JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-7
1
Rancang Bangun Turbin Angin Vertikal Jenis Savonius Dengan Integrasi Obstacle Untuk Memperoleh Daya Maksimum Andi Royhan Alby, Dr. Gunawan Nugroho, ST. MT. dan Dr. Ir. Ali Musyafa’ M.Sc Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected] dan
[email protected]
Abstrak - Turbin jenis Savonius merupakan salah satu jenis turbin sumbu vertical yang sangat populer. Terdapat banyak faktor yang dapat mempengaruhi performansi turbin angin Savonius. Namun dalam penelitian kali ini, variabel yang akan diteliti yaitu pengaruh pengintegrasian obstacle terhadap daya maksimum yang dihasilkan turbin angin. Diharapkan dengan perbedaan integrasi obstacle yang diberikan akan meminimalkan torsi negatif yang dihasilkan dari returning blade yang berdampak pada daya yang akan dihasilkan. Pada penelitian ini dilakukan pengintegrasian obstacle dengan memberikan plat didepan returning blade dengan sudut 80 ̊,100 ̊ dan berbentuk setengah lingkaran. Berdasarkan hasil pengukuran untuk pengintegrasian obstacle dengan β=80 ̊, β=100 ̊ dan berbentuk setengah lingkaran. didapatkan hasil jika integrasi obstacle setengah lingkaran mendapatkan daya yang paling tinggi dengan nilai 0.00414 W dengan RPM dengan pembebanan 352 dan tanpa pembebanan 354. Hasil ini jauh lebih baik dibandingkan dengan daya dan RPM yang dihasilkan oleh turbin angin tanpa pemakaian obstacle yang hanya menghasilkan daya 0,0019524 W dan RPM tanpa pembebanan 175.5 dan dengan pembebanan 162.9. hal ini menunjukan jika penggunaan obstacle berpengaruh terhadap daya yang dihasilkan oleh turbin angin jenis Savonius.
Kata Kunci : turbin angin, integrasi obstacle , daya maksimum, momen inersia, gaya drag.
I. PENDAHULUAN ada dasarnya angin terjadi karena ada perbedaan suhu Pantara udara panas dan udara dingin. Di tiap daerah keadaan suhu dan kecepatan angin berbeda. Energi angin di Indonesia dianggap potensial sebagai alternatif penghasil listrik (putranto, 2011). Angin selama ini dipandang sebagai proses alam biasa yang kurang memiliki nilai ekonomis bagi kegiatan produktif masyarakat. Padahal, di berbagai negara, pemanfaatan energi angin 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 tidak ada habisnya sehingga pemanfaatan sistem konversi energi angin akan berdampak positif terhadap lingkungan. S.J. Savonius awalnya mengembangkan sumbu rotor Savonius vertikal pada akhir tahun 1920. Konsep rotor Savonius konvensional didasarkan pada pemotongan silinder
menjadi dua bagian sepanjang bidang pusat dan kemudian memindahkan dua silinder setengah samping sepanjang bidang pemotongan, sehingga penampang menyerupai huruf S (G. Janiga, 2011). Angin yang masuk pada rotor Savonius dengan kecepatan tertentu menciptakan torsi positif di bagian dalam silinder membentuk rotor dan torsi negatif di bagian luarnya. Oleh karena torsi di bagian dalamnya mendapatkan gaya yang lebih tinggi dari torsi di bagian luar maka tubin angin Savonius akan menghasilkan gerakan. pada tugas akhir ini, dirancang turbin Savonius terintegrasi dengan halangan/obstacle dengan harapan dapat mereduksi besarnya torsi negatif untuk memaksimalkan daya mekanis dari turbin jenis Savonius. Terdapat banyak faktor yang dapat mempengaruhi performansi turbin angin Savonius. Namun dalam penelitian kali ini, variabel yang akan diteliti yaitu pengaruh pengintegrasian obstacle terhadap daya maksimum yang dihasilkan