makalah seminar

1

MAKALAH SEMINAR

ANALISA PENGARUH JUMLAH BLADE KINCIR ANGIN

SUMBU HORIZONTAL TERHADAP DAYA YANG

DIHASILKAN

Disusun Oleh :

Nama : Fajar Handono

Nim : 1011018

Diperiksa dan disetujui

Dosen Pembimbing

Ir. Soeparno Djiwo, MT

NIP Y 1018600128

JURUSAN TEKNIK MESIN S-1

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

2014

2

ANALISA PENGARUH JUMLAH BLADE KINCIR ANGIN SUMBU

HORIZONTAL TERHADAP DAYA YANG DIHASILKAN

Fajar Handono (10.11.018)

Dosen Pembimbing; Ir. Soeparno Djiwo .MT

Jurusan Teknik Mesin S-1, FTI-Institut Teknologi Nasional Malng

E-mail : [email protected]

ABSTRAK

Pemanfaatan energi terbarukan saat ini sangat dibutuhkan dengan produksi

bahan bakar minyak yang semakin terbatas. Keterbatasan produksi bahan bakar

minyak menjadikan harga bahan bakar naik. Salah satu energi terbarukan yang

dapat dikembangkan di Indonesia adalah kincir angin. Potensi kincir angin di

Indonesia masih terbuka luas karena Indonesia memiliki garis pantai sekitar

95.000 km, demikian juga potensi kecepatan angin yang dimiliki berkisar 5 m/s.

Perkembangan kincir angin masih rendah berkaitan dengan biaya produksi yang

masih tinggi dibandingkan dengan pembangkit listrik berbahan bakar minyak.

Masih banyak kesempatan yang dapat diterapkan dengan pembuatan kincir angin

dengan biaya murah. Karakteristik kincir angin yang digunakan akan

mempengaruhi daya yang dihasilkan oleh kincir angin. Karakteristik ini sangat

tergantung dari bentuk sudu, sudut sudu, jumlah sudu maupun luas penampang

sudu.Pada penelitian ini akan dirancang model kincir angin yang bersumbu

horisontal dengan variasi jumlah sudu. Hasil yang dicapai semakin banyak

jumlah sudu maka daya yang dihasilkan akan semakin besar.

Kata Kunci : Kincir Angin Sumbu Horizontal, Jumlah Sudu, Daya

1

I. PENDAHULUAN

Tingginya kebutuhan energi di

indonesia khususnya dan di dunia

pada umumnya terus meningkat dari

waktu ke waktu, pada kenyataannya

menjadi salah satu masalah besar

ketika cadangan sumber energi

konvensional (energi fosil) semakin

terbatas dan kita harus mengurangi

tingkat polusi. Oleh karena itu,

kebutuhan mengembangkan energi

yang dapat diperbaharui telah

menjadi tuntutan utama zaman ini.

Salah satu sumber energi tersebut

adalah Angin. Dalam kasus yang

terjadi di lapangan diketahui bahwa

kecepatan angin secara nyata terjadi

dengan fluktuasi yang cukup jauh

selisihnya, dari 3 m/s pada pagi hari

sampai 11 m/s pada siang hari

(sekitar jam 13.00 WIB sampai jam

15.00 WIB) dan menurun kembali

hingga menjelang malam. Dari

ketersediaan angin tersebut, maka

masalah akan terjadi pada mutu

produksi listrik dihasilkannya, yaitu

frekuensi listrik yang akan berubah

setiap saat. Dari permasalahan yang

sudah dialami tersebut, maka kami

berencana untuk membuat turbin

angin. Turbin angin merupakan suatu

alat yang mampu mengubah energi

angin menjadi energi mekanik dan

selanjutnya diubah menjadi energi

listrik melalui generator. Turbin

angin poros horizontal ini dapat

ditingkatkan efisiensinya untuk

mendapat koefisien daya yang

maksimal. Salah satunya dengan

mengunakan sudu berjumlah banyak.

Efisiensi sistem yang maksimal ini

akan meningkatkan jumlah daya

yang dihasilkan sehingga untuk

mendapatkan jumlah daya tertentu

cukup dengan menggunakan jumlah

blade kincir angin yang lebih sedikit.

Dan di akhir pembuatan turbin angin

ini dilakukan pengujian dan analisa.

Pengujian dan analisa tersebut

tertuang dalam Skripsi yang berjudul

ANALISA PENGARUH JUMLAH

BLADE KINCIR ANGIN SUMBU

HORIZONTAL THD DAYA YANG

DIHASILKAN sebagai salah satu

topik bahasan.

Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang

diuraikan tersebut maka timbullah

suatu permasalahan. Adapun

rumusan masalah tersebut diantara

nya adalah :

2

1. Bagaimana pengaruh jumlah

blade kincir angin sumbu

horizontal terhadap daya yang

dihasilkan ?

2. Bagaimana pengaruh luas

penampang blade kincir angin

terhadap daya yang dihasilkan ?

Batasan Masalah

Agar dalam penyusunan skripsi

ini bisa mangarah pada tujuan

semula dan untuk menghindari

meluasnya permasalahan yang

timbul maka, penyusun memberikan

batasan-batasan masalah yang

diantaranya adalah :

1. Penelitian yang dilakukan hanya

untuk mengetahui pengaruh

jumlah blade dan luas

penampang terhadap daya saja.

