LAPORAN TUGAS AKHIR ANALISA DAYA GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

LAPORAN

TUGAS AKHIR ANALISA DAYA GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN “Analisa Daya yang di Hasilkan Generator Terhadap Perubahan Kecepatan Putaran Blade Kincir Angin Pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin 200 Waat”

Disusun Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Kurikulum Sarjana Strata Satu ( S-1 ) Pada Program Studi Teknik Mesin - Fakultas Teknik

Disusun oleh : EDY SUCIPTO 4130412 - 025

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2009

Laporan Tugas Akhir

i

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

LEMBAR PENGESAHAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Judul Tugas Akhir : ANALISA DAYA GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN “Analisa Daya yang di Hasilkan Generator Terhadap Perubahan Kecepatan Putaran Blade Kincir Angin Pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin 200 Waat”

Disusun Oleh Nama

: Edy Sucipto

NIM

: 4130412-025

Program Studi : Teknik Mesin Fakultas

: Teknik

Universitas

: Mercu Buana

Mengetahui, Pembimbing

Koordinator TA

( DR. A. Hamid, M.Eng )

( DR. A. Hamid, M.Eng ) Ketua Program studi

( DR. A. Hamid, M.Eng )

Laporan Tugas Akhir

i

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Abstrak Pemenuhan energi listrik untuk berbagai kebutuhan saat ini dirasakan masih sangat tergantung pada sumberdaya energi tak terbarukan yang relatif semakin terbatas. Oleh karena itu dimasa mendatang pemanfaatan sumberdaya energi terbarukan merupakan alternatif yang perlu terus dikembangkan agar dapat mencapai daerah perdesaan sekalipun daerah tersebut terpencil. Melalui tugas akhir ini penulis melakukan penelitian pada pembangkit listrik tenaga angin dengan melakukan analisa terhadap daya yang di hasilkan oleh generator berdasarkan torsi yang di pengaruhi oleh gaya angkat dan gaya geser pada blade kincir angin . Untuk mencapai

tujuan tersebut dilakukan

percobaan dengan menggunakan benda uji berupa satu set pembangkit listrik tenaga angin berkapasitas 200 Watt . Percobaan di lakukan di 2 tempat berbeda yang pertama di lapangan terbuka dilokasi BMG cengkareng ( 8 m dpl ) dan di daerah puncak Bogor ( ± 2000 m dpl ) .Dari data yang di dapat dari hasil percobaan kemudian di analisa atau di hitung dengan menggunakan pendekatan rumus perhitungan yang berdasarkan pengaruh gaya angkat dan gaya geser. Dari Hasil penelitian pada kincir angin dengan sudut antara blade terhadap arah angin Φ = 60 menunjukkan Torsi maksimal yang terjadi pada generator sebesar 14,4 Nm dengan menghasilkan daya 203 Watt pada putaran rotor 850 Rpm. Dari daya yang di hasilkan dapat d alirkan ke baterai sebagai backup power.

Kata kunci : Energi alternatif ,Analisa Generator listrik ,Kincir Angin.

Laporan Tugas Akhir

ii

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas ijin dan karuniaNya lah sehingga Laporan Tugas Akhir ini bisa terselesaikan. Tugas Akhir ini berjudul :

ANALISA DAYA GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN

Laporan Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat akademis bagi mahasiswa untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Strata-1 (S1) dalam menyelesaikan Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik - Universitas Mercubuana Tujuan penyusunan Tugas Akhir ini adalah agar mahasiswa lebih mendalami bidang studinya dan dapat mengaplikasikanya ke bidang teknologi yang bersangkutan. Penulis menyampaikan ucapan banyak terimakasih kepada semua pihak yang memberikan bantuannya dengan sukarela dan ikhlas hingga tersusunnya tulisan ini, khususnya kepada : 1. Bapak DR. A. Hamid, M.Eng selaku Kepala Program Studi Teknik Mesin sekaligus dosen pembimbing, yang telah banyak memberikan ide, saran, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini. 2. Bapak Nanang Ruhyat ST.MT,selaku sekretaris jurusan teknik mesin,yang telah memberikan banyak kemudahan. 3. Bapak dan ibu dosen yang telah memberikan ilmunya selama proses perkuliahan.

Laporan Tugas Akhir

iii

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

4. Kepala bagian dan seluruh staf BMG Cengkareng dan Citeko yang telah memberikan data-data yang kami butuhkan selama penelitian. 5. Komandan Lanud Atang Sendjaja Bogor beserta jajarannya, yang memberikan izin menggunakan area TNI AU di puncak sebagai tempat percobaan. 6. Kedua Orang Tua yang telah melimpahkan kasih sayangnya dan selalu mengiringi setiap langkah Ananda dengan do’a. 7. Kakak-kakak ku yang menjadi inspirasi serta selalu memberikan dukungan dan semangat dalam menyelesaikan tugas akhir.. 8. Teman-teman seperjuangan Program Kelas Karyawan UMB Angkatan 6, terimakasih buat persahabatan kita selama ini. 9. Rekan kerja di kantor serta bapak/ibu di TU FTI – UMB yang telah banyak membantu urusan administrasi. Dan berbagai pihak yang telah membantu yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis merasa sebagai “seorang manusia biasa” pastilah dalam menyusun

Laporan

ini

masih

banyak

kekurangannya,

maka

penulis

mengharapkan masukan-masukan yang bermanfaat. Dan yang terakhir penulis sangat berharap agar Laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

Jakarta, 18 Juli 2009

Penulis

Laporan Tugas Akhir

iv

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

DAFTAR ISI

Halaman Judul Lembar Pengesahan .................................................................................................i Abstrak .......................................................................................................... ..........ii Kata Pengantar .............................................................................................. ........iii Daftar Isi ....................................................................................................... ..........v Daftar Gambar .............................................................................................. .........ix Daftar Tabel .................................................................................................. .........xi Daftar Notasi .........................................................................................................xii

BAB I PENDAHULUAN ........................................... ..................................... 1 I.1 Latar Belakang ................................................................................... 1 I.2 Perumusan Masalah ........................................................................... 5 I.3 Batasan Masalah ................................................................................ 6 I.4 Tujuan Penulisan ............................................................................... 8 I.5 Metodologi Penulisan ........................................................................ 8 I.6 Sistematika Penulisan ...................................................................................... 9

BAB II LANDASAN TEORI....................................................................... ...... 11 2.1 Dasar Teori ...........................................................................................11 2.1.1 Turbin Angin ....................................................................... ...... 11 2.2. Genarator........................................................ .....................................13

Laporan Tugas Akhir

v

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

2.2.1 Pengertian dan Kegunaan Generator.............. .............................13 2.2.2 Dasar-dasar Generator Arus Searah....... ............................. ........14 2.2.3 Terbentuknya GGL pada Kumparan Berputar .............................15 2.2.4 Bagian-bagian Terpenting dari Generator ..................................17 2.2.5 Hubungan Frekuensi (f) dengan rpm.................................... ......22 2.2.6 Tegangan Induksi.........................................................................23 2.2.7 Prinsip Kerja Generator Secara Umum.......................................25 2.3. Sifat Angin dan Geografi......................................................................26 2.3.1 Karakteristik Angin.......................................................................26 2.3.2 Besar Angin yang dapat di Manfaatkan........................................27 2.3.3 Nilai Rancangan Kecepatan awal,kecepatan rencana,kecepatan furling..........................................................................................29 2.3.4 Data dan Analisa Kecepatan Angin..............................................29

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...................... .................................. ...31 3.1 Konfigurasi System ........................................ ......................................31 3.2 Perencanaan Kincir Angin .....................................................................32 3.2.1. Perencanaan Generator................................................................35 3.3 Parameter yang Diukur...........................................................................36 3.3.1 Analisa Gaya Angkat (.Lift force ).................................................36 3.3.2 Gaya geser ( Drag force ) ..............................................................38 3.3.3 Kecepatan Relatif Angin................................................................40 3.3.4 Analisa Torsi yang terjadi pada Rotor............................................42

Laporan Tugas Akhir

vi

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

3.4 Metode Eksperimental.......................................................................... 44 3.5 Metode dan Langkah Kerja ...................................................................45 3.5.1 Persiapan Peralatan Eksperimen ...................................................45 3.5.2 Pengambilan data ..........................................................................46 3.5.3 Benda uji .......................................................................................47 3.6 Urutan Langkah Penelitian ....................................................................48

BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA ............... .................................... 49 4.1 Data Penelitian ...................................................................................... 49 4.2 Data Hasil Percobaan ..........................................................................51 4.3 Perhitungan ...........................................................................................52 4.3.1 Perhitungan axial induction faktor................................................52 4.3.2 Tangential induction faktor ..........................................................53 4.3.3 Kecepatan Relatif Angin...............................................................53 4.3.4 Gaya Angkat dan Gaya Gesar ......................................................59 4.3.4.1 Gaya Angkat dan Gaya Geser pada Φ : 6°........................60 4.3.5 Analisa Torsi pada Rotor.. ......................................................... 63 4.3.5.1 Analisa Torsi terhadap Gaya Angkat dan Gaya Geser Pada Φ : 6°……………………………………………...63 4.3.6 Analisa dan Pengujian..................................................................68 4.3.6.1 Data Hasil Percobaan .......................................................68 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................... ......................................71 5.1 Kesimpulan .................................................... .................................... .71

Laporan Tugas Akhir

vii

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

5.2 Saran .................................................................................................... 73

Daftar Pustaka .......................................................................................................74 Lampiran

Laporan Tugas Akhir

viii

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.2 Sketsa sederhana rancang bangun kincir angin.............................. 7

Gambar 2.1

GGL Induksi................................................................................. 14

Gambar 2.2

Kumparan Berputar dalam Medan Magnet ..................................15

Gambar 2.3 Bentuk Fluks Magnit dan GGL Terbentuk pada Sisi Kumparan.. 17

Gambar 2.4 Badan ( body ) Generator.............................................................. 18 Gambar 2.5 Inti Kutub Magnet dan Kumparan................................................ 19 Gambar 2.6

Pemasangan Komutator dan Segmen Komutator......................... 20

Gambar 2.7

Jangkar dan Lilitannya.................................................................. 20

Gambar 2.8

Kumparan Jangkar........................................................................ 21

Gambar 3.1

Blok Diagram System Pengisian Baterai pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin................................................................................ 31

Gambar 3.2

Perencanaan Kincir Angin............................................................ 33

Gambar 3.3 Grafik koefisien gaya angkat dan gaya geser terhadap angle of attack ( α = 3o ), untuk tipe sayap profil S809 yang dipakai pada percobaan.............................................................................. 39 Gambar 3.4 Potongan

Bagian

dari

Sayap

(

blade

)Turbin

Angin

Menggambarkan gaya-gaya yang bekerja dan kecepatan yang saling berhubungan...................................................................... .40 Gambar 3.6 Flowchart Eksperimen.................................................................. 48

Laporan Tugas Akhir

ix

Fakultas Teknik

Gambar 4.1

Teknik Mesin

Grafik Gaya Angkat yang terjadi pada Kincir Angin................... 69

Gambar 4.2 Grafik Gaya Geser yang terjadi pada Kincir Angin...................... 69 Gambar 4.3 Grafik Torsi yang terjadi pada Kincir Angin................................ 70 Gambar 4.4 Grafik Daya yang di hasilkan Kincir Angin................................. 70

Laporan Tugas Akhir

x

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Kecepatan Angin Perbulan di BMG Cengkareng Th 2008........... 30

Tabel 3.1

Tipe Kincir Angin dan Kegunaannya........................................... 34

Tabel 4.1

Data Hasil Percobaan Kincir Angin pada tgl 7 s/d 9 Maret Pengamatan pada pukul 10.00 – 18.00 Wib.................................. 51

Tabel 4.2

Data Hasil Percobaan Kincir Angin.............................................. 52

Tabel 4.4

Data Hasil Perhitungan Gaya Angkat,Gaya Geser,Torsi dan Daya.............................................................................................. 68

Laporan Tugas Akhir

xi

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

DAFTAR NOTASI

a

: Jumlah cabang paralel (cabang jangkar )……..………… ( tanpa satuan )

A

: Luas penampang …………………………………………………....( m² )

CL

: Koefisien Lift (gaya angkat)..………………………….…( tanpa satuan )

CD :

