blade, which refers to the research of Zanette. The turbine that designed is trapezoidal wind turbine with 100 Watts in capacity. Then the kind of airfoil that used is NACA 0018. Keyword: turbine, wind, trapezoidal, blade

commit to user

vii


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb. Alhamdulillahirabbil ‘alamin Segala puji dan syukur kami panjatkan kehadirat ALLOH SWT, atas rahmat dan hidayahnya sehingga kami mampu menyelesaikan tugas akhir dengan judul “PERANCANGAN TRAPEZOIDAL WIND TURBINE KAPASITAS 100 WATT UNTUK ATAP (ROOF TOP) GEDUNG BERTINGKAT PADA HOTEL SYARIAH SOLO”, dapat terselesaikan dengan baik sesuai waktu yang diharapkan. Shalawat serta salam semoga tercurah pada Rasulullah Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat dan pengikutnya, yang telah menyampaikan dien-Nya kepada kita semua. Tugas akhir atau skripsi ini merupakan salah satu syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknik, di jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan skripsi ini mengalami berbagai kendala karena keterbatasan dan kemampuan penulis. Dalam penulisan tugas akhir ini kami mengucapkan banyak terima kasih pada berbagai pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung. Dengan segala kerendahan hati, kami ingin mengucapkan terima kasih atas segala bantuan yang telah diberikan. Dengan rasa tulus ikhlas penulis sampaikan terima kasih kepada: 1.

Bapak D. Danardono, ST., MT., Ph.D selaku Dosen pembimbing I yang senantiasa memberikan nasehat, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini.

2.

Bapak DR Eng Syamsul Hadi ST., MT., selaku Dosen Pembimbing II yang turut serta memberikan motivasi, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini.

3.

Bapak Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, ST., MT., Bapak Eko Prasetya B, ST.,M.T., Bapak Budi Kristiawan ST,.MT., selaku dosen penguji tugas akhir saya yang telah memberi saran yang membangun. commit to user

viii


4.

digilib.uns.ac.id

Bapak D. Danardono, ST., MT., Ph.D selaku Pembimbing Akademis yang telah berperan sebagai orang tua penulis dalam menyelesaikan studi di Universitas Sebelas Maret ini.

5.

Bapak DR Nurul Muhayat ST, MT. selaku koordinator Tugas Akhir.

6.

Bapak Agung T W ST., MT., PhD selaku koordinator Kerja Praktek.

7.

Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret yang telah turut serta mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1.

8.

Seluruh staf karyawan administrasi Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan kemudahan dalam hal administrasi.

9.

Ibu Rasinem, yang telah melahirkan, mendidik, membimbing serta menjadi motivasi utama dalam menjalankan studi. Alm. Bapak Syarif Hidayat, yang telah menjadi perantara Alloh untuk menurunkan saya sebagai manusia hidup di dunia.

10. Ibu Prihartiningsih, Bapak Suparno yang sudah berjasa dalam menjadi perantara Alloh agar saya bisa mengeyam pendidikan hingga sampai pada pendidikan tinggi. Terima kasih telah menjadi sosok Ibu dan Bapak Kedua untuk saya. 11. Rekan-rekan

seperjuangan,

teknik

mesin

angkatan”11

yang

telah

membersamai dalam lika-liku perjalan selama di sini. Agus, Agil, Akbar, Andika, Arif, Arjuna, Bima, Danang, Danu, Dhadung, Evan, Fatur, Dika, Evan, Fadil, Fadillah (pooh), Fahri, Ibnu, Jupri, Mahendra, Muhamad, Wanto, Zadid, Welly, Ian, Royan, Satriya, Khoirul, Gesa, Miko, Rifki, Husein, Fandy, Yusuf. Kalian semua luar biasa. 12. Teman takmir masjid Nurhasanah, mas Tino Prasetyo, mas Galih Timbul Raharjo, mas Dwi Nur Rahmat. 13. Rekan-rekan BEM FT kabinet Teknik Mengabdi, yang telah membersamai dalam pembelajaran menggelola dan bertanggung jawab organisasi, naufal, hilda, kiko, hajar, poppy, tri wahyu, wahyu nur, putri, fikri, nasrullah, edwin, ridwan, dindha, dandy, ardian, fahry, fahrizal, ririn, atika. Semoga senantiasa dilancarkan dan dimudahkan dalam setiap usahanya. commit to user