turbin angin untuk angin berkecepatan rendah. Diharapkan dengan perbedaan integrasi obstacle yang diberikan akan meminimalkan torsi negatif yang dihasilkan dari returning blade yang berdampak pada daya yang akan dihasilkan. Tujuan utama dari penelitian ini adalah menganalisis pengaruh integrasi obstacle terhadap daya yang dihasilkan. Adapun batasan ruang lingkup dari penelitian ini antara lain: desain obstacle yang digunakan berjenis plat dengan nilai β 80̊, 100̊ dan setengah lingkaran, dimana fabrikasi obstacle menggunakan fiber plastis. material untuk fabrikasi sudu menggunakan PVC . sudu yang dipakai sama yaitu dengan menggunakan dua sudu dengan spesisifikasi panjang, lebar dan tinggi sudu yang digunakan adalah sama ,Aliran fluida diasumsikan steady, incompressible dan uniform pada sisi inlet. II. METODOLOGI PENELITIAN A. Konsep Perancangan Turbin Savonius dengan Integrasi Obstacle Penelitian ini dilakukan untuk menganalisa pengaruh perubahan 3 jenis desain obstacle yaitu desain dengan plat yang bernilai β bernilai 80̊ dan β bernilai 100̊. desain obstacle yang digunakan berjenis plat dengan nilai β 80̊, 100̊ dan setengah lingkaran, dimana fabrikasi obstacle menggunakan fiber plastis. material untuk fabrikasi sudu menggunakan PVC.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-7 sudu yang dipakai sama yaitu dengan menggunakan dua sudu dengan spesisifikasi panjang, lebar dan tinggi sudu yang digunakan adalah sama. aliran fluida diasumsikan steady, incompressible dan uniform pada sisi inlet. Desain dengan β bernilai 80̊ bertujuan untuk mengarahkan angin masuk langung pada sudu positif (advacing blade) ini ditujukan agar angin yang pada awalnya akan menumpuk sudu negatif (reverse blade). Sedangkan untuk integrasi obstacle yang bernilai β=100̊ ini tujukan agar angin tidak menumbuk sudu negatif (reverse blade) sama sekali. Sedangkan desain setengah lingkaran ini dibentuk hampir menyerupai bentuk blade konvensional dengan tujuan meminimalisir drag coeficient.
(a) (b) (c) (d) gambar 1 . (a) desain turbin konvensional, (b) desain integrasi obstacle β= 100̊ , (c) desain integrasi β=80̊ dan (d) desain obstacle dengan bentuk setengah lingkaran
2 terhadap kecepatan angin dan grafik hubungan daya (P) terhadap kecepatan rotasional (RPM). B. Spesifikasi Geometri Rotor Turbin Angin Pada penelitian ini dilakukan pembuatan turbin angin Savonius dengan kriteria dan spesifikasi sebagai berikut: • Bahan untuk pembuatan end plate dan blade turbin angin Savonius menggunakan PVC • Tinggi blade turbin angin adalah 36 cm • Lebar blade turbin angin adalah 10 cm • Tinggi dan Lebar obstacle adalah 36 cm dan 15 cm • Lebar endplate turbin angin adalah 20,24 cm • Overlap ratio yang digunakan adalah 20% (2 cm) • Aspect ratio yang digunakan adalah 4.0 (36 cm : 9 cm) • End plate parameter yang digunakan adalah 1.1 (20,24 cm : 18,4 cm) • Shaft menggunakan batang aluminium dengan diameter 0,8 cm • C. Fabrikasi Turbin Savonius dengan Integrasi Obstacle Terdapat beberapa tahapan dalam pembuatan turbin angin Savonius, Diantaranya pembuatan end plate, pembuatan sudu, pemasangan sudu pada end plate, pemasangan shaft,pembuatan obstacle dan pemasangan obstacle. End plate dibuat dengan cara membuat pola lingkaran menggunakan PVC berbentuk lembaran. PVC lembaran kemudian dibubut untuk dihaluskan dan untuk mengatur ketebalan. setelah itu dibentuk pola untuk tempat pemasangan sudu pada end plate.