Koefisien gaya geser …...……………………………..…..( tanpa satuan )

d (t) : Perubahan waktu…...………………………………………….......( detik ) d (ø) : Perubahan Fluks magnit yang di potong……………………..…( Weber ) e (t) : GGL Induksi sesaat………………………….…………………… ( Volt )

E

:

GGL Induksi………………………………………………………( Volt )

Ek :

Energi kinetic…………………………………………………….( Joule )

E max :

GGL maksimum terbentuk…………..…………………..............( Volt )

f

:

frekuensi…………………………………………..………………( Hz )

FL :

Gaya Angkat………………………………………………….…....( N )

FD :

Gaya geser……………………………………………………........( N )

g

:

grafitasi………………………………………………………….( m/s2 )

l

:

Panjang blade……………………………………………………...( m )

m

:

Massa……………………………………………………………( kg/s )

ng :

Putaran generator permenit……………………………………...( rpm )

:

Jumlah belitan atau kumparan………………………………...( lilitan )

N

N b : Jumlah blade……………………………………………………...( buah )

Laporan Tugas Akhir

xii

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

P

: Daya …………………………………………………………… .( Watt )

q

: Jumlah kutub magnet …………………………………………...( buah )

Qi

: Torsi………………………………………………………………( N.m )

r

: Jari-jari blade ………………………………………………….........( m )

R

: Jari-jari rotor………………………………………………………...( m )

t

; waktu tertentu…………………………………………………...( detik )

T

:

Ti

: gaya dorong…………………………………………………………( N )

va

: Kecepaatan angin.………………………………………………...( m/s )

vi

: Perubahan Kecepatan Angin dari Upstream ke Rotor…………....( m/s )

Vi

: Kecepatan Relatif Angin………………………………………….( m/s )

Vo

: Kecepatan Angin Awal……………………………………………( m/s )

Periode…………………………………………………………..( detik )

Vrot : Kecepatan rotor ………………………………………………….( m/s ) w

: Lebar blade…………………………………………………………( m )

Z

: Jumlah batang penghantar………………………………………( buah )

ρ

: Massa jenis udara……………………………………………....( kg/m³ )

Φ

: Besar sudut antara blade terhadap arah angin……………….............( º )

φ (t) : Fluks magnet yang di potong pada saat tertentu………………( Weber ) φ max : Fluks magnet maximum yang dipotong……………………….( Weber ) ω

: Rotasi putaran kincir angin.. …………………………………...( rad/s )

µ

: Fiskositas fluida……………………………………………….( Ns/m² )

η

: Efisiensi…………………………………………………………....( % )

Laporan Tugas Akhir

xiii

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

λT

: Koefisien gaya dorong…………………………………..( tanpa satuan )

λQ

: Koefisien Torsi………………………………………….( tanpa satuan )

Laporan Tugas Akhir

xiv

Fakultas Teknik

Laporan Tugas Akhir

Teknik Mesin

i

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Listrik sudah menjadi suatu kebutuhan yang sangat penting bagi kelangsungan hidup masyarakat Indonesia, baik diperumahan, perkantoran maupun sektor perindustrian, di Indonesia catu daya utama hanya berasal dari PLN,sayangnya

Pemenuhan energi listrik untuk berbagai kebutuhan saat ini

dirasakan masih sangat tergantung pada sumberdaya energi tak terbarukan yang relatif semakin terbatas. Padahal Indonesia merupakan negara kepulauan yang 2/3 wilayahnya adalah lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80.791,42 Km merupakan wilayah potensial untuk pengembangan pembanglit listrik tenaga angin, namun sayang potensi ini nampaknya belum dilirik oleh pemerintah. Menurunnya tinggi muka air di berbagai bendungan-terutama yang dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit listrik tenaga air (PLTA)-telah menurunkan pasokan listrik di Jawa hingga 500 megawatt. Sebagai salah satu sumber pemasok listrik, PLTA bersama pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) dan pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) memang memegang peran penting terhadap ketersediaan listrik terutama di Jawa, Madura, dan Bali. Energi angin yang sebenarnya berlimpah di Indonesia ternyata belum dimanfaatkan sebagai alternatif penghasil listrik. padahal, di berbagai negara, pemanfaatan energi angin

Laporan Tugas Akhir

1

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

sebagai sumber energi alternatif nonkonvensional sudah semakin mendapatkan perhatian.Hal ini tentu saja didorong oleh kesadaran terhadap timbulnya krisis energi dengan kenyataan bahwa kebutuhan energi terus meningkat sedemikian besarnya.Di samping itu, angin merupakan sumber energi yang tak ada habisnya sehingga pemanfaatan sistem konversi energi angin akan berdampak positif terhadap lingkungan.

Asal energi angin

Semua energi yang dapat diperbaharui dan bahkan energi pada bahan bakar fosil-kecuali energi pasang surut dan panas bumi-berasal dari Matahari. Matahari meradiasi 1,74 x 1.014 kilowatt jam energi ke Bumi setiap jam. Dengan kata lain, Bumi menerima 1,74 x 1.017 watt daya.Sekitar 1-2 persen dari energi tersebut diubah menjadi energi angin. Jadi, energi angin berjumlah 50-100 kali lebih banyak daripada energi yang diubah menjadi biomassa oleh seluruh tumbuhan yang ada di muka Bumi.

Sebagaimana diketahui, pada dasarnya angin terjadi karena ada perbedaan temperatur antara udara panas dan udara dingin. Daerah sekitar khatulistiwa, yaitu pada busur 0°, adalah daerah yang mengalami pemanasan lebih banyak dari Matahari dibanding daerah lainnya di Bumi.Daerah panas ditunjukkan dengan warna merah, oranye, dan kuning pada gambar inframerah dari temperatur permukaan laut yang diambil dari satelit NOAA-7 pada Juli 1984. Udara panas lebih ringan daripada udara dingin dan akan naik ke atas sampai mencapai ketinggian sekitar 10 kilometer dan akan tersebar ke arah utara dan selatan. Jika

Laporan Tugas Akhir

2

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Bumi tidak berotasi pada sumbunya, maka udara akan tiba di kutub utara dan kutub selatan, turun ke permukaan lalu kembali ke khatulistiwa. Udara yang bergerak inilah yang merupakan energi yang dapat diperbaharui, yang dapat digunakan untuk memutar turbin dan akhirnya dapat menghasilkan listrik.

Di Indonesia telah mulai dikembangkan proyek percontohan baik oleh lembaga penelitian maupun oleh pusat studi beberapa perguruan tinggi. Proyek ini perlu memperoleh perhatian dari pihak yang terkait untuk dikembangkan karena membutuhkan riset yang cukup intensif mengenai kecepatan angin, lokasi penempatan turbin angin, serta cara untuk mengatur pembebanan turbin yang tidak merata. Misalnya pada malam hari angin cukup kencang, sedangkan pada pagi dan siang hari kecepatan angin turun sehingga harus ada mekanisme penyimpanan energi serta mekanisme untuk menstabilkan fluktuasi tegangan listrik yang dihasilkan.

Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Kelebihan :

1. Ramah Lingkungan (environmental friendly)

2. Praktis digunakan pada wilayah pesisir pantai

3. Tidak memerlukan perawatan khusus

4. Teknologinya tidak rumit

Laporan Tugas Akhir

3

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

5. Disainnya dari bahan yang tidak mudah karatan (korosi)

6. Mudah mengoperasikan

Kekurangan :

1. Butuh biaya yang cukup besar untuk pembelian dan pelatihan operator teknis

2. Tersedianya suku cadang dan aki mobil yang cukup, apalagi letaknya jauh di pulau

Dalam situasi yang serba kekurangan pasokan listrik seperti sekarang, tampaknya alternatif energi angin perlu dikaji ulang. Selain hasilnya selalu berkelanjutan, harganya pun kompetitif dibanding pembangkit listrik lainnya.

1.2. Perumusan Masalah

Energi listrik sangat penting dalam kehidupan sekarang ini, namun tidak semua daerah di Wilayah Indonesia dapat merasakan aliran listrik dari PLN.

Laporan Tugas Akhir

4

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

akibat krisis energi Listrik dari PLN yang terjadi saat sekarang ini,maka pemanfaatan Energi Angin sebagai Energi alternative pada pembangkit Listrik Tenaga Angin,terutama pada daerah-daerah pegunungan dan pesisir pantai yang memiliki potensi Angin melimpah, diharapkan dapat membantu mengatasi krisis energi Listrik yang terjadi pada saat sekarang ini. Terutama pada daerah –daerah pedalaman sehingga tidak serta merta bergantung pada keberadaan listrik dari PLN. Pemanfaatan Energi Angin merupakan pemanfaatan energi terbarukan yang paling berkembang pada saat ini. Pembangkit Listrik Tenaga Angin (Wind Power), adalah pembangkit yang memanfaatkan hembusan angin sebagai sumber penghasil listrik. Alat utamanya adalah generator, dengan generator tersebut maka dapat dihasilkan arus listrik dari gerakan blade ( baling-baling ) yang bergerak karena hembusan angin. Pembangkit ini lebih effisien dari pada pembangkit listrik tenaga surya didalam menghasilkan listriknya.

1.3.Batasan Masalah

Dalam penulisan Tugas Akhir ini dengan judul Analisa Generator Set System pada pembangkit Listtrik Tenaga Angin,pokok bahasan yang akan di bahas hanya pada menganalisa untuk mengetahui sistem atau prinsip kerja dari generator set sistem pada pembangkit listrik tenaga Angin sampai dia

Laporan Tugas Akhir

5

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

menghasilkan arus listrik.terutama daya yang dihasilkan terhadap perubahan kecepatan putaran kincir angin.

Secara sederhana sketsa kincir angin adalah sebagai berikut :

Laporan Tugas Akhir

6

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Gambar 1.1. Sketsa Sederhana Rancang Bangun Kincir Angin Sumber : www.kincirangin.info

1.4. Tujuan Penulisan.

Tujuan penulisan antara lain :

Laporan Tugas Akhir

7

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

1. Mengetahui System kerja dari Kincir Angin Generator Set System 2. Mengetahui kecepatan Putaran Angin yang dapat menghasilkan Listrik 3. Menghitung daya listrik yang dapat hasilkan oleh sistem 4. membuat instalasi penampungan Listrik sebelum digunakan untuk keperluan rumah tangga.

1.5. Metodologi Penulisan

Penulisan tugas akhir ini terdiri dari lima bab yang membahas tentang sistem kerja teknologi kincir Angin Generator set system pada pembangkit listrik tenaga angin.teori pendukung penghitungan serta analisa dan hasil pengujian serta satu bab mengenai kesimpulan dan saran-saran tambahan lainnya,metodologi yang digunakan adalah :

a. Studi literatur

Penulis akan mencari literatur mengenai generator listrik pada pembangkit listrik tenaga angin dan sistem pemasangannya,dan hal-hal lain yang ada hubungannya dengan pokok permasalahan yang sedang di bahas.

b. Studi Observasi

yaitu pengamatan langsung ke lokasi dan melakukan wawancara langsung dengan pihak-pihak yang berkompeten,sehingga didapat data-data atau informasi yang lebih jelas dan akurat.

Laporan Tugas Akhir

8

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

c. Analisa dan Evaluasi

Dengan spesifikasi yang telah ditentukan ,maka penulis akan melakukan analisa yang dapat menghambat kinerja sistem dan melkukan Evaluuasi atau perbaikan pada bagian-bagian yang perlu di evaluasi,agar sistem dapat berfungsi dan berjalan lancar.

1.6. Sistematika Penulisan .

Dalam penulisan ini,penulis menggunakan sistematika penulisan yang terdiri dari lima bab antara lain :

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab pendahuluan ini adalah terdiri dari pendahuluan dan latar belakang masalah,metodologi penulisan, tujuan penulisan,perumusan masalah ,pembatasan masalah kontribusi dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini memuat teori-teori yang berkaitan dengan penelitian yang dilakukan, hasil – hasil dan kesimpulan dari penelitian terdahulu serta berbagai persamaan dan pengertian yang mendukung penelitian tersebut.

BAB III METODE PENELITIAN

Laporan Tugas Akhir

9

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Bab ini memuat prosedur pelaksanaan penelitian dan pengambilan data, dimensi benda uji serta spesifikasi peralatan yang digunakan. BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN Bab ini memuat contoh perhitungan, hasil perhitungan yang ditampilkan dalam bentuk grafik serta analisa dan pembahasan dari hasil penelitian tersebut. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini memuat kesimpulan dari hasil penelitian yang dilakukan serta saran-saran yang ditujukan untuk penelitian-penelitian selanjutnya.