ix


digilib.uns.ac.id

14. Rekan-rekan “Komodo”, Mantas, Tyar, Sunu, Tiara, Astya, Edo, Indra, Hans, Fikri, Rafiq, Lutfi, Purwanto, Himam, Ibnu, Mahmud, Wulan, Niken, Fitri, Shalila, Hida. 15. “Indonesiaku”, semoga senantiasa istiqomah dan senantiasa berada dalam perlindungan Alloh. 16. Segenap adik-adik binaan, hirman, ilham, aldilla, andryansyah, arman, deni, anwar, fauzi, yang telah memberikan pengalaman dalam menjadi sosok pembina. 17. Tim pengajar TPA kemana-mana, Agil Rizky Ardiansyah. Semoga dimudahkan pula dalam menyelesaikan segala urusannya. Semoga senantiasa menjadi insan yang manfaat. 18. Temen-Temen DEMA UNS 2015 #LANGKAH PERUBAHAN, Tyar, Yasmin, Ulfa, Wafa, Ratih, Linda, Danu, Febri, Ridho, Hira, Sidiq, Anas, Ghilman. Begitu pula dengan seluruh staff ahli. Tekhusus untuk Komisi satu, Febri, Ridho, Linda, Rika, Monik, Cosma, dan tentunya Dhiyon. Terima kasih atas segala kepercayaan yang telah diberikan. 19. Rekan-rekan kader partai Gerbang UNS, partai tertua dan terbesar di UNS dengan segenap pengalamannya melanglang buana dalam dinamika politik kampus, semoga senantiasa meroket. 20. Rekan-Rekan Aliasni Mesin-Muhandis (AMM MERAH) yang telah menjadi teman untuk mengabdi kembali pada masyarakat. Rois, Mas Ahmed, Rizal, Maftahur Rizky, David, Edo Suryo, Dion, Fahri, Agil, Fathur, Andi. Semoga kedepan makin maju TPA-nya dan disukseskan dalam membangun generasi. 21. Tim pengajar TPA Baitullah Desa Jenglong Mojosongo, semoga senantiasa rajin untuk mengajar disana. 22. Teman-Teman FOLDER, Unicorn, Garuda, DEMA FT UNS, SKI FT UNS, dari segala periode yang tak mampu saya sebutkan satu-persatu. Terima kasih teiring doa untuk kalian semua. 23. Dan Tentunya, segenap Keluarga Mahasiswa Teknik Mesin yang telah memberikan pengajaran tentang arti solidaritas, loyalitas, dan militansi. 24. Dan Semua pihak yang telah membantu proses penyelesaian penulisan skripsi ini yang belum disebutkan dan tak mampu commit to userdisebutkan satu persatu.

x


digilib.uns.ac.id

Semoga Alloh membalas segala budi yang telah diberikan dengan yang jauh lebih baik. Pada akhirnya kami menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan penulis. Oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak supaya menjadi masukan yang sangat berguna bagi kami untuk memperbaiki dan menyempurnakan penulisan lain yang akan datang. Akhir kata, kami berharap semoga laporan skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis pada khususnya. Wassalamualaykum Wr. Wb. Surakarta, 17 Maret 2016

Penulis

commit to user

xi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ ii HALAMAN MOTTO ......................................................................................... iii HALAMAN PERSEMBAHAN ......................................................................... iv ABSTRAK .......................................................................................................... v KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii DAFTAR ISI ...................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiv DAFTAR NOTASI ............................................................................................. xv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xviii BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang .................................................................................... 1 1.2. Rumusan Masalah ................................................................................ 3 1.3. Batasan Masalah .................................................................................. 4 1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................. 4 1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................... 4 1.6. Sistematika Penulisan .......................................................................... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA......................................................................... 6 2.1. Energi Angin ........................................................................................ 6 2.2. Turbin Angin ....................................................................................... 7 2.2.1. Jenis-Jenis Turbin Angin ........................................................... 7 2.3.Turbin angin Tipe Trapezoidal Blade ................................................... 12 2.4. Angka Betz........................................................................................... 14 2.4.1. Tip Speed Ratio .......................................................................... 15 2.5. Distribusi Weibull ................................................................................ 16 2.5.1. Parameter k dan c berdasarkan metod grafik ............................. 17 2.6. Konversi Kecepatan Angin .................................................................. 18 2.7. Kecepatan Angin Rata-rata .................................................................. 18 2.8. VE dan VF ........................................................................................... 19 commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