Gambar 3. Endplate
Sudu dibuat dengan cara memotong pipa PVC menjadi 2 bagian sesuai dengan lebar dan tinggi geometri yang diperlukan. ukuran pemotongan ini diharuskan sama karena akan sangat mempengaruhi kinerja dari turbin angin. Selanjutnya sudu dipasang pada end plate dengan cara menempelkan sudu pada pola lingkaran yang sudah dibentuk pada end plate kemudian di lem. Setelah lem mengering kemudian dilakukan pengelasan pada bagian ujung sudu, ini ditujukan untuk memperkuat sudu yang sudah terpasang. Pemasangan sudu pada end plate membutuhkan presisi yang cukup tinggi. sebab, jika posisi sudu tidak seimbang membuat turbin kemungkinan besar akan miring yang membuat turbin menjadi tidak stabil. Gambar 2.Diagram Alir Penelitian
Berdasarkan data penelitian tersebut melakukan analisis data dan perhitungan daya keluaran generator dan merepresentasikannya dalam bentuk grafik hubungan daya (P)
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-7
3 stroboskop tachometer. Pengukuran Daya, Pengukuran daya yang dihasilkan generator ini didapat dari multimeter. pada percobaan ini pengukuran dilakukan berdasarkan tahanan resistor sebesar 1 kΩ yang dihubungkan dengan keluaran generator. Berdasarkan data hasil pengukuran tegangan dilakukan perhitungan untuk menentukan arus dan daya keluaran dari turbin angin.
Gambar 4 sudu dan shaft pada end plate
Untuk pemasangan shaft dilakukan dengan cara memasang tabung aluminium pada ujung atas dan bawah turbin angin. sebelum pemasangan shaft sebelumnya di ukur berat turbin. ini untuk mengetahui apakah beban turbin atas dan bawah sama, jika tidak maka harus ada penambahan beban agar turbin berjalan seimbang.
D. Perhitungan VAWT Savonius Tip speed ratio (rasio kecepatan ujung) adalah rasio kecepatan ujung rotor terhadap kecepatan angin bebas. Untuk kecepatan angin nominal yang tertentu, tip speed ratio akan berpengaruh pada kecepatan putar rotor. Turbin angin tipe lift akan memiliki tip speed ratio yang relatif lebih besar dibandingkan dengan turbin angin tipe drag. Tipe speed ratio dihitung dengan persamaan (Hau,2005):
λ= dimana: λ : tipe speed ratio D : diameter rotor (m) n : putaran rotor (RPM) v : kecepatan angin (m/s) Gambar 5 gambar setelah pemasangan obstacle
Setelah turbin angin selesai di fabrikasi dilanjutkan dengan memfabrikasi obstacle. yaitu dengan membuat rangka menggunakan alumunium batang dipotong mengikuti bentuk dari obstacle dengan panjang dan lebar sudu. pemasangan dilakukan pada rangka turbin angin. Pemasangan obstacle pada rangka menggunakan klem untuk menjaga stabilitas pada saat pengujian. Pengujian turbin angin dilakukan pada rangka yang telah dilengkapi generator. Pengujian turbin angin meliputi pengukuran kecepatan angin, pengukuran kecepatan rotasional turbin angin (Rotasi per menit) dan pengukuran daya keluaran yang dihasilkan dari turbin angin.
Cp (Coefficient of Power) didapatkan dari persamaan berikut ini (Sargolzaei,2007) :
Cp = Daya mekanis dari pengujian turbin angin savonius ditentukan dari hasil perhitungan dari momen inersia dari turbin angin seperti yang ditunjukkan pada persamaan dibawah ini:
Pm = dimana: I : momen inersia (kg/m^2) ω : kecepatan sudut (rad/s) Kecepatan sudut (ω) didapatkan dari persamaan berikut ini (Sargolzaei,2007):
Gambar 6 pengujian alat
Berikut penjelasan masing-masing dari pengukuran turbin diantaranya : Pengukuran kecepatan angin, pengukuran kecepatan angin menggunakan anemometer. anemometer digunakan untuk mengetahui distribusi kecepatan angin pada setiap bagian turbin angin. sehingga dapat merepesentasikan kecepatan angin referensinya. Pada pengujian kali ini angin yang digunakan adalah kecepatan 3.8 m/s , 4 m/s, 4.2 m/s, 4,4 m/s dan 4,6 m/s. Pengukuran Kecepatan Putar per Menit, pengukuran kecepatan putar per menit (rotasi per menit) ini dilakukan pada masing-masing pengujian integrasi obstacle. Alat yang dipakai pada pengujian ini yaitu menggunakan
ω= dimana adalah n : kecepatan putar shaft (RPM) Pw didapatkan dari persamaan berikut (Sargolzaei,2007):
ini
Pw = dimana: A : luas penampang [tinggi rotor (H) x diameter (D)] (m2) v : kecepatan angin (m/s) ρ : densitas udara (ρ rata-rata : 1,2 kg/m3)
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-7 III. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan didapatkan data dan perhitungan sebagai berikut : Tabel 1 Data Pengujian integrasi obstacle β =80̊ tanpa generator (tanpa pembebanan) No. 1. 2. 3. 4. 5.