2. Tidak membahas masalah

komposisi bahan blade.


konstruksi

4. Tidak membahas masalah biaya


efisiensi

6. Jumlah blade yang digunakan

hanya 3, 4, 6

Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang hendak

dicapai dalam penelitian ini adalah :

1. Menyediakan pembangkit listrik

yang aman dan handal dalam

pengoperasian serta merupakan

konstruksi teknis sesederhana

mungkin agar para teknisi dengan

keterampilan dasar saja dapat

melakukan perawatan dan

perbaikan seperlunya sehingga

dapat menyediakan pasokan

energi listrik pada daerah-daerah

terpencil yang memiliki potensi

angin melimpah.

Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang dapat

diambil dari hasil penelitian ini

adalah sebagai berikut :

1. Menambah referensi khususnya

bagi peneliti selanjutnya tentang

jumlah blade yang pas untuk

sebuah kincir angin.

2. Dapat memberikan gambaran

secara jelas dan nyata tentang

kinerja dari kincir angin.

3

II. KAJIAN PUSTAKA

Angin

Angin adalah udara yang bergerak

yang diakibatkan oleh rotasi bumi

dan juga karena adanya perbedaan

tekanan udara disekitarnya. Angin

bergerak dari tempat bertekanan

udara tinggi ke tempat yang

bertekanan udara rendah.

Aliran angin

Di dalam aerodinamika aliran

angin terhadap benda-benda lain di

sekitarnya adalah suatu hal yang

amat penting, karena dari kejadian

ini didapatkan hal-hal yang

digunakan untuk ilmu aerodinamika.

Pada setiap aliran angin yang melalui

suatu benda, akan mengalami suatu

gesekan dengan permukaan benda

maupun penampang. Gesekan ini

akan mengakibatkan tahanan. Besar

kecilnya tahanan ini ditentukan oleh

beberapa faktor, antara lain :

- Keadaan permukaan benda

- Kecepatan udara yang

mengalir.

- Letak benda terhadap aliran.

- Kerapatan (densitas udara).

Adapun jenis – jenis aliran angin

yang melalui suatu benda terdiri dari

dua macam yaitu :

1. Aliran Laminer

Didefinisikan sebagai aliran angin

yang rata sejajar dengan permukaan

benda.

Gambar 2.1 Aliran angin laminar

2. Aliran Turbulen

Aliran angin yang terjadi secara

fluktuasi/berubah-ubah

Gambar 2.2 Aliran angin turbulent

4

Kincir Angin

Kincir angin merupakan alat yang

dapat mengubah energi potensial dari

angin menjadi energi mekanik dan

kemudian diubah menjadi energi

listrik oleh sebuah generator.

Kincir angin dibagi menjadi 2 jenis

yaitu :

Gambar 2.3 jenis-jenis kincir angin

(Sumber :http://wwwganiblog.blogspot.com)

1. Kincir angin poros horizontal

Ciri dari kincir angin jenis ini

ialah sumbu putar turbin sejajar

dengan tanah. Kincir jenis horizontal

ini lebih banyak dikembangkan

2. Kincir angin poros vertikal

Ciri-ciri dari kincir angin jenis ini

ialah memiliki sumbu putar tegak

lurus dengan tanah. Salah satu jenis

yang paling berhasil dari kincir angin

jenis ini ialah savonius. Kincir angin

savonius memiliki satu atau lebih

baling -baling.

Satu keuntungan penggunaan

kincir angin jenis savonius ini ialah

mesin ini mampu beroperasi kesegala

arah tanpa memerlukan penyesuaian

arah. Kincir angin jenis ini cocok

untuk daerah dengan kondisi angin

turbulent.

Blade

Blade memegang peranan penting

dalam suatu kincir angin.dikatakan

demikian karena blade berfungsi

untuk menangkap energi potensial

dari angin dan mengubahnya menjadi

energi mekanis. Dalam penggem-

bangan dan pemanfaatannya, blade

memiliki bentuk, ukuran, serta berat

yang berbeda-beda sesuai dengan

pemakaian atau fungsinya.

Gambar 2.4 jenis-jenis blade

(Sumber:http://jendeladenngabei.blogspot.com)

5

Konsep Jumlah Blade

Jumlah blade pada rotor turbin

angin bervariasi dan tidak ada

tinjauan teoritis yang benar sebagai

konsep terbaik,tetapi lebih ditentukan

oleh penggunaanya, misal untuk

pembangkit listrik atau pompa air,

serta kecepatan angin saat rotor

mulai berputar. Berikut ini beberapa

konsep jumlah blade :

Konsep satu blade

Sulit seimbang, membutuhkan angin

yang sangat besar untuk dapat

memutar blade ini.

Kosep dua blade

Mudah untuk seimbang, tetapi

keseimbangannya masih mudah

untuk bergeser. Desain sudu harus

memiliki kelengkungan yang tajam

untuk dapat menangkap energi angin

secara efektif, tetapi pada kecepatan

angin rendah sekitar 3m/s putarannya

sulit dimulai.

Kosep tiga blade

Lebih setimbang dan kelengkungan

blade lebih halus untuk dapat

menangkap energi angin secara

efektif. Kosep ini sering dipakai pada

kincir komersial.

Kosep multi blade

Memiliki efisiensi rendah, tetapi

dapat menghasilkan momen gaya

awal yang cukup besar untuk

berputar