2.9. Energy Density (ED) ............................................................................ 19 2.10. Torsi Turbin Angin ..................................................................... 20 2.11. Diameter Rotor Turbin ................................................................ 20 2.12. Airfoil ........................................................................................... 20 2.13. Aerodinamik Sudu ....................................................................... 22 2.14. Poros ........................................................................................... 25 2.15. Pasak ........................................................................................... 27 2.16. Bilangan Reynold ........................................................................ 29 2.17..Faktor Keamanan ........................................................................ 29 2.18. Sistem Transmisi Daya ............................................................... 30 2.19. Bantalan ...................................................................................... 30 2.20. Generator ..................................................................................... 33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN............................................................ 35 3.1. Metode Penelitian ................................................................................ 35 3.2.Tempat Dan Wanktu Penelitian ............................................................ 35 3.3. Alat Penelitian ..................................................................................... 35 3.4. Data ..................................................................................................... 35 3.5. Prosedur Penelitian .............................................................................. 36 3.6. Mengolah Data Kecepatan Angin ....................................................... 37 3.7. Perancangan Turbin ............................................................................ 37

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ...................................................... 38 4.1. Profil Gedung Hotel SYARIAH SOLO ............................................... 38 4.2. Analisa Potensi Energi Angin .............................................................. 38 4.2.1. Data Kecepatan Angin ............................................................... 38 4.2.2. Konversi Data Kecepatan Angin ............................................... 39 4.2.3. Perhitungan Kecepatan Angin Rata-rata Di Lokasi ................... 41 4.2.4. Penentuan Arah dan Kecepatan Angin Lokasi .......................... 42 4.2.5. Perhitungan Fungsi Probabilitas Dan Kumulatif Distribusi Weibull 44 4.5.6. Perhitungan Potensi EnergitoAngin commit user ............................................. 46

xiii


digilib.uns.ac.id

4.3. Desain Trapezoidal Wind Turbine ....................................................... 49 4.3.1. Konversi Data Jurnal Menjadi Data Desain ............................... 49 4.3.2. Analisa Gaya Pada Sudu Turbin ................................................. 52 4.3.3. Menghitung Potensi Daya yang Dihasilkan ............................... 57 4.3.4. Perhingungan Poros (Shaft) ....................................................... 58 4.3.4. Perhitungan Pasak (key) ............................................................. 62 4.3.5. Perhitungan Dudukan Strut ......................................................... 65 4.3.6. Perhitungan Strut ....................................................................... 66 4.4. Perhitngan Bantalan (Bearing) ........................................................... 67 4.5. Pemilihan Generator ........................................................................... 70 4.6. Sistem Transmisi ................................................................................. 72 4.7. Desain Rangka Turbin ......................................................................... 73 4.8. Gambar Turbin .................................................................................... 74 4.9. Prediksi Peforma Turbin ..................................................................... 75 4.10. Perhitungan Energi Turbin Tahunan (Annual Energy) ..................... 77 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 80 5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 80 5.2. Saran ................................................................................................... 81 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 82 LAMPIRAN ........................................................................................................ 85

commit to user

xiv


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1

Konsumsi final energi Indonesia persektor tahun ....................... 2

Gambar 2.1

Variasi Jumlah Blade Pada Turbin Horisontal ......................... 8

Gambar 2.2

Tipe Turbin Vertikal ................................................................... 9

Gambar 2.3

Turbin Darrieus ........................................................................ 10

Gambar 2.4

Turbin Darrieus H-Rotor ........................................................... 10

Gambar 2.5

Tipe Turbin Savonius ................................................................ 11

Gambar 2.6

(a) Rotor Savonius U, dan (b) Rotor Savonius L ..................... 12

Gambar 2.7

a. Darrieus 1931, b. Gorlov 1997, c. Archard dan Maitre 2014 ................................................................................................... 13

Gambar 2.8

Trapezoidal-blade CFWT (a. Turbine, b. Tampak atas, c. Tampak perspektif) .................................................................................. 14