Vangin (m/s) 3.8 4 4.2 4,4 4,6
n (RPM) 203.4 252.4 291 334 354
Tabel 2 Data Pengujian integrasi obstacle β =80̊ dengan generator (dengan pembebanan) νangin (m/s) 3,8 4 4,2 4,4 4,6
n (RPM) 178 236.3 279.2 328 346
V (µV)
I (µA)
P (W)
416 453 501 546 574
5.41 5.84 6.13 6.46 6.89
0.00225056 0.00264552 0.00307113 0.00357084 0.00395486
Berdasarkan data pengujian turbin angin Savonius untuk pengintegrasian obstacle 80̊ dengan beban dan tanpa beban didapatkan grafik perbandingan hubungan kecepatan putar turbin dan kecepatan angin baik pada pengujian dengan dan tanpa beban sebagai berikut. Tabel 3 Data Pengujian integrasi obstacle β =100̊ tanpa generator (tanpa pembebanan) Vangin (m/s) n (RPM) 3.8 129 4 140.1 4.2 162 4,4 180 4,6 190 Tabel 4 Data Pengujian integrasi obstacle β =100̊ dengan generator (dengan pembebanan) νangin n V (µV) I (µA) P (W) (m/s) (RPM) 3.8 104.2 260 4.33 0.0011258 4 133 325 4.41 0.00143325 4.2 152 334 5.01 0.00167334 4,4 162.1 366 5.31 0.00194346 4,6 172 372 5.42 0.00201624 Berdasarkan data pengujian turbin angin Savonius untuk pengintegrasian obstacle β=100̊ dengan beban dan tanpa beban didapatkan grafik perbandingan hubungan kecepatan
4 putar turbin dan kecepatan angin baik pada pengujian dengan dan tanpa beban sebagai berikut. Tabel 5. Data Pengujian integrasi obstacle setengah lingkaran tanpa generator (tanpa pembebanan No. Vangin (m/s) n (RPM) 1. 3.8 248 2. 4 287 3. 4.2 326 4. 4,4 342 5. 4,6 354 Tabel 6. Data Pengujian integrasi obstacle setengah lingkaran dengan generator (dengan pembebanan) n (RPM)
V (µV)
I (µA)
P (µW)
1.
νangin (m/s) 3,8
185
421
5.52
0.00232392
2.
4
264.2
462
5.92
0.00273504
3.
4,2
305
518
6.28
0.00325304
4.
4,4
338
562
6.67
0.00374854
5.
4,6
352
582
7.12
0.00414384
No.
Berdasarkan data pengujian turbin angin Savonius untuk pengintegrasian obstacle setengah lingkaran dengan beban dan tanpa beban didapatkan grafik perbandingan hubungan kecepatan putar turbin (RPM) dan kecepatan angin didapatkan hasil sebagai berikut. Tabel 7 Data Pengujian turbin angin tanpa obstacle tanpa pembebanan No. 1. 2. 3. 4. 5.
Vangin (m/s) 3.8 4 4.2 4,4 4,6
n (RPM) 125 138 157.8 168.1 175.5
Tabel 8. Data Pengujian tanpa obstacle dengan generator (pembebanan) No. 1. 2. 3. 4. 5.
νangin (m/s) 3,8 4 4,2 4,4 4,6
n (RPM) 101,9 128,7 147,8 158,6 162,9
V (µV)
I (µA)
P (W)
252 310 331 350 367
3,41 4,25 4,60 5,25 5,32
0,0008593 0,0013175 0,0015226 0,0018375 0,0019524
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-7 Setelah mengetahui hubungan antara kecepatan angin dan kecepatan putar turbin yang dihasilkan turbin dengan menggunakan generator (pembebanan) dan tanpa menggunakan generator maka dapat dapat kita presentasikan dalam bentuk grafik hubungan antara kecepatan angin dan kecepatan putar turbin yang dihasilkan. setelah itu dapat kita presentasikan dalam bentuk grafik hubungan antara kecepatan putar turbin dan daya yang dihasilkan oleh turbin angin dengan 3 variasi pengintegrasian dan tanpa penggunaan obstacle maka didapatkan hasil sebagai berikut :
Gambar 7. Grafik Hubungan RPM dan Kecepatan Angin pada Pengujian tanpa Generator
5
Tabel 9. Data hasil perhitungan untuk turbin angin dengan integrasi obstacle β = 80̊ No .