LAMPIRAN

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Tugas Akhir

10

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. TEORI DASAR

2.1.1. Turbin Angin Turbin

angin

merupakan

kincir

angin

yang

digunakan

untuk

membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin banyak di gunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dengan menggunakan sumber daya alam yang dapat di perbaharui yaitu angin. Semakin sumber daya alam tak terbaharui seperti : Batu bara dan Minyak bumi sebagai bahan dasar untuk pembangkit listrik pada PLTU dan PLTD, ini menjadi salah satu alasan pentingnya dikembangkan sumber energi baru yang ramah lingkungan seperti pembangkit listrik tenaga angin. Belakangan sedang banyak di kembangkan oleh para ilmuan penelitian-penelitian untuk mencari solusi untuk mengatasi krisis energi terutama listrik. Diantaranya pemanfaatan turbin angin yang memanfaatkan energi angin untuk memutar turbin yang pada akhirnya dapat menghasilkan energi listrik,atau yang lebih kita kenal sebagai pembangkit listrik tenaga angin. Prinsip dasar dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir,kemudian putaran kincir di gunakan untuk memutar generator yang akhirnya akan menghasilkan energi listrik.

Laporan Tugas Akhir

11

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Pada prakteknya tidak sesederhana itu karena terdapat beberapa sub-sistem yang dapat meningkatkan safety dan effisiensi dari turbin angin yaitu : a. Gear box Berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi.biasanya menggunakan gear box 1 : 60 b. Break system Berfungsi untuk menjaga putaran pada poros setelah gear box agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Angin yang besar akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator yang dapat menyebabkan kerusakan pada generator, yang dapat menyebabkan over heat,rotor breakdown,kawat pada generator putus,karena tidak bisa menahan arus yang cukup besar. c. Generator Merupakan salah satu komponen terpenting dalam pembuatan turbin angin .generator dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. d. Penyimpan Energi Alat penyimpan energi berfungsi sebagai back-up power,digunakan untuk menyimpan sebagian energi yang dihasilkan pada saat terjadi kelebihan daya pada waktu turbin angin berputar kencang,atau pada saat penggunaan daya menurun,alat penyimpan ini bisa menggunakan aki mobil 12 volt,65 Ah e. Rectifier - inverter

Laporan Tugas Akhir

12

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Rectifier berarti penyearah, rectifier bisa menyearahkan gelombang sinusoidal ( AC ) yang dihasilkan generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik yaitu mengubah gelombng DC yang di keluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh rumah tangga.

2.2. Generator

2.2.1. Pengertian dan Kegunaan Generator. Merupakan sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanikal, tenaga mekanik di sini di gunakan untuk memutar kumparan kawat penghantar dalam medan magnet ataupun sebaliknya memutar magnit diantara kumparan kawat penghantar . tenaga mekanik dapat berasal dari tenaga panas,tenaga potensial air,motor diesel,atau kincir angin dengan angin sebagai tenaga

penggerak

sudu

kincir.yaitu

dengan

menggunakan

Induksi

elektromagnetik,proses ini dikenal sebagai proses pembangkit listrik. Generator yang tersedia banyak di pasaran biasanya berjenis high speed induction generator, dimana pada generator jenis ini membutuhkan putaran tinggi dan juga membutuhkan energi listrik awal untuk membuat medan magnetnya. Sedangkan untuk pembangkit listrik tenaga angin generator yang digunakan adalah generator yang berjenis “ low speed “ yang tidak memerlukan energi listrik awal karena biasanya ditempatkan di daerah-daerah yang tidak memiliki aliran listrik. Arus yang di hasilkan pembangkit listrik tenaga angin adalah arus AC,tetapi cenderung tidak setabil karena bergantung pada kecepatan angin ,oleh karena itu supaya

Laporan Tugas Akhir

13

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

stabil maka arus yang dihasilkan di Inverter ke DC dan di simpan ke baterai sebagai backup power dan di convert lagi ke AC ketika akan digunakan untuk keperluan rumah tangga seperti lampu dan lain-lain.

2.2.2. Dasar-dasar Generator Arus Searah Salah satu percobaan yang erat hubungannya dengan prinsip generator adalah percobaan yang di lakukan oleh Michael Faraday,yang sering di sebut percobaan Faraday.

Gambar 2.1. GGL Induksi ( Reff : Drs.Sumanto,Mesin Arus Searah )

“ ujung-ujung kumparan yang di hubungkan dengan galvanometer,apabila batang magnit didorongkan ,jarum galvanometer akan bergrak dan kembali diam bila batang magnit tadi di hentikan mendorongnya”. Bergeraknya jarum tersebut di sebabkan oleh timbulnya gaya gerak listrik Induksi ( GGL Induksi ) pada kumparan. Percobaan Faraday tersebut mengandung pengertian bahwa apabila sepotong kawat penghantar listrik berada dalam medan magnit berubah-ubah, maka didalam kawat tersebut akan terbentuk GGL Induksi,demikian pula sebaliknya bila sepotong kawat penghantar listrik digerak-gerakkan dalam medan

Laporan Tugas Akhir

14

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

magnit,maka dalam kawat penghantar tersebut juga terbentuk GGL Induksi. Oleh karena itu dalam prinsip kerja Generator terdapat tiga hal pokok yaitu : 1. Adanya flux magnit ,yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnit. 2. Adanya kawat penghantar listrik yang merupakan tempat terbentuknya GGL. 3. Adanya gerakan relative antara flux magnit dengan kawat penghantar listrik 2.2.3. Terbentuknya GGL Pada Kumparan Berputar Telah di jelaskan bahwa terbentuknya GGL,pada generator berdasar pada “percobaan Faraday” yang menyatakan bahwa kumparan yang di gerakan dalam medan magnit,di dalam kawat kumparan tersebut akan terbentuk GGL.

Gambar 2.2. Kumparan Berputar dalam Medan Magnet ( Reff : Drs.Suato,Mesin Arus Searah ) Menggambarkan prinsip terbentuknya GGL pada kumparan yang berputar. Kumparan ABCD terletak dalam medan magnit serba sama,sedemikian rupa sehingga sisi AB dan CD terletak tegak lurus pada arah fluks magnit.kumparan ABCD di putar dengan kecepatan sudut yang tetap terhadap sumbu putarnya yang sejajar dengan sisi AB dan CD. Sesuai dengan hokum “Faraday” GGL Induksi yang terbentuk pada AB dan CD besarnya sesuai dengan perubahan fluks magnit yang dipotong kumparan ABCD tiap detik yakni :

Laporan Tugas Akhir

15

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

dφ volt dt

e(t)=-

(

2.1 )

dimana : e (t)

= GGL Induksi sesaat yang terbentuk

d (ø) = perubahan fluks magnit yang dipotong dalam Weber d (t)

= perubahan waktu dalam detik.

Bila kumparan berputar dengan kecepatan sudut yang tetap dalam medan magnit serba sama,maka besarnya fluks magnit yang dipotong setiap saat adalah :

φ (t ) = φmax . cos ω.t

(

2.2 ) Bila persamaan 2.2 dimasukan kedalam persamaan 2.1 maka : e (t) = Emax sin ω t

(

2.3 ) dimana : e (t) : GGL Induksi sesaat terbentuk Emax : GGL Induksi maksimum terbentuk ø (t) : Fluks magnit yang dipotong pada saat tertentu

φmax : Fluks magnit maksimum yang dipotong ω

: kecepatan berputarnya kumparan

t

: waktu tertentu

dari persamaan diatas maka penggambaran GGL induksi yang terbentuk pada setiap sisi kumparan akan terlihat seperti pada gambar di bawah :

Laporan Tugas Akhir

16

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

gambar 2.3.Bentuk Flux Magnit dan GGL Terbentuk pada Sisi Kumparan. ( Reff : Drs.Sumanto, Mesin Arus Searah )

2.2.4. Bagian-bagian Terpenting dari Generator

Pada mesin Generator listrik,terdiri dari bagian yang diam ( stator ) dan bagian yang berputar ( rotor ).yang termasuk bagian-bagian penting dalam generator listrik antara lain :

Gambar2.4. Badan ( body ) Generator ( Reff : Drs.Sumanto, Mesin Arus Searah )

1. Badan Generator

Laporan Tugas Akhir

17

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Fungsi utama dari badan generator adalah sebagai bagian dari mengalirnya flux magnit yang di hasilkan kutub-kutub magnit,karena itu badan generator di buat dari bahan ferromagnetic.selain itu juga berfungsi untuk meletakan alat-alat tertentu dan melindungi bagian-bagian mesin lainnya. Oleh sebab itu badan generator harus terbuat dari bahan yang kuat. 2. Inti kutub magnit dan lilitan penguat magnit Sebagaimana diketahui bahwa flux magnit yang terdapat pada generator dihasilkan oleh kutub-kutub magnit yang dibuat dengan prinsip elektromagnetisme.sedangkan lilitan penguat magnit berfungsi untuk mengalirkan arus listrik untuk terjadinya proses elektromagnetisme.

Gambar 2.5. Inti Kutub Magnet dan Kumparannya. ( Reff : Drs.Sumanto, Mesin Arus Searah )

3. Sikat-sikat

Laporan Tugas Akhir

18

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus dari lilitan jangkar dengan beban. Juga untuk terjadinya komutasi,agar gesekan antar komutator dan sikat tidak mengakibatkan ausnya komutator,maka sikat harus lebih lunak dari komutator. 4. Komutator Berfungsi sebagai penyearah mekanik dan juga untuk mengumpulkan GGL induksi yang terbentuk pada sisi-sisi kumparan.oleh karena itu komutator dibuat dari bahan konduktor,biasanya di gunakan dari campuran tembaga.

Gambar 2.6. Pemasangan Komutator dan Segmen Komutator ( Reff : Drs.Sumanto, Mesin Arus Searah ) 5. Jangkar Jangkar yang digunakan pada generator arus searah umumnya yang berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaanya untuk tempat melilitkan kumparan-kumparan tempat terbentuknya GGL induksi.jangkar terbuat dari bahan ferromagnetic,dengan maksud agar liliatan jjangkar terletak dalam daerah yang induksi magnitnya besar,agar GGL induksi yang terbentuk dapat bertambah besar.

Laporan Tugas Akhir

19

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Gambar 2.7. Jangkar dan Lilitannya. ( Reff : Drs.Sumanto, Mesin Arus Searah ) 6. Lilitan jangkar Lilitan jangkar berfungsi sebagai tempat terbentuknya GGL induksi.

Gambar 2.8. Kumparan Jangkar. ( Reff : Drs. Sumanto, Mesin Arus Searah )

Pada prinsipnya kumparan terdiri dari : a. Sisi kumparan aktif, Yaitu bagian sisi kumparan yang terdapat dalam alur jangkar yang merupakan bagian terjadinya GGL induksi sewaktu generator bekerja,setiap sisi kumparan biasanya terdiri beberapa buah kawat. b. Kepala kumparan

Laporan Tugas Akhir

20

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Bagian dari kumparan yang terletak di luar alur,berfungsi sebagai penghubung antar sisi kumparan aktif. c. Juluran Yaitu bagian ujung kumparan yang menghubungkan sisi aktif dengan komutator.

2.2.5. Hubungan Frekuensi (f) dengan r.p.m.

Waktu yang digunakan untuk menggerakan dua kutub yang tak senama yang berturutan melalui kumparan sama dengan satu perioda,yang menghasilkan satu gelombang penuh.yang terdiri dari satu lengkung positif dan satu lengkung negative dalam satu bentuk sinus secara sempurna. Sedangkan banyaknya gelombang yang terbentuk setiap detik disebut frekuensi. Hal ini dapat di lihat dengan persamaan :

f =

1 T

Dimana :

( 2.4 ) f = frekuensi listrik dalam Hz atau cps T = perioda dalam satuan detik.