Gambar 2.9

Grafik Hubungan Cp dan λ dengan Batas Betz (Betz Limit) ... 15

Gambar 2.10 Pengaruh K Terhadap Bentuk Grafik Weibull (probability density) ................................................................................................... 17 Gambar 2.11 Pengaruh K Terhadap Bentuk Grafik Weibull (cumulative distribution) ............................................................................... 17 Gambar 2.12 NACA 0018 airfoil .................................................................... 22 Gambar 2.13 Segitiga Kecepatan Pada Turbin Angin H-Rotor ........................ 22 Gambar 2.14 Penentuan Kecepatan Angin Relatif ........................................... 24 Gambar 2.15 Parameter Utama Karakteristik Turbin Sudu Trapezoidal: (a)Tampilan Perpektif Sudu, (b) Tampak Atas Sudu. ............... 25 Gambar 2.16 Mode Proyeksi Radial Profil NACA0018 ................................... 25 Gambar 2.17 Diagram Gaya Pada Sudu Turbin Angin..................................... 26 Gambar 2.18 Pasak (Key) ................................................................................ 29 Gambar 2.19 Radial Ball Bearing ................................................................... 32 Gambar 2.20 Generator Turbin Angin ........................................................... 34 Gambar 3.1

Diagram Alir Prosedur Percobaan ............................................ 36

Gambar 4.1

Hotel SYARIAH SOLO ............................................................ 38

Gambar 4.2

Grafik Arah Angin Berdasarkan Kecepatan Angin Tahun 2013-

Gambar 4.3

2014 ........................................................................................... 42 commit to user Grafik Frekuensi Arah Angin Kumulatif Tahun 2013-2014 ..... 43

xv


digilib.uns.ac.id

Gambar 4.4

Grafik Estimasi k dan c ............................................................. 44

Gambar 4.5

Grafik Distribusi Weibull (Fungsi Probability Density) tahun 2013-2014 .................................................................................. 45

Gambar 4.6

Grafik Kumulatif Weibull (Fungsi Distribusi Kumulatif) tahun 2013-2014 .................................................................................. 46

Gambar 4.7

Diagram Potensi Energi Tiap Bulan .......................................... 49

Gambar 4.8

Desain Sudu (Blade) .................................................................. 51

Gambar 4.9

Penentuan Kecepatan Angin Relatif .......................................... 54

Gambar 4.10 Diagram Gaya Pada Sudu Turbin Angin ................................... 56 Gambar 4.11 Analisa Gaya Drag Pada Poros.................................................. 59 Gambar 4.12 Poros (Shaft) .............................................................................. 62 Gambar 4.13 Pasak (key) ................................................................................. 64 Gambar 4.14 Dudukan strut ............................................................................ 66 Gambar 4.15 Strut ........................................................................................... 67 Gambar 4.16 Analisa Gaya Pada Bantalan (Bearing) .................................... 68 Gambar 4.17 Bantalan Bolt Flange Mounted Bearing (Seal Master) ............. 63 Gambar 4.18 Generator model NE – 100S...................................................... 64 Gambar 4.19 Dudukan Turbin......................................................................... 74 Gambar 4.20 Trapezoidal Wind Turbine......................................................... 75 Gambar 4.21 Grafik Nilai Faktor Kapasitas Berdasarkan Kecepatan Angin .. 77 Gambar 4.22 Diagram Energi Turbin Tahunan (EA) Tahun 2013-2014 ........ 78

commit to user

xvi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai koefisien kekasaran dan layer thickness berdasarkan lokasi yang berbeda ................................................................................................ 18 Tabel 2.2 Faktor Km dan Kt ................................................................................ 27 Tabel 2.3 Ukuran pasak berdasarkan diameter poros ........................................... 28 Tabel 2.4 Nilai Faktor Keamanan Material........................................................... 30 Tabel 2.7 Pemilihan faktor koreksi pada bantalan ................................................ 32 Tabel 4.1 Konversi Kecepatan Angin ................................................................... 39 Tabel 4.2 Frekuensi kecepatan angin pada bulan Mei 2013 ................................. 41 Tabel 4.3 Distribusi Frekuensi Kecepatan Angin tahun 2013-2014 ..................... 43 Tabel 4.4 Hasil perhitungan VEmax ....................................................................... 46 Tabel 4.5 Hasil pergitungan potensi Energi selama dua tahun ............................ 47 Tabel 4.6 Spesifikasi Turbin Berdasar Jurnal ....................................................... 49 Tabel 4.7 Data Turbin Angin ................................................................................ 52 Tabel 4.8 Variasi Sudut Serang Dengan Sudut Pitch ........................................... 53 Tabel 4.9 Koefisien Lift dan Drag Pada Variasi Sudut Serang Menggunakan XFLR5 ............................................................................................... 54 Tabel 4.10 Sudut Β, Sudut ϒ, dan Kecepatan Relatif Pada Variasi Sudut Pitch .. 55 Tabel 4.11 Gaya Angkat, Dorong, Normal, dan Axial Pada Variasi Sudut Pitch.56 Tabel 4.12 Daftar koefisien drag (Cd) ................................................................... 58 Tabel 4.13 Rekomendasi nilai Km dan Kt ........................................................... 61 Tabel 4.14 Ukuran Pasak Berdasarkan Diameter Poros ....................................... 63 Tabel 4.15 Dimensi Bantalan Seri 5206 (Seal Master) ......................................... 70 Tabel 4.16. Data Teknik Generator NE – 100S .................................................... 64 Tabel 4.17. Nilai Energi Turbin Tahunan (EA) .................................................... 74