νangin (m/s)
1. 2. 3. 4. 5.
3,8 4 4,2 4,4 4,6
N (RPM ) 203.4 252.4 291 334 354
TSR
Cp
η (%)
0.56024 0.66044 0.72519 0.79452 0.80547
0.35698 0.47130 0.54117 0.62006 0.60958
35.698 47.130 54.117 62.006 60.958
Tabel 10. Data hasil perhitungan untuk turbin angin dengan obstacle β = 100̊ N νangin (RPM TSR Cp No. (m/s) ) 1. 3,8 129 0.3553 0.14352 2. 4 140.1 0.3663 0.14521 3. 4,2 162 0.4037 0.16772 4. 4,4 180 0.4282 0.18009 5. 4,6 190 0.4323 0.175605
integrasi η (%) 14.352 14.521 16.772 18.009 17.5605
Tabel 11. Data hasil perhitungan untuk turbin angin dengan integrasi obstacle setengah lingkaran N (RPM) 248
TSR
Cp
η (%)
1.
νangin (m/s) 3,8
0.683087
0.530708
53.0708
2.
4
287
0.750983
0.609378
60.9378
3. 4.
4,2 4,4
326 342
0.812412 0.812354
0.679188 0.650126
67.9188 65.0125
5.
4,6
354
0.805478
0.609587
60.9587
No.
Gambar 8. Grafik Hubungan RPM dan Kecepatan Angin pada Pengujian dengan Generator
Setelah melihat data hasil pengujian dan hubungan antara kecepatan putar turbin, kecepatan angin dan daya yang dihasilkan selanjutnya dapat dihititung dalam bentuk tabel untuk nilai Cp, tip speed ratio dan efisiensi dari turbin. setelah itu dapat dipresentasikan grafik hubungan antara daya dengan kecepatan angin, grafik hubungan antara kecepatan putar turbin dan kecepatan angin, grafik hubungan antara tip speed ratio dan kecepatan angin, grafik hubungan antara Cp dan kecepatan angin dan grafik hubungan antara Cp dan TSR, untuk mengetahui dampak dari perubahan kecepatan angin terhadap kecepatan putar turbin, daya, tip speed ratio dan Cp serta mengetahui dampak dari perubahan tip speed ratio terhadap Cp. berikut ini adalah data pengujian dengan menggunakan turbin angin Savonius dengan integrasi obstacle dengan β=80̊ , β=100̊ dan dengan menggunakan setengah lingkaran. berikut adalah tabel data hasil perhitungan untuk turbin angin Savonius dengan integrasi obstacle dengan β=80̊ , β=100̊ dan dengan menggunakan setengah lingkaran :
Tabel 12 Data hasil perhitungan untuk turbin angin tanpa integrasi obstacle. No .
νangin (m/s)
N (RPM )
TSR
Cp
η (%)
1.
3,8
125
0,3443
0,13483
13,48
2.
4
138
0,3611
0,14089
14,09
3.
4,2
157,8
0,3932
0,15914
15,91
4.
4,4
168,1
0,3999
0,15707
15,70
5.
4,6
175,5
0,3993
0,14982
14,98
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-7
6 kesimpulan jika pengintegrasian obstacle mempengaruhi terhadap RPM yang dihasilkan. Jika kita lihat
Gambar 9 grafik hubungan antara RPM dan Kecepatan angin tanpa adanya pembebanan (generator)
jika dilihat dari gambar 9 pengaruh antara kecepatan angin dan kecepatan putar turbin tanpa adanya pembebanan yang dihasilkan maka analisa yang dapat diambil variasi obstacle berpengaruh terhadap kecepatan putar turbin yang didapat. Nilai RPM tertinggi dan nilai yang didapat relatif sama ini didapat dari jenis obstacle dengan konfigurasi β =80̊ dan jenis obstacle setengah lingkaran. sedangkan untuk konfigurasi obstacle β =100̊ didapatkan kecepatan yang hampir sama dengan tanpa penggunaan obstacle. Dimana kecepatan turbin yang dihasilkan untuk jenis konfigurasi β =80̊ dan jenis obstacle setengah lingkaran didapatkan hasil 203.4 RPM dan 248 RPM sedangkan untuk β=100̊ dan tanpa menggunakan obstacle didapatkan hasil yang cukup rendah yaitu 125 RPM dan 129 RPM.