Apabila kumparan terletak diantara dua kutub magnet ( q = 2 ),maka dalam satu putaran akan terbentuk satu gelombang . untuk ( q = 4 ) maka dalam satu putaran akan terbentuk dua gelombang .dengan demikian banyaknya gelombang listrik

Laporan Tugas Akhir

21

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

yang dihasilkan bergantung pada jumlah kutub magnet ( q ). Sehingga diperoleh hubungan :

f =

q.ng 120

………………………………………………( 2.5 )

Dimana : f = frekuensi listrik q = banyaknya kutub magnet

ng = putaran generator per menit Ada dua jenis generator di lihat dari hubungan antara generator dan frekuensi listrik yang manghasilkan arus bolak-balik : a. Generator Sinkron Di sebut generator sinkron karena besarnya frekuensi listrik yang di hasilkan sebanding dengan jumlah kutub dan putaran generator. f = q. ng / 120 b. Generator Asinkron Disebut generator Asinkron karena besarnya frekuensi listrik yang di hasilkan tidak sebanding dengan jumlah kutub dan putaran generatornya. f ≠ q. ng / 120

2.2.6. Tegangan Induksi Tegangan Induksi yang dihasilkan dalam generator tergantung dari jumlah kumparan atau lilitan jangkar pada generator.GGL Induksi di bangkitkan dari kumparan-kumparan jangkar dari suatu generator.karena cabang jangkar

Laporan Tugas Akhir

22

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

merupakan cabang kumparan-kumparan yang di hubungkan paralel maka besarnya GGL jangkar adalah sama dengan GGL yang di bangkitkan pada satu cabang jangkar.karena tiap cabang jangkar juga terdiri belitan-belitan seri maka untuk memudahkan perhitugan, kita cari rata-rata dalam satu belitan kemudian di kalikan jumlah belitan yang terhubung seri tersebut dimana, Harga rata-ratanya adalah :

E=

2

π

.ω.φmax

volt

(

2.6)

jika pada satu putaran jangkar berkutub q,GGL melalui satu periode dalam n putaran per menit atau putaran per detik maka satu periode lamanya ( T )

T=

60 q .ng 2

(

2.7 )

Dalam satu periode di lalui sudut yang besarnya 2 π radial sehingga :

ω=

2π T

(

2.8 )

Dari persamaan ( 2,6 ),di peroleh :

Laporan Tugas Akhir

23

Fakultas Teknik

2 2π . . φmax ………….volt π T

E=

Teknik Mesin

(

2.9 )

= 4.

60 .φmax q .ng 2

Jangkar memuat N belitan yang terdiri dari a cabang parallel ( cabang jangkar ) sehingga tiap cabang jangkar mempunyai N /a ,buah belitan yang tersambung seri,sedangkan setiap belitan mempunyai dua batag penghantar,jika batang penghantar dinyatakan denan “ Z “ maka N = Z / 2. sehingga diperoleh persamaan :

E = 4.

E=

Z q . .ng .φmax .……………..volt 2a 2 60

q ng . .Z .φmax …………………………………….. a 60

(

2.10 )

2.2.7. Prinsip Kerja Generator Secara Umum

Generator merupakan alat pengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Sumber tegangan arus bolak-balik pada umumnya menggunakan generator sinkron sebagai alternatornya. Pembangkit tegangan ini dilakukan dengan cara melintaskan lilitan penghantar memotong medan magnit. Besar kecilnya tegangan yang di Induksikan oleh penghantar tergantung dari kecepatan penghantar

Laporan Tugas Akhir

24

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

memotong medan magnit. Jika kecepatan putar dari penghantar dalam memotong medan magnit sebesar (n) putaran per menit,maka dalam satu detik penghantar tersebut akan memotong 2.q. φ Weber . karena tegangan yang di Induksikan penghantar dihitung dari rata-rata pemotongan medan magnit per detik,maka besar tegangan yang dihasilkan oleh sumber penghantar adalah : 2.q.φ .ng

E=

60

volt……………………………….

(

2.11 ) Supaya tegangan keluarannya besar maka jumlah lilitan penghantarnya diperbanyak, misalnya N adalah jumlah lilitan penghantar yang diseri dalam satu phasa, maka besar tegangan yang di Induksikan per phasa adalah : E=

2.N .q.φ .ng 60

volt……………………………….( 2.12 )

Jika tegangan yang dihasilkan digunakan untuk mensuplay beban yang besar,maka penampang pengahantarnya di perbesar,agar mampu menahan arus yang besar.

2.3. Sifat Angin dan Geografi

Pada pembangkit listrik tenaga angin, memerlukan angin yang cukup untuk memutar kincir yang dihubungkan dengan poros yang memutar generator sehingga dapat menghasilkan arus listrik. Pada dasarnya angin terjadi karena adanya perbedaan suhu antara udara panas dan udara dingin dan perbedaan udara,dimana angin pada siang hari berhembus dari laut ke darat ( angin darat ), sedangkan dimalam hari berhembus dari darat ke laut ( angin laut ). Disamping itu

Laporan Tugas Akhir

25

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

kecepatan angin tergantung pada ketinggian dan kekasaran daerah. Semakin tinggi kearah langit,kecepatan semakin besar dan semakin banyak hambatan kecepatan semakin rendah.

2.3.1. Karakteristik Angin

Pemanfaatan energi angin sebagai sumber energi selain memerlukan pengembangan dan pengawasan teknologinya,juga memerlukan informasi tentang potensi dan karakteristik energi angin yang dapat di manfaatkan. Data yang kita pergunakan

bersumber

dari

badan

Meteorologi

dan

Geofisika.

Untuk

memanfaatkan energi angin sebagai energi pengganti,perlu dilakukan analisa terhadap data angin, analisa yang di lakukan dapat berbentuk : 1. Distribusi kecepatan dan arah angin rata-rata, serta kecepatan angin maksimal per bulan. 2. Distribusi peluang arah dan kecepatan angin. 3. Distribusi komulatif kecepatan angin. 4. Besar energi angin yang dapat di manfaatkan.

2.3.2. Besar Energi Angin Yang Dapat Di Manfaatkan

Sebagaimana di ketahui menurut fisika klasik energi kinetic dari sebuah benda dengan massa ( m ) dan kecepatan angin va adalah Ek = ½.m. va , dengan ketentuan,kecepatan angin va tidak mendekati kecepatan cahaya. Persamaan tersebut berlaku juga untuk angin,yang merupakan udara yang bergerak .

Laporan Tugas Akhir

26

Fakultas Teknik

EK = ½.m. va

Teknik Mesin

(

2.13 ) Dimana :

EK = Eenergi ( joule )

m = massa udara ( kg/s )

va = kecepatan angin ( m/s ) Apabila suatu blok udara yang mempunyai penampang A ( m² ),dan bergerak dengan kecepatan va ( m/s ),maka jumlah massa yang melewati suatu tempat adalah : m = A. va .ρ ( kg/s )

(

2.14 ) Dimana : A = Luas penampang

va = Kecepatan angin ( m/s ) ρ = Kepadatan udara ( kg/ m³ ) Dengan demikian maka energi angin yang dapat di hasilkan per satuan waktu adalah : 1 3 P = .ρ . A.va 2

(

2.15 ) Dimana : P = daya ( W ) ρ = kepadatan udara ( 1,225 kg/m³ ) pada suhu 20◦

va = kecepatan angin ( m/s ) A = Luas penampang ( m² ).

Laporan Tugas Akhir

27

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Persamaan diatas merupakan sebuah persamaan untuk kecepatan angin pada turbine yang ideal, dimana dianggap energi angin dapat diekstract seluruhnya menjadi energi listrik. Namun kenyataannya tidak seperti itu. Jadi terdapat faktor efisiensi dari mekanik turbine angin dan efisiensi dari generator sendiri. Sehingga daya yang dapat diekstrak menjadi energi angin dapat diketahui dari persamaan berikut:

1 3 P = .ρ .η . A.v a . 2

Di mana :

η = efesiensi kincir angin

(%)

2.3.3. Nilai Rancangan Kecepatan Awal,Kecepatan Rencana dan Kecepatan Furling.

Pengertian dari ketiga kecepatan tersebut diatas adalah : 1. kecepatan awal ( cut in ) : yaitu kecepatan angin dimana kincir angin itu mulai menghasilkan daya listrik atau pemompaan. 2. kecepatan rencana ( rated ) : yaitu kecepatan angin dimana kincir penggerak generator mencapai keluaran dengan efisiensi tertinggi. 3. kecepatan furling : yaitu kecepatan angin dimana kincir angin tidak beroperasi guna menghindari kerusakan atau kecepatan angin batas operasi.

Laporan Tugas Akhir

28

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

2.3.4. Data dan Analisa Kecepatan Angin.

Data dari kecepatan angin yang di peroleh penulis berdasarkan data yang valid yang berasal dari badan pemantau cuaca BMG yang ada di daerah Jakarta,dalam kurun waktu satu tahun. Sebagai bahan studi perancangan penulis mengambil nilai rata-rata kecepatan angin per bulan di stasiun Badan meteorologi dan geofisika di wilayah cengkareng.

Tabel 2.1. Kecepatan Angin per bulan di BMG cengkareng tahun 2008. Bulan

V rata-rata ( m / s )

Januari

2,9

Februari

2,7

Maret

2.2

April

2,1

Mei

2,4

Juni

2.6

Juli

2,7

Agustus

2,8

September

2,2

Oktober

2,4

Nopember

2,5

Laporan Tugas Akhir

29

Fakultas Teknik

Desember

Laporan Tugas Akhir

Teknik Mesin

2,5

30

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Kincir angin merupakan salah satu mesin konversi yang dapat merubah energi kinetic dari gerakan angin menjadi energi listrik. Energi listrik ini di bangkitkan oleh generator yang rotornya berhubungan dengan poros sudu kincir angin yang di gerakan oleh angin.pada penelitian ini akan membahas tentang daya rotor akibat torsi yang di hasilkan berdasarkan gaya angkat dan gaya geser yang terjadi pada kincir angin.

3.1. Konfigurasi System

Kincir angin yang di buat adalah kincir angin poros horizontal dengan tiga buah variable sudu.yang berhubungan dengan poros rotor generator. Angin yang ada di lingkungan sekitar akan memutar blade yang behubungan dengan rotor sehingga akan menghasilkan arus listrik pada generator.

Gambar 3.1. Blok Diagram System Pengisian Baterai pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin. ( Reff : www.mst.gadjahmada.edu/kincir_Angin.pdf )

Laporan Tugas Akhir

31

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Tegangan out put dari generator di masukan ke dalam sebuah rangkaian bridge rectifier untuk mencegah adanya perubahan polaritas tegangan,kemudian dimasukan ke dalam sebuah rangkaian controller yang khusus di gunakan untuk mencharge accu/baterai.lama pengisian accu bergantung dari besarnya output dari controller dan kondisi angin yang ada.bila kecepatan angin semakin besar maka output dari controller akan semakin besar sampai batas nominalnya yaitu 12VDC. Accu yang di gunakan adalah accu 12V. tegangan output dari pembangkit listrik ini di masukan ke sebuah rangkaian controller yang kemudian digunakan untuk melakukan pengisian terhadap accu dan bisa juga untuk menyalakan lampu untuk penerangan. Pada konstruksi kincir angin pada proyek Tugas Akhir ini sebagai penyeimbang dan penunjukan arah angin pada bagian belakang generator di lengkapi dengan ekor penyeimbang. Gaya yang terjadi pada sudu-sudu kincir angin adalah kombinasi dari gaya –gaya aerodinamis,gaya angkat dan gaya geser sehingga menghasilkan momen torsi yang besar.

3.2. Perencanaan Kincir Angin

Kincir angin adalah alat bantu yang digunakan untuk menggerakkan generator dan membangkitkan tenaga listrik. Kincir angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dan lain-lain. Kincir angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda dan

Laporan Tugas Akhir

32

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan Windmill. Kincir angin dalam sistem ini berfungsi sebagai penggerak mula dari generator. Dalam proyek tugas akhir ini kami menggunakan kincir angin dengan bentuk blade seperti ditunjukkan pada gambar 3.2.

Gambar 3.2: Perencanaan kincir angin. ( Reff : Michael Schmidt/ The Economic Optimization of Wind Turbine Design ) Kincir angin dibuat dari bahan serat (fiber) kemudian dicetak kedalam cetakan sehingga terbentuk sesuai dengan perencanaan. Panjang blade juga harus sesuai, jika besar blade yang dipakai terlalu kecil dipasang pada generator besar tidak akan bisa berputar cepat untuk mendapatkan tenaga yang tepat. Perencanaan

Laporan Tugas Akhir

33

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

kincir angin harus disesuaikan untuk keperluan apa kincir tersebut digunakan. Dari data yang kami peroleh (tabel 3.1), kita dapat menentukan berapa jumlah blade yang harus digunakan.