commit to user

xvii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR NOTASI

A

luas area (m2) dan

At

luas sapuan rotor turbin (m2)

c

parameter skala distribusi Weibull

c

panjang chord sudu turbin angin (m)

C0

kapasitas beban statik

C

kapasitas beban dinamik

e

jarak antara dua sudu turbin Savonius (m)

d

panjang chord sudu turbin Savonius (m)

Cd

koefisien Drag

Cp

koefisien daya turbin

D

diameter turbin angin (m)

dp

diameter poros (m)

Ed

energi per satuan waktu

Et

energi selama satu satuan waktu

f(V)

fungsi probability density distribusi Weibull

Fd

gaya Drag (N)

F(V)

fungsi cumulative distribusi Weibull

H

tinggi turbin angin (m)

k

parameter bentuk distribusi Weibull

Km

faktor kombinasi beban kejut dan lelah untuk pembebanan bending

Ks

faktor keamanan untuk bearing

Kt

faktor kombinasi beban kejut dan lelah untuk pembebanan torsi

l

panjang pasak (m)

M

momen (N.m)

Me

momen bending (N.m)

mb

massa sudu (kg)

N

kecepatan putar (rpm)

commit to user

xviii


digilib.uns.ac.id

N

safety factor

P

daya (Watt)

Pt

daya yang dihasilkan turbin (Watt)

R

jari jari turbin angin (m)

Rw

kecepatan tangensial (m/s)

SF

faktor keamanan (safety factor)

Sy

tegangan yield material (N/m2)

t

tebal pasak (m)

T

torsi yang dihasilkan oleh turbin angin (N.m)

Te

twisting momen (N.m)

V

kecepatan angin (m/s2)

V2

kecepatan angin yang diukur pada ketinggian Z2 (m/s)

V1

kecepatan angin yang diukur Badan Meteorologi (m/s)

𝑉𝑎

kecepatan aksial sudu

Vc

kecepatan tangential sudu

Vf

kecepatan angin yang sering muncul selama satu periode waktu (m/s)

VE

besar kecepatan angin yang menghasilkan energi maksimum (m/s)

Vm

kecepatan rata rata (m/s)

𝑉𝑛

kecepatan normal sudu

V∞

kecepatan angin lingkungan

w

lebar pasak (m)

W

beban radial ekivalen dinamik

W

kecepatan angina relatif (m/s)

WA

beban aksial (N)

WR

beban radial (N)

X

faktor beban radial

Y

faktor rotasi

Z1

nilai gradien tinggi pada puncak lapis batas lokasi Badan Meteorologi

Z2

nilai gradien tinggi pada puncak lapis batas lokasi yang ingin diketahui

𝛼

sudut serang

α1

kekasaran permukaan di lokasi Badan Meteorologi

α2

commit to user kekasaran permukaan di lokasi yang ingin diketahui

xix


λ ρ

digilib.uns.ac.id

tip speed ratio massa jenis udara (kg/m3),

𝜃

sudut pitch

τd

tegangan geser ijin material untuk desain (N/m2)

ω

kecepatan sudut putar turbin angin (rad/s)

σ

solidity

σd

tegangan tarik ijin material untuk desain (N/m2)

σy

tegangan luluh (N/m2)

δ

overlap ratio

commit to user

xx


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

1. Tabel data kecepatan angin 2. Tabel hasil perhitungan VEmax per bulan 3. Tabel hasil perhitungan per tahun 4. Tabel hasil perhitungan arah angin 5. Tabel standar ukuran pasak 6. Tabel standar ukuran bantalan 7. Tabel Standar ukuran sabuk 8. Nilai koefisien Drag 9. Tabel hasil perhitungan annual energy 10. Tabel kekuatan material

commit to user

xxi

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016

Recommend Documents