Gambar 11 Grafik hubungan antara TSR dan Kecepatan angin
Gambar 11 menunjukan hubungan antara kecepatan dan tip speed ratio (TSR) dapat dilihat hasil grafik hubungan antara TSR dan kecepatan angin menunjukan jika kecepatan angin berpengaruh terhadap TSR (Tip Speed Ratio). dimana hasil menunjukan ketika kecepatan angin meningkat diikuti oleh TSR yang didapatkan. tapi pada saat kecepatan angin cukup tinggi nilai yang didapat TSR tetap pada nilai yang hampir sama. ini diduga akibat besar rasio kecepatan ujung dari turbin angin tidak dapat melebihi besarnya kecepatan angin yang dapat diterima. Hal ini terjadi pada turbin yang dipasang obstacle dengan bentuk setengah lingkaran dimana nilai TSR pada kecepatan angin 4.4 m/s lebih baik dibandingkan kecepatan yang lebih cepat yaitu pada kecepatan 4.6 m/s dimana hasil TSR yang didapatkan untuk angin dengan kecepatan 4.4 m/s didapatkan nilai TSR yaitu 0.8135454 sedangkan untuk kecepatan angin 4.6 didapatkan nilai TSR yaitu 0.805478. hal yang sama pun terjadi pada turbin tanpa menggunakan integrasi obstacle dengan penurunan yang sangat kecil yaitu sekitar 0.0005 sedangkan untuk integrasi dengan nilai β=80̊ dan β=100̊ nilai yang didapatkan setelah mendapatkan kecepatan 4.4 m/s dan 4.6 m/s didapatkan hasil yang relatif sama hanya saja nilai penurunannya yang sangat kecil.
Gambar 10 Grafik hubungan antara RPM dan Kecepatan angin dengan pembebanan (generator)
Pada gambar 10 grafik pengaruh kecepatan terhadap RPM dengan menggunakan generator (pembebanan) mendapat hasil dengan variasi yang sama, tapi nilai relatif menurun. ini disebabkan karena turbin mendapatkan pembebanan yang didapat dari generator. Kecepatan yang didapat pada kecepatan angin terendah yaitu 3.8 m/s untuk obstacle dengan integrasi β=80̊ dan obstacle dengan menggunakan setengah lingkaran didapatkan hasil yang lebih tinggi yaitu 178 RPM dan 285 RPM dibanding hasil yang didapat dari obstacle dengan integrasi β= 100̊ dan tanpa pemakaian obstacle yang hanya bernilai 101.9 RPM dan 104.2 RPM. ini membuktikan jika desain obstacle setengah lingkaran dan dengan integrasi β=80̊ mendapatkan nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan integrasi β= 100̊ dan tanpa pemakaian obstacle. ini sesuai dengan analisa awal yang mana pemamfaatan angin yang menumbuk torsi negatif dapat dimamfaatkan untuk menambah kecepatan turbin. sehingga dapat ditarik
Gambar 12 Grafik hubungan antara Kecepatan angin dan Cp
Pada gambar hubungan antara Cp (koefisien daya) dimana hasil paling tinggi didapatkan pada integrasi setengah lingkaran. dimana Cp yang didapatkan pada kecepatan 4.2 m/s yang mana didapatkan hasil cp bernilai 0.679188 sedangkan untuk kecepatan angin yang lebih cepat didapakan nilai Cp yang sedikit lebih rendah yaitu bernilai 0.650125 dan 0.60958 sedangkan untuk nilai integrasi lainnya yaitu untuk integrasi
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-7 dengan nilai β=80̊ didapatkan nilai tertinggi pada kecepatan 4.4 m/s yaitu 0.62007 sedangkan untuk β=100̊ koefisien power tertinggi yang dihasilkan pada kecepatan angin 4.4 m/s yaitu didapat 0.18009. sedangkan untuk koefisien power yang didapatkan tanpa menggunakan integrasi obstacle didapatkan hasil yang lebih rendah dari semua integrasi yaitu 0.157. ini membuktikan jika savonius memiliki batas untuk mengekstraksi energi dimana ketika kecepatan ditambah semakin cepat tidak memberikan dampak yang signifikan terhadap Cp yang dihasilkan, sehingga setelah mendapatkan kecepatan yang maksimum nilai Cp masuk pada fase stall dengan perubahan nilai yang tidak terlalu tinggi.