( Reff : www.energyefficiensia.org ) Sesuai dengan data pada tabel 3.1, untuk membuat kincir angin yang akan digunakan untuk memproduksi tegangan listrik harus digunakan kincir angin dengan 3 blade (Sudu). Kincir angin dengan menggunakan

3 blade akan

menghasilkan kecepatan tinggi dengan torsi rendah dan mempunyai solidity² yang rendah, dan khusus digunakan untuk menghasilkan Tegangan listrik. Proyek akhir ini memiliki Komponen pendukung kincir angin dalam sistem ini dirancang dengan menggunakan beberapa komponen sebagai berikut: 1. Sudu atau daun (Blade) Berfungsi sebagai penangkap angin. Sudu ini berjumlah 3 buah. Dari ketiga sudu ini mempunyai panjang, lebar yang sama. 2. Pillow Block Berfungsi untuk tempat dudukan dari poros kincir, yang dilengkapi dengan bearing.

Laporan Tugas Akhir

34

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

3. Poros Berfungsi sebagai tempat menempelnya sudu (Blade).

Untuk perancangan dan pembahasan mengenai sudu ( blade ) tidak di terangkan secara mendetail,tetapi akan di bahas dalam penulisan skripsi yang di buat oleh teman saya satu team dalam proyek tugas akhir ini.

3.2.1. Perencanaan Generator

Generator yang di gunakan pada pembangkit listrik tenaga angin pada proyek tugas akhir ini meiliki spesifikasi generator AC dengan magnet permanen dan kumparan di dalamnya,dengan tegangan keluaran mencapai 24 volt. Bentuk dan gambaran mengenai generator yang di gunakan dalam proyek pembangkit listrik tenaga angin dapat di lihat pada gambar di bawah.

3.3.

Parameter yang Diukur

Untuk mengetahui daya yang di hasilkan pada rotor ada beberapa faktor yang perlu di perhatikan diantaranya mengenai dimensi dari kincir angin yang mempengaruhi torsi yang akan terjadi yang berhubungan dengan daya rotor yang akan dihasilkan. Analisa dimensi sangat diperlukan untuk mengetahui apakah suatu parameter berpengaruh terhadap suatu percobaan atau tidak. Pada Pembangkit

Laporan Tugas Akhir

35

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Listrik Tenaga Angin, parameter-parameter yang mempengaruhi karakteristik aliran adalah massa jenis fluida ( ρ ), viscositas fluida ( µ ), kecepatan angin ( v a ), besar sudut antara blade terhadap arah angin (Φ ) ,Jumlah blade ( N b ), Panjang ( l ) dan Lebar blade ( w ). Dalam Penelitian ini, analisa dimensi digunakan untuk mengetahui variable apa saja yang mempengaruhi Gaya angkat ( Lifting Force ) , Gaya geser ( Drag Force ), Torsi ( Qi ) , Tenaga ( W ) yang di hasilkan oleh rotor. Cara yang digunakan adalah dengan menerapkan Teori analisa thrust,torsi dan daya berdasarkan gaya angkat dan gaya geser.

3.3.1. Analisa Gaya Angkat ( Lift Force )

Untuk mengetahui energi angin yang dapat di manfaatkan untuk memutar rotor pada generator,maka kita perlu mengetahui gaya apa saja yang terjadi dan mempengaruhi pada blade kincir angin yang berhubungan dan menggerakan rotor generator. Gaya angkat yang diukur pada penelitian ini meliputi gaya angkat pada tiaptiap blade. Parameter-parameter yang mempengaruhi Gaya angkat adalah massa jenis fluida ( ρ ), kecepatan relatif angin ( Vi ), Angel of attack ( α ), Koefisien Lift ( C L ), Panjang blade ( l ) dan Lebar blade ( w ). Gaya angkat diperoleh melalui persamaan dibawah ini :

Laporan Tugas Akhir

36

Fakultas Teknik

1 2 FL = C L . .ρ .Vi .l.w.g 2

Teknik Mesin

(

3.1 )

Dimana : FL CL

: Gaya angkat : Koefisien Gaya angkat

ρ

: Kerapatan Udara

Vi

: Kecepatan Relatif Angin

l

: Panjang blade

w

: Lebar blade

g

: grafitasi

3.3.2. Gaya geser ( Drag Force )

Gaya geser ( Drag Force ) yang diukur pada penelitian ini meliputi gaya geser pada tiap-tiap blade. Parameter-parameter yang mempengaruhi Gaya geser adalah massa jenis fluida ( ρ ), kecepatan relatif angin ( vi ), Angel of attack ( α ), Koefisien drag (

C D ), Panjang blade ( l ) dan Lebar blade ( w ). Gaya geser diperoleh melalui persamaan dibawah ini :

Laporan Tugas Akhir

37

Fakultas Teknik

1 2 FD = C D . .ρ .Vi .l.w.g 2

Teknik Mesin

(

3.2 )

Dimana :

FD

: Gaya geser

CD

: Koefisien Gaya geser

ρ

: Kepadatan Udara

Vi

: Kecepatan relatif angin

l

: Panjang blade

w

: Lebar blade

g

: grafitasi

Untuk mendapatkan koefisien lift dan koefisien drag maka di gunakan pendekatan grafik dibawah ini :

Laporan Tugas Akhir

38

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Gambar 3.3. Koefisien Gaya angkat dan Gaya geser terhadap angle of attack ( α ), untuk tipe sayap S809 yang umum dipakai untuk jenis kincir angin 3 blade ( Reff : Michael Schmidt/ The Economic Optimization of Wind Turbine Design )

3.3.3. Kecepatan Relatif Angin

Laporan Tugas Akhir

39

Fakultas Teknik

Gambar 3.4

Teknik Mesin

Potongan bagian dari sayap ( blade ) turbin angin menggambarkan

gaya-gaya yang bekerja dan kecepatan yang saling berhubungan ( Reff : Michael Schmidt/ The Economic Optimization of Wind Turbine Design ) dan ( Reff : R. Lanzafame, M. Messina / Renewable Energy 32 (2007) 2291–2305 )

Dimana : a : Axial Induction Faktor

Laporan Tugas Akhir

40

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

a’ : Tangential Induction Faktor untuk mendapatkan nilai ( a dan a' ) di cari dengan persamaan :

( 3.3 )

( 3.4 ) Dari gambar di atas dapat di simpulkan :

Vin = Vo + vi

atau

Vin = Vo (1 − a)

(

3.5 ) dengan kata lain :

Vin = Vo + vi = Vo (1 − a)

(

3.6 ) dan

Vrot = ω.R − u

atau Vrot = ω.r (1 + a' )

(

3.7 ) Dengan kata lain :

Laporan Tugas Akhir

41

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Vrot = ω.R − u = ω.r (1 + a ' )

(

3.8 ) Sehingga kecepatan relatif angin adalah : Vi = Vin + Vrot 2

2

(

3.9 )

Dimana : Vi : Kecepatan relatif angin Vo : Kecepatan angin awal Vrot : Kecepatan rotor R : Jari-jari rotor

3.3.4. Analisa Torsi yang Terjadi pada rotor

Pada penelitian ini adalah untuk mengetahui Daya yang di hasilkan oleh generator pada kincir angin pembangkit listrik yang di pengaruhi oleh besarnya torsi yang terjadi pada rotor akibat putaran blade kincir angin. Torsi yang diukur berdasarkan pengaruh gaya angkat dan Gaya geser yang bekerja pada tiap-tiap blade di pengaruhi oleh koefisien torsi yang dapat di cari dengan persamaan :.

Laporan Tugas Akhir

42

Fakultas Teknik

λQ

=

Teknik Mesin

C L .sin Φ - C D .cos Φ

(

3.10)

Dimana :

λQ : Koefisien Torsi

Sehingga didapat : 1 2 Qi = λQ . .ρ .vi .l.w.R.g 2

(

3.11 )

Dimana : Qi : Torsi ( Nm )

Kemudian untuk mendapatkan Qi

total

maka jumlah Qi dikalikan dengan jumlah

blade pada rotor, maka : Qi total

=

Qi .3

(

3.12.)

Jadi tenaga yang dihasilkan rotor adalah :

Laporan Tugas Akhir

43

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

P = ω . Qi total

(

3.13 )

Dimana : P : Tenaga rotor ( watt )

ω : Rotasi Putaran Kincir Angin ( Rad/s ) 3.4.

Metode Ekperimental

Ekperimen yang ditunjang oleh beberapa hal sebagai peralatan ekperimen yang digunakan untuk memperoleh hasil yang ingin dicapai sebagai berikut : •

Pembangkit Listrik Tenaga Angin set Merupakan 1 set Pembangkit listrik dengan penggerak tenaga angin, berupa : Blade 3 pcs Generator set Inverter dari arus DC menjadi AC Mounting dan bracket

•

Anemometer Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin ( fluida kerja ) pada saat percobaan

•

Tachometer

Laporan Tugas Akhir

44

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Tachometer digunakan untuk mengukur jumlah putaran rotor per-menit ( RPM ) pada saat percobaan. •

Multimeter Multimeter digunakan untuk mengukur tegangan keluaran ( voltage ) dari generator.

•

Wind source Wind source disini maksudnya sumber angin buatan yaitu berupa kipasangin yang cukup besar dengan beberapa variasi kecepatan.

3.5.

Metode dan Langkah Kerja

Untuk melakukan eksperimen guna mengetahui daya yang di hasilkan generator pada pembangkit listrik tenaga angin berdasarkan keluaran torsi yang terjadi pada rotor yang di pengaruhi gaya angkat dan gaya geser pada blade kincir angin, maka disusun langkah kerja sebagai berikut : 1. Persiapan peralatan ekperimen 2. Pelaksanaan ekperimen dan pengambilan data dengan menggunakan wind source, alat ukur serta benda uji yang telah ditentukan. 3. Pengolahan data hasil eksperimen 4. mengulang percobaan untuk mendapatkan data yang lebih akurat

3.5.1. Persiapan Peralatan Eksperimen

Laporan Tugas Akhir

45

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Langkah awal ini merupakan proses penentuan dimensi, perakitan benda uji dan posisi wind source serta pemasangan alat ukur. Benda uji ditempatkan pada posisi axial terhadap wind source dengan kedudukan yang kokoh diatas lantai. Reflector di tempelkan pada salah satu blade untuk kemudian ditembak dengan sinar oleh Tachometer yang akan menghitung jumlah putaran rotor. Kemudian Anemometer di pasang antara Wind source dan rotor untuk memonitor kecepatan angin yang bekerja . Sementara itu multimeter dipasang pada output generator untuk memonitor tegangan DC yang keluar.

3.5.2. Pengambilan Data

Tahap ini adalah tahap yang paling penting dalam ekperimen dimana data yang diperoleh akan dianalisa dan dimasukan kedalam rumus perhitungan yang telah dibuat sebelumnya. Proses Pengambilan data dilakukan dengan langkah – langkah sebagai berikut : 1. Pengukuran putaran ( RPM ) rotor pada tiap-tiap perubahan kecepatan angin. Kecepatan angin di atur sesuai dengan tabel yang telah ditentukan. 2. Pengambilan data kecepatan Angin lingkungan dengan menggnakan Alat pengukur angin ( Anemometer ) 3. Pengukuran tegangan DC yang keluar dari generator pada tiap-tiap perubahan kecepatan angin. Kecepatan angin di atur sesuai dengan tabel yang telah ditentukan

Laporan Tugas Akhir

46

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

3.5.3. Benda Uji

Pada experimen ini, benda uji yang digunakan adalah Pembangkit Listrik Tenaga angin dengan kapasitas daya 200 watt Dimana profil model dengan spesifikasi sebagai berikut : ƒ

Model

200

ƒ

Rated Power(w)

200

ƒ

Tegangan keluaran rata-rata(v)

24 DCV

ƒ

Rotor diameter ( m )

2.2

ƒ

Start wind speed (m/s)

3

ƒ

Rated wind speee (m/s)

6

ƒ

Scurity wind speed (m/s)

16

ƒ

Rated rotated speed (rpm/m)

450

ƒ

Material blade

Fiber glass steel

ƒ

Jumlah Blade

3

ƒ

Tinggi Tower (m)

6

ƒ

Tower diameter (m)

60

ƒ

Tipe inverter

Modified wave

ƒ

Kapasitas Battery yg disarankan

12V/100 AH

ƒ

Jumlah Battery

2

ƒ

Berat total

80

Dalam penulisan tugas akhir ini akan menitik beratkan pada analisa terhadap daya yang di hasilkan generator terhadap pengaruh sudut blade pada kincir angin pembangkit listrik.

Laporan Tugas Akhir

47

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

3.6. Urutan Langkah Penelitian Keseluruhan proses diatas dapat digambarkan

dalam diagram alir

berikut : mulai Perumusan masalah

Studi literatur

Persiapan alat dan Perakitan benda uji Pengujian alat

Pengambilan data Vo, Rpm

Analisa data dan perhitungan Pembuatan Grafik Hasil pengujian

Alat brfungsi sesuai harapan

selesai

Laporan Tugas Akhir

48

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Gambar 3.6. Flowchart Eksperimen

selesai

Laporan Tugas Akhir

49

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

BAB IV

PERHITUNGAN DAN ANALISA

4.1. Data Penelitian

Dalam proyek tugas akhir ini penelitian di lakukan untuk mengetahui daya yang di hasilkan generator pada pembangkit listrik tenaga angin dengan menitik beratkan pada daya yang di hasilkan akibat torsi yang terjadi pada rotor yang di pengaruuhi gaya angkat dan gaya geser pada blade kincir angin dengan sudut blade 6° ( original ) Pada penelitian ini,udara digunakan sebagai fluida kerja dengan spesifikasi sebagai berikut : ¾ Asumsi aliran udara dinamis dan incompressible ¾ Temperatur lingkungan kerja ( T ) : 30°c = 303 K dan di asumsikan

konstan selama pengujian berlangsung. ¾ Massa jenis ( ρ ) = 1,176 kg/m³

Yang diperoleh dengan persamaan :

ρ = ρo . To . P

T. Po

Di mana :

Laporan Tugas Akhir

50

Fakultas Teknik

ρ

= Massa jenis udara ( kg/m3 )

ρ0

= Massa jenis udara standar ( 1,225 kg/m3 )

To

= Temperatur standar ( 288 K )

Teknik Mesin

= Tekanan ruangan ( 760 mmHg )

p T

= Temperatur lingkungan kerja ( K )

p0

= Tekanan udara standar (760 mmHg )

sehingga : kg x 288 Kx760mmHg m3 ρ= 301Kx 760mmHg kg = 1,176 3 m 1,225

•

Spesifikasi dimensi alat uji l w

= 0,935 m = 0.105 m

Nb = 3 r

= 0.935 m

R

= 1,065 m

α

= 30

Φ

= 6°

4.2. Data Hasil Percobaan :

Laporan Tugas Akhir

51

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Tabel : 4.1. Data hasil percobaan kincir angin pada tgl 7 s/d 9 Maret ,pengamatan pada pukul 10.00 – 18.00 WIB.

No

Waktu pengambilan ( Wib )

Kec.Angin rata-

Kec .Angin rata-

rata ( m/s )

rata di bulatkan (m/s)

1

7 Maret (10.00- 12.00 )

3,1

3

2

7 Maret (13.00- 15.00 )

7,2

7

3

7 Maret (16.00- 18.00 )

3,8

4

4

8 Maret (10.00- 12.00 )

3,8

4

5

8 Maret (13.00- 15.00 )

5,8

6

6

8 Maret (16.00- 18.00 )

3,4

3

7

9 Maret (10.00- 12.00 )

4,4

4

8

9 Maret (13.00- 15.00 )

9,8

10

9

9 Maret (16.00- 18.00 )

3,2

3

Tabel : 4.2.Data Hasil Percobaan Kincir Angin

Hasil percobaan

Φ

Vo (m/s)

1

2

3

4

5

3

150

150

151

150

149

Laporan Tugas Akhir

Rpm ratarata

Nilai Rpm rata-rat di bulatkan

150

150

52

Fakultas Teknik

6°

Teknik Mesin

4

225

230

220

225

223

224,6

225

6

452

451

449

449

450

450,2

450

7

535

530

525

540

520

530

530

10

851

851

850

848

850

850

850

4.3. Perhitungan

4.3.1. Perhitungan axial induction faktor

Dengan menggunakan persamaan ( 3.3 ) :

dari Gambar 3.2 diagram lif and drag coeficient pada bab III , diketahui : untuk α

= 30 diperoleh

koefisien lift atau

CL = 0.4

koefisien drag atau CD = 0.01

ketika : Φ = 6° di peroleh nilai a = 0,2653

Laporan Tugas Akhir

53

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

4.3.2. Tangential induction faktor

Dengan menggunakan persamaan ( 3.4 ) :

Dari perhitungan di peroleh pada : Φ = 6° diperoleh

a' = 0,0548

4.3.3. Kecepatan Relatif Angin

Kecepatan relatif angin untuk Φ = 6° Pada perhitungan diatas telah diperoleh : Dengan Φ = 6° diperoleh : dan

a = 0,2653 a' = 0,0548

Pada saat Vo = 3 m/s

Dengan menggunakan persamaan : Vin = Vo + vi = Vo (1 − a )

Maka : Vin

= 3 + vi

Laporan Tugas Akhir

= 3 ( 1 - 0,2653 )

54

Fakultas Teknik

Vin vi

Teknik Mesin

= 3 + vi

= 2,204 m/s

= 2.204 – 3

= -0,796 m/s

dan untuk mencari Vrot menggunakan persamaan : Vrot = ω.R − u = ω.r (1 + a ' )

Dari data hasil percobaan diketahui putaran kincir adalah 150 rpm sehingga : ω=

150 = 2,5 rad /s . 60

dan dari spesifikasi alat di ketahui : r = 0,935 m R = 1,065 m

Sehingga : Vrot = ω.R − u = ω.r (1 + a ' )

Vrot = ( 2,5 . 1,065 ) – u = 2,5 . 0,935 . ( 1 + 0,0548 ) Vrot = 2,662 – u = 2,465 m/s

u

= 2,662 – 2,465 = 0,197 m/s.

Jadi kecepatan relatif angin adalah dengan menggunakan persamaan ( 3.9 ) Vi = Vin + Vrot 2

2

Vi = (2,204)2 + (2,465)2

Laporan Tugas Akhir

55

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Vi = 3,306 m/s

Jadi pada 6 Φ °, pada saat Vo = 3 m/s , di ketahui Vi = 3,306 m/s.

Pada saat Vo = 4 m/s

Dengan menggunakan persamaan ( 3.5 ),maka : Vin

= 4 + vi

= 4 ( 1 - 0,2653 )

Vin

= 4 + vi

= 2,938 m/s

= 2,938 – 4

= - 1,061 m/s

vi

kemudian dari hasil percobaan diketahui putaran kincir = 225 Rpm Sehungga ω =

225 = 3,75 m/s di bulatkan menjadi 3,8 m/s 60

Maka : Vrot

= ωR – u

= 3,8 . 0,935 ( 1 + 0.0548 ) = 3,747 m/s

Vrot

= ( 3,8 . 1,065 ) - u

= 3,747 m/s

u

= 4,047 – 3,747

= 0,3 m/s

Jadi kecepatan angin relatif dapat di peroleh dengan persamaan ( 3.9 ) :

Vi = (2,938) 2 + (3,747) 2 Vi = 4,76 m/s

Jadi pada 6 Φ °, pada saat Vo = 4 m/s , di ketahui Vi = 4,76 m/s. = 4,8 m/s

Laporan Tugas Akhir

56

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Pada saat Vo = 6 m/s .

Dengan menggunakan persamaan ( 3.5 ) : Vin

= 6 + vi

= 6 ( 1 - 0,2653 ) = 4,408 m/s

vi

= 4.408 – 6 = -1,592 m/s

kemudian dari data hasil percobaan diketahui putaran = 450 Rpm sehingga ω =

450 = 7,5 m/s 60

Maka : Vrot

= ωR – u

= 7,5 . 0,935 ( 1 + 0.0548 ) = 7,397 m/s

Vrot

= ( 7,5 . 1,065 ) - u

= 7,397 m/s

u

= 7,987 – 7,397

= 0,59 m/s

Jadi Kecepatan relatif angin adalah dengan menggunakan persamaan ( 3.9 ): Vi = (4,408)2 + (7,397)2 Vi = 8,61 m/s

Jadi : Pada Φ = 60 , Vo = 6 m/s ;

diperoleh Vi = 8,61

m/s

Pada saat Vo = 7 m/s

Dengan menggunakan persamaan ( 3.5 ) maka :

Laporan Tugas Akhir

57

Fakultas Teknik

Vin

= 7 + vi

Teknik Mesin

= 7 ( 1 - 0,2653 ) = 5,143 m/s

vi

= 5,143 – 7 = -1,857 m/s

kemudian dari hasil percobaan di ketahui putaran kincir = 530 Rpm Sehingga ω =

530 = 8,8 m/s 60

Maka : Vrot

= ωR – u

= 8,8 . 0,935 ( 1 + 0.0548 ) = 8,678 m/s

Vrot

= ( 8,8 . 1,065 ) - u

= 8,678 m/s

u

= 9,372 – 8,678

= 0,694 m/s

Jadi Kecepatan relatif angin adalah dengan menggunakan persamaan ( 3.9 ): Vi = (5,143) 2 + (8,678) 2 Vi = 10,08 m/s

Jadi : Pada Φ = 60 , Vo = 7 m/s ;

diperoleh Vi = 10,08 m/s

Pada saat Vo = 10 m/s

Vin

= 10 + vi

= 10 ( 1 - 0,2653 ) = 7,347 m/s

vi

= 7,347 – 10 = -2,653 m/s

Laporan Tugas Akhir

58

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

kemudian dari data hasil percobaan diketahui putaran = 850 Rpm sehingga ω =

850 = 14,167 m/s 60

Maka : Vrot

= ωR – u = 14,167 . 0,935 ( 1 + 0,0548 )

= 13,972 m/s Vrot

= ( 14,167 . 1,065 ) – u

= 13,972 m/s

u

= 15,087 – 13,972

= 1,116 m/s

Jadi Kecepatan relatif angin adalah dengan menggunakan persamaan ( 3.9 ): Vi = (7,347)2 + (13,972)2 Vi = 15,785 m/s

Jadi : Pada Φ = 60 , Vo = 10 m/s ;

diperoleh Vi = 15,785 m/s

4.3.4. Gaya angkat ( Lift Force ) dan gaya geser ( Drag Force )

Dengan persamaan ( 3.1 ) untuk mencari gaya angkat : 1 FL = C L . .ρ .Vi 2 .l.w.g 2 Dan persamaan ( 3.2 ) untuk mencari gaya geser :

Laporan Tugas Akhir

59

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

1 FD = C D . .ρ .Vi 2 .l.w.g 2

Dari perhitungan sebelumnya diketahui ρ = 1,176 kg/m3 Dari spesifikasi alat di ketahui :

l

= 0.935 m

w

= 0.105 m

dari diagram lif and drag coeficient Gambar 3.2 pada bab III , diketahui :

pada : α = 30 maka CL = 0.4 CD = 0,01

4.3.4.1. Gaya angkat dan Gaya geser pada Φ = 60

Pada kecepatan Vo = 3

Diketahui

Sehingga :

= 3.3 m/s

Vi

FL = 0,4

.

m/s

1 . 1,176 . 3,3 2 . 0,935 . 0,105 . 9,8 2

FL = 2,464 N

dan :

1 FD = 0,01. . 1,176 . 3,32 . 0,935 . 0,105 . 9,8 2

Laporan Tugas Akhir

60

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

FD = 0,062 N

Pada kecepatan Vo = 4

Diketahui

Sehingga :

= 4,8 m/s

Vi

FL = 0,4

.

m/s

1 . 1,176 . 4,8 2 . 0,935 . 0,105 . 9,8 2

FL = 5,214 N

FD = 0,01.

dan :

1 . 1,176 . 4,82 . 0,935 . 0,105 . 9,8 2

FD = 0,13 N

Pada kecepatan Vo = 6

Diketahui Sehingga :

= 8.61 m/s

Vi

FL = 0,4

m/s

.

1 . 1.176 . 8,61 2 . 0,935 . 0,105 . 9,8 2

FL = 16,775 N

dan

FD = 0,01 .

1 . 1,176 . 8,612 . 0,935 . 0,105 . 9,8 2

FD = 0,42 N

Laporan Tugas Akhir

61

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Pada kecepatan Vo = 7

Diketahui

Sehingga :

Vi

FL = 0,4.

m/s

= 10,08 m/s

1 . 1.176 . 10,08 2 . 0,935 . 0,105 .9,8 2

FL = 22,992 N

dan

FD = 0,01 .