7 V. SARAN Saran yang dapat diberikan setelah dilakukannya penelitian ini adalah : Untuk penelitian selanjutnya pembuatan turbin angin dibuat sedetail mungkin dan desain obstacle dibuat lebih tipis dan instrumentasi pendukung lainnya dipastikan terkalibrasi untuk menghindari kesalahan dalam pengukuran. Setelah itu diharapkan obstacle dapat didesain untuk digunakan langsung pada arah angin yang tak searah. UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa. Juga untuk seluruh dosen dan staf Teknik Fisika yang telah memberikan dorongan. dan juga untuk seluruh keluarga besar mahasiswa Teknik Fisika dan D3 Instrumentasi yang telah membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. DAFTAR PUSTAKA [1]
[2]
Gambar 13 Grafik Hubungan Daya dan Kecepatan Angin
Setelah dari data keseluruhan yang didapatkan baik itu berupa RPM hingga hasil akhirnya berupa daya didapatkan hasil yang terbaik yaitu dengan integrasi dengan menggunakan obstacle berbentuk setengah lingkaran. dimana daya yang dihasilkan mencapai 0.00414 W dengan kecepatan putar turbin dengan pembebanan 352 dan tanpa pembebanan 354. Hasil ini jauh lebih baik dibandingkan dengan daya dan kecepatan putar turbin yang dihasilkan oleh turbin angin tanpa pemakaian obstacle yang hanya menghasilkan daya 0,0019524 W dan kecepatan putar tanpa pembebanan 175.5 dan dengan pembebanan 162.9. sehingga dapat disimpulkan jika pemakaian obstacle mempengaruhi dari daya yang dihasilkan oleh turbin angin. IV. KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan jika : Bahwa pemakaian obstacle dapat mempengaruhi daya yang dihasilkan oleh turbin angin. Dimana pemakaian obstacle pada kecepatan paling rendah yaitu 3.8 m/s dapat mengekstraksi daya hingga 0.00232392 W. sedang tanpa menggunakan obstacle hanya mendapatkan daya 0.00085932 W Berdasarkan hasil pengukuran untuk pengintegrasian obstacle dengan β=80 ̊, β=100 ̊ dan berbentuk setengah lingkaran. didapatkan hasil jika integrasi obstacle setengah lingkaran mendapatkan daya yang paling tinggi dengan nilai 0.00414 W dengan RPM dengan pembebanan 352 dan tanpa pembebanan 354. Hasil ini jauh lebih baik dibandingkan dengan daya dan RPM yang dihasilkan oleh turbin angin tanpa pemakaian obstacle yang hanya menghasilkan daya 0,0019524 W dan RPM tanpa pembebanan 175.5 dan dengan pembebanan 162.9.
[3] [4] [5]
[6]
[7] [8] [9]
Adityo Putranto, Andika Prasetyo, dan Arief Zatmiko U. 2011.“Rancang Bangun Turbin Angin Vertikal Untuk Penerangan Rumah Tangga”. Semarang. Aron Zingman. 2007. “Optimization of a Savonius Rotor Vertical-Axis Wind Turbine for Use in Water Pumping Systems in Rural Honduras”. Honduras. E. Pap, D. Thévenin M.H. Mohamed, G. Janiga, 2010 “Optimization of Savonius turbines using an obstacle shielding the returning blade” K. Pope I. Dincer G.F. Naterer 2010 “Energy and exergy efficiency comparison of horizontal and vertical axis wind turbines”. kanada M.H. Mohamed G. Janiga E. Pap. D. Thévenin. 2011 “Optimal blade shape of a modified Savonius turbine using an obstacle shielding the returning blade”. Jerman Mahmoud, N.H., El-Haroun, A.A., Wahba, E. dan Nasef, M.H., 2012. “An Experimental Study on Improvement of Savonius Rotor Performance”. Alexandria Engineering Journal 51:19–25 Moch. Arif Afifudin. 2010. “Studi eksperimental performansi vertical axis wind turbine (VAWT) dengan variasi desain turbin”. ITS Surabaya. Hau. Eric. 2005:81 “Wind Turbines Fundamental” Daryanto, Y ., 2007, Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu, Balai PPTAGG-UPT-LAGG, Yogyakarta.