1 . 1,176 . 10,082 . 0,935 . 0,105 .9,8 2

FD = 0,575 N

Pada kecepatan Vo = 10

Diketahui

Sehingga :

Vi

FL = 0,4.

m/s

= 15,785 m/s

1 . 1.176 . 15,785 2 . 0,935 . 0,105 .9,8 2

FL = 56,384 N

dan

FD = 0,01 .

1 . 1,176 . 15,7852 . 0,935 . 0,105 .9,8 2

FD = 1,411 N

4.3.5. Analisa Torsi pada rotor

Laporan Tugas Akhir

62

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Torsi yang di ukur berdasarkan pengaruh gaya angkat dan gaya geser yang bekerja pada tiap-tiap blade kincir angin.oleh karena itu perlu di cari terlebih dahulu koefisien torsi dengan persamaan ( 3.10 ). :

λQ

=

C L .sin Φ - C D .cos Φ

Sedangkan untuk mencari torsi menggunakan persamaan ( 3.11 )

1 2 Qi = λQ . .ρ .Vi .l.w.R.g 2 Sehingga tenaga rotor di peroleh dengan persamaan ( 3.13 )

P = ω . Qi total

4.3.5.1. Analisa torsi terhadap gaya angkat dan gaya geser pada Ф 6°

Dari persamaan ( 3.10 ) diperoleh :

λQ = 0,4 . sin 6° - 0,01 . cos 6° = 0,0319

Pada saat Vo = 3 m/s :

Diketahui :

Vi

= 3,3 m/s

Laporan Tugas Akhir

63

Fakultas Teknik

ρ

= 1,176 kg/m3

l

= 0.935 m

w

= 0.105 m

R

= 1.065 m

Teknik Mesin

Dengan menggunakan persamaan ( 3.11 ) di peroleh torsi :

Qi

=

0,5 . 0,0319 . 1,176

Qi

= 0,21 Nm

. 3,32 . . 0.935 . 0.105 . 1,065 .

9,8

Karena terdiri dari 3 blade sehingga : Qi total = Qi .3 = 0,21 . 3 = 0,63 Nm Dari hasil percobaan di peroleh ω = 2,5 m/s Sehingga tenaga rotor yang dihasilkan adalah : P = ω . Qi total

= 2.5 x 0,63 = 1,575 Watt.

Pada saat Vo = 4 m/s

Di ketahui : Vi = 4,8 m/s

Laporan Tugas Akhir

64

Fakultas Teknik

Qi

=

0,5 . 0,0319 . 1,176

Teknik Mesin

. 4,82. . 0.935 . 0.105 . 1,065 .

9,8 = 0,44 Nm Jadi : Qi total = 0,44 x 3 = 1,32 Nm Dari hasil prcobaan diperoleh ω = 3,8 m/s Sehingga tenaga rotor yang di peroleh adalah : P = 3,8 x 1,32 = 5,016 Watt.

Pada saat Vo = 6 m/s

Di ketahui : Vi = 8,61 m/s

Qi

= 0,5 . 0,0319 . 1,176

. 8,612. . 0.935 . 0.105 . 1,065 .

9,8 = 1,42 Nm Jadi : Qi total = 1,42 x 3 = 4,26 Nm

Laporan Tugas Akhir

65

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Dari hasil prcobaan diperoleh ω = 7,5 m/s Sehingga tenaga rotor yang di peroleh adalah : P = 7,5 x 4,26 = 32 Watt.

Pada saat Vo = 7 m/s

Di ketahui : Vi = 10,08 m/s

Qi

= 0,5 . 0,0319 . 1,176

. 10,082. . 0.935 . 0.105 . 1,065 .

9,8 = 1,95 Nm Jadi : Qi total = 1,95 x 3 = 5,85 Nm Dari hasil prcobaan diperoleh ω = 8,8 m/s Sehingga tenaga rotor yang di peroleh adalah : P = 8,8 x 5,85 = 51,48 Watt. Pada saat Vo = 10 m/s

Di ketahui : Vi = 15,785 m/s Qi = 0,0319 . 0,5 . 1,176 . 15,785² . 0,935 .0,105 . 1,065 . 9,8

Laporan Tugas Akhir

66

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

= 4,788 Nm Sehingga : Qi total = 4,788 x 3 = 14,364 Nm Dari hasil percobaan diperoleh ω = 14,167 m/s Sehingga tenaga rotor yang di hasilkan adalah : P = 14,167 x 14,364 = 203,36 Watt.

4.3.6. Analisa Hasil Pengujian

4.3.6.1. Data Hasil Percobaan

Dengan memasukkan data yang di peroleh dari hasil percobaan kincir kedalam rumus-rumus teori yang terdapat pada bab 3,maka di peroleh hasil sebagai berikut :

Laporan Tugas Akhir

67

Fakultas Teknik

Φ

Vo

RPM

m/s

6°

Teknik Mesin

Vi

L (N)

D (N)

( m/s )

QT (

P

Nm)

Watt

3

150

3,3

2,46

0,06

0,63

1,57

7

530

10,1

22,9

0,58

5,85

51,5

4

225

4,8

5,21

0,13

1,32

5,02

4

225

4,8

5,21

0,13

1,32

5,02

6

450

8,6

16,8

0,42

4,26

32

3

150

3,3

2,46

0,06

0,63

1,57

4

225

4,8

5,21

0,13

1,32

5,02

10

850

15,8

56,4

1,41

14,4

203

3

150

3,3

2,46

0,06

0,63

1,57

Grafik 4.1. Gaya Angkat yang terjadi pada kincir angin

Laporan Tugas Akhir

68

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Lift force 60 50

N

40 30

Series1

20 10 0 3

7

4

4

6

3

4

10

3

Kecepatan angin

Grafik 4.2. Gaya Geser yang terjadi pada kincir angin

N

Drag force 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

Series1

3

7

4

4

6

3

4

10

3

Kecepatan angim

Grafik 4.3. Torsi yang terjadi pada kincir angin

Laporan Tugas Akhir

69

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Torsi 16 14 12

Nm

10 8

Series1

6 4 2 0 3

7

4

4

6

3

4

10

3

Kecepatan angin

Grafik 4.4. Daya yang dihasilkan kincir angin Daya 250

Watt

200 150

Series1 Series2

100 50 0 3

7

4

4

6

3

4

10

3

Kecepatan angin

Laporan Tugas Akhir

70

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Setelah melakukan perancangan dan perakitan kincir angin dan melakukan percobaan di beberapa tempat yang berbeda maka di dari hasil percobaan kincir angin poros horizontal,serta dengan perhitungan-perhitungan dan pendekatan secara teori dapat di ambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Secara keseluruhan kincir angin poros horizontal yang di buat dengan menggunakan 3 blade dapat berfugsi sesuai yang di harapkan,ini di buktikan dengan melakukan pengujian kincir yang menunjukkan bahwa kincir angin dapat memutar rotor generator dan meeghasilkan arus listrik. 2. Torsi dan daya yang dihasilkan kincir Angin dapat di lihat pada tabel di bawah :

Φ

Vo

RPM

m/s

Vi

L (N)

D (N)

( m/s )

Qt (

P

Nm)

Watt

3

150

3,3

2,46

0,06

0,63

1,57

7

530

10,1

22,9

0,58

5,85

51,5

4

225

4,8

5,21

0,13

1,32

5,02

4

225

4,8

5,21

0,13

1,32

5,02

Laporan Tugas Akhir

71

Fakultas Teknik

6°

Teknik Mesin

6

450

8,6

16,8

0,42

4,26

32

3

150

3,3

2,46

0,06

0,63

1,57

4

225

4,8

5,21

0,13

1,32

5,02

10

850

15,8

56,4

1,41

14,4

203

3

150

3,3

2,46

0,06

0,63

1,57

3. Generator pada kincir angin 3 blade yang di gunakan dalam tugas akhir ini adalah generator AC dengan magnet permanent dan kumparan di dalamnya yang dapat menghasilkan keluaran tegangan sampai 24 volt dengan daya 203 watt dengan torsi 14,355 Nm pada putaran 850 rpm. 4. pada pembangkit listrik tenaga angin yang di gunakan pada proyek tugas akhir ini di lengkapi dengan baterai sebagai backup power dari arus yang di hasilkan generator. 5. Untuk memperoleh masukan arus yang besar maka putaran kincir harus besar dan angin yang sebagai media penggerak kincirpun harus besar.

5.2. Saran

Untuk penelitian lebih lanjut disarankan adanya perubahan-perubahan pada kincir angin tersebut diantaraya :

Laporan Tugas Akhir

72

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

1. Generator yang digunakan dapat di rubah atau di tambah lilitannya agar generator tersebut dapat menghasilkan arus listrik yang lebih besar. 2. Dibutuhkannya komponen tambahan seperti roda gigi,untuk menghasilkan putaran rotor yang cepat dengan kecepatan angin yang tidak terlalu besar. 3. Dimensi blade di perbesar agar dapat menjebak angin lebih besar lagi. 4. Perlunya studi lebih mendalam tentang pengaruh bentuk dan sudut dari blade terhadap nilai torsi kincir angin.

Laporan Tugas Akhir

73

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

DAFTAR PUSTAKA

[1] Buhl Jr, L. August , A new empirical relationship between thrust coefficient and induction factor for the turbulentwindmill state. Technical report NREL/TP-500-36834., 2005. [2] etd.gatech.edu/theses/available/etd-1114. 2007 [3] Farret, Felix A., M. Godoy Simões. Integartion of Alternative Sources of Energy. John Wiley & Sons, Inc., New Jersey,. 2006 [4] Prof.Ir.Abdul Kadir,Pengantar Teknik Tenaga Listrik,Edisi kedua ; Penerbit:LP3ES,jakarta 1984. [5] its.ac.id/personal/files/material/344-hantoro-ep-1.pdf [6] Drs.Sumanto,Mesi Arus Searah,Penerbit “ANDI OFFSET”Yogyakarta 1984. [7] kincirangin.info [8] Lanzafame, M. Messina / Renewable Energy 32 . 2291–2305. 2007 [9] Malcolm, D.J., and A.C. Hansen. “WindPACT Turbine Rotor Design, Specific Rating Study.” National Renewable Energy Laboratory. 2007 [10] Manwell, J.F., J.G. McGowan, and A.L. Rogers.“Wind Energy Explained – Theory, Design, and Application.” John Wiley & Sons Ltd, West Sussex, England. 2002 [11] Meyer CJ, Kroger DG. “ Numerical simulation of the flow field in the vicinity of an Axial fan blade’’. Int J Num Methods Fluids;36:947–69. 2001 [12] Mohan, Ned, Tore M. Undeland, William P. Robbins. Power Electronics. Converters, Applications, and Design. John Wiley & Sons, Inc. 2003 [13] R. aerodyndesign.com/ANALYSIS/ANALYSIS.htm [14] wikipedia.org/wiki/Wind_turbine_design - 88k

Laporan Tugas Akhir

74

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

ARAH DAN KECEPATAN TAHUN 2008 STASIUN METEOROLOGI KLAS I CENGKARENG

TGL

JAN KEC. ARAH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

JML RATA2

6.8 4.9 6.3 5.4 4.8 5.5 6.1 5.5 8 6.3 5.8 8.3 10.1 10.3 7.4 5.9 6.7 6.6 6 5.3 4.8 4.8 1.9 5.5 3.8 4.5 4.3 3.3 4.5 4.6 3.9 178 5.7

315 225 225 225 270 315 315 270 270 225 270 270 270 270 270 270 270 270 270 270 315 315 90 45 90 180 280 90 225

PEB KEC. ARAH 4.2 4.1 3.4 5 4.2 4.8 5.7 4.2 4.1 5.3 4.6 6.3 6.7 7.5 5.5 5.1 6.1 6.2 4 5.5 4.8 5 5.6 6.4 4.2 3.3 4.9 8.7 5.8

180 360 90 270 90 360 315 90 90 270 270 315 225 225 270 315 315 315 315 360 270 225 270 225 315 225 270 270 270

270 315

-

151.2 5.2

-

MARET KEC. ARAH 6.4 5.2 7 7.9 4.8 4.3 4.5 3.1 2.5 4 4.1 4.8 3.7 4.1 3.4 4.1 3.4 3.4 5.2 5.8 5.9 8.2 5.3 4.6 4.3 2.9 4.7 3.8 5.6 4 5.6 146.6 4.7

225 225 225 225 225 90 225 45 90 180 225 225 90 90 90 180 90 90 270 225 270 225 270 360 180 90 90 90 270 90

APR KEC. ARAH 5 6.3 4.3 4 5.1 4 4.3 4.4 4.1 3.9 4.1 2.7 4.7 2.1 5.1 4.6 4.6 3.6 3.5 5.4 3.9 3 4.3 2.9 4.3 4.8 3.8 4.2 2.3 3.3

225 225 90 225 180 90 180 360 90 90 225 90 45 90 45 90 225 90 90 180 90 90 135 90 90 180 90 315 90 90

90

90

-

122.6 4.1

-

MEI KEC. ARAH 3.8 3.8 4.5 3.9 2.2 4.1 3.8 3.1 4.6 4.6 4.4 4.4 4.1 5.8 3.3 3.8 5.3 7.2 5.7 6.3 4 5.6 5.3 4.4 4.9 4.9 5.2 6.3 5.7 5.6 4.8 145 4.7

180 135 180 180 90 90 90 315 360 360 225 180 360 45 90 180 45 180 180 45 180 45 225 180 45 90 180 45 45 45

JUN KEC. ARAH 6.7 5.6 4.3 3.5 5.1 4.9 4.3 3.8 5.3 4.5 3.3 3 4 4.6 2 5.2 4.1 6.3 4.8 5.2 6.5 4.8 5.9 6.5 6.5 6.4 5.3 7.2 8.1 5

45 180 90 180 180 180 90 45 90 225 90 45 90 90 45 90 45 90 180 90 45 90 90 90 90 45 90 90 45

90 -

153 5.1

ARAH DAN KECEPATAN TAHUN 2008 STASIUN METEOROLOGI KLAS I CENGKARENG

Laporan Tugas Akhir

90

75

-

Fakultas Teknik

TGL

JUL KEC. ARAH

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 JML RATA2

4.2 3.2 4.3 5.9 5.4 2.8 4.4 4.2 4.8 4.8 4.7 5 4.6 5.3 9.7 7.8 8.8 6.3 5.6 4.4 5 3.5 4.9 6.8 5.6 3.8 6 4.8 7 4.6 5 163 5.3

90 90 90 90 90 90 225 90 90 180 180 45 180 90 90 90 45 45 45 360 45 45 45 180 45 90 180 90 90 135

360 -

Teknik Mesin

AGS KEC. ARAH 9.5 5.5 2.3 4.5 2.4 3.7 8 9.6 10.8 8.5 7 4.6 3.4 8.4 6.4 4.3 3.8 4.2 6.2 4.5 5.3 4.8 4.2 5.2 4.4 6.4 5.7 4.3 3.7 3.4 4.5 169.5 5.5

90 90 90 45 90 360 90 90 90 90 90 90 90 90 180 45 45 90 90 45 45 225 90 180 45 45 225 180 180 90

SEP KEC. ARAH 2.1 3.8 2.9 4.2 3.4 3.5 5 5.7 4.5 4.8 3.3 2.8 7.8 9.7 5.1 5.5 3.8 4 3.2 4 3.5 3.3 2 4.4 4.8 4 4.2 3.6 4.8 4.1

90 90 90 90 90 225 90 45 225 180 225 45 90 90 90 270 225 225 225 225 225 90 90 180 180 180 180 180 180 180

180 -

127.8 4.3

-

OKT KEC. ARAH 4.4 5.7 4.5 3.5 3 4.2 3 3.2 4.8 5.1 4.2 5 5.8 5.5 5.1 4 5.8 3.4 5.6 2.9 6.5 5.6 6.2 5.5 3.4 5.9 2.9 5.3 3.1 3.4 5.8 142.3 4.6

180 45 90 180 225 225 225 90 45 45 225 90 180 90 45 225 90 45 225 90 225 225 225 270 225 180 90 180 90 45

NOP KEC. ARAH 3.1 6.5 4.5 6.4 2.5 4.3 3 3.7 5 5.1 4.8 4.2 4.1 1.7 4.1 5.4 4 8.3 9 4 4.4 5.8 5.6 9.3 8.3 5.1 5.6 3.1 3.3 2.8

90 180 225 90 90 180 180 90 225 225 90 360 180 90 90 270 225 270 180 225 225 270 315 270 270 225 270 270 180 180

DES KEC. ARAH 3.4 3 2.2 3 2.5 3.8 5.8 6.3 5.4 4.4 5 4 3.8 5.5 5 3.2 3.2 4 1.2 3.3 4.5 3.3 5.7 5 9.5 8.2 8.8 9.1 8.9 6.8

90 90 90 90 270 270 270 270 270 270 225 270 225 270 315 315 315 90 9 315 315 270 270 225 225 225 270 225 225

45

-

147 4.9

-

152 4.9

ARAH DAN KECEPATAN TAHUN 2007 STASIUN METEOROLOGI KLAS I CENGKARENG

Laporan Tugas Akhir

90

76

-

Fakultas Teknik

TGL

JAN KEC. ARAH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

JML RATA2

10.4 10.3 11.8 9.1 8.4 9 9.1 5.8 6.6 7.6 9.1 7 9.9 8.2 6.5 4.4 3.8 6.1 4.4 2.7 4.2 5.1 4.5 3.1 4.6 4 4.2 5.5 8.4 8 9 210.8 6.8

270 270 225 270 270 270 225 270 225 270 270 270 270 270 270 315 90 180 90 90 315 315 90 90 90 90 225 315 315 315 315 -

Teknik Mesin

PEB KEC. ARAH 5.2 7.3 8.1 6.6 4.8 3.8 4.9 3.7 2.5 3.7 4.2 4.6 3.3 3.5 4.5 3.4 4.1 3.4 3.8 0.9 2.9 4.8 3.8 1.6 4.3 4 5.6 9.7

123 4.4

315 315 315 315 90 90 315 10 90 90 90 90 90 315 90 90 90 90 90 90 90 225 90 90 90 315 270 270

-

MARET KEC. ARAH 10.2 8.6 9.6 7.1 8.5 9.2 7.8 6.5 5.4 5 3 2.6 5.7 5.1 5.6 8.1 7.1 6.6 5.4 6.2 7.8 8.5 5.4 8.7 9.6 9.6 6.1 5.8 4.5 1.7 5 206 6.6

225 225 270 270 225 270 270 315 90 90 90 90 225 90 225 270 225 225 225 225 225 225 225 225 270 270 270 225 225 90 90

APR KEC. ARAH 5.1 4 5.7 3.3 3 2.2 4 3 3.9 4 3.8 4.2 4.5 5.6 4.5 2.7 1.8 3.4 3.3 4.2 3.8 3.1 2.9 4.7 4.8 3.5 4.3 3 4 4.2 114.5 3.8

90 10 360 90 90 90 90 90 90 90 90 90 225 270 45 90 90 225 90 90 90 90 90 225 90 90 180 180 270 45 -

MEI KEC. ARAH 5.1 3.5 5.7 5 3.5 3 6 5.2 4 4 9.2 6.8 6.5 3.8 3.8 3 2.6 2.4 2.8 2.6 2.5 4.8 5.5 4.8 5.6 3 3.3 4.8 3.4 3.9 3.1 133.2 4.3

225 90 45 90 90 90 45 90 90 315 90 90 90 90 45 90 135 90 90 180 90 90 90 90 45 90 90 90 90 45 90 -

JUN KEC. ARAH 4.5 3.5 5 6.3 3.9 3.1 2.8 5.5 3.4 3 4.2 3 3.9 3.1 2.6 2.4 2.6 3.6 2.5 2.6 3.3 4 2.6 2.7 4.3 2.3 2.9 3.9 2.8 3.3 103.6 3.5

90 90 90 45 270 90 90 225 90 180 180 90 45 90 90 180 90 90 90 90 180 180 90 90 360 90 90 90 90 90 -

ARAH DAN KECEPATAN TAHUN 2007 STASIUN METEOROLOGI KLAS I CENGKARENG

TGL

JUL KEC. ARAH 1 2

2.9 3.8

90 45

AGS KEC. ARAH 3.9 4.4

180 90

Laporan Tugas Akhir

SEP KEC. ARAH 4.7 4.5

45 45

OKT KEC. ARAH 4.2 4.3

225 180

NOP KEC. ARAH 4.2 4.3

225 180

DES KEC. ARAH 3.5 2.3

90 90

77

Fakultas Teknik

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

5.4 4 3.3 3.8 2 3.6 2.9 5 3.8 2.3 3.8 6.3 6.1 7.9 9.9 6.3 6.2 8.2 5.2 2.3 2.3 3.3

JML RATA2

110.6 4.6

180 90 90 90 90 90 180 45 180 90 90 90 90 90 90 90 90 90 225 90 90 180

-

4.4 3 4.9 5.9 5 3.5 3.4 4.7 6.7 5.5 6.6 3.8 3.5 6.2 4.3 7.2 5.5 4.1 2 3.9 5.2 3.4 3.8 4.7 5.7 4.5 5.5 5.2 6 146.4 4.7

180 90 90 90 90 90 90 90 180 90 90 90 180 45 180 180 45 270 90 90 45 90 225 360 180 45 90 180 180 -

Teknik Mesin

3 3.8 5.3 6.5 3.8 4.4 4 4.1 4.4 5.5 4.3 4 4.4 4.2 4.3 4.2 5.1 3.4 5 4.8 3.1 3.3 4.9 5 5.2 4.6 4.6 5.8 134.2 4.5

90 180 45 90 225 180 90 180 225 180 360 45 315 90 180 45 45 90 180 225 90 90 180 180 180 180 225 225 -

3.8 6 5.4 4.5 5.3 5.3 3.5 4.8 3.9 4.9 4.7 4.3 4.8 4.2 4.5 3.8 3.4 6 3.8 5.2 2.2 5.2 3.1 5 4.7 3.5 2.8 4 3.3 134.4 4.3

90 45 45 90 180 90 180 180 90 180 180 225 180 180 225 90 225 225 180 90 90 270 225 180 180 225 90 225 90 -

3.8 6 5.4 4.5 5.3 5.3 3.5 4.8 3.9 4.9 4.7 4.3 4.8 4.2 4.5 3.8 3.4 6 3.8 5.2 2.2 5.2 3.1 5 4.7 3.5 2.8 4

4.4

90 45 45 90 180 90 180 180 90 180 180 225 180 180 225 90 225 225 180 90 90 270 225 180 180 225 90 225

5.5 4.8 5.7 3.3 3 3.4 3.3 4 6.4 6.9 4 2.3 4.6 2.3 3.3 2.2 3.7 4.3 5 4.9 4.6 5.5 5.7 8 6.8 8.8 9.7 4.1 5 146.9 4.7

315 315 270 225 90 90 90 90 225 225 90 90 315 90 90 90 180 90 225 270 270 90 315 225 225 270 225 90 315 -

Gambar Satu Set Kincir Angin pada saat Percobaan.

Laporan Tugas Akhir

78

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Gambar Alat Pengukur Kecepatan Angin ( Anemometer ) di BMG Cengkareng Tempat Melakukan Percobaan.

Laporan Tugas Akhir

79

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Gambar Controller dan Inverter serta Pemanfaatan Energi Listrik dari Kincir Angin dengan Lampu

Laporan Tugas Akhir

80

Fakultas Teknik

Laporan Tugas Akhir

Teknik Mesin

81

Fakultas Teknik

Teknik Mesin

Mata angin merupakan panduan yang digunakan untuk menentukan arah. Umum digunakan dalam navigasi, kompas dan peta. Berpandukan pada pusat mata angin, maka kita akan melihat 8 arah yaitu dengan urutan sebagai berikut (mengikuti arah jarum jam): 1. Utara (0°) 2. Timur laut (45°): Terletak di antara utara dan timur 3. Timur (90°) 4. Tenggara (135°): Terletak di antara timur dan selatan 5. Selatan (180°) 6. Barat daya (225°): Terletak di antara selatan dan barat 7. Barat (270°) 8. Barat laut (315°): Terletak di antara barat dan utara Utara, timur, selatan dan barat merupakan empat mata angin utama. Utara dan selatan menggambarkan kutub Bumi, manakala timur dan barat menentukan arah putaran Bumi. Matahari terbit di timur dan tenggelam di barat.

Laporan Tugas Akhir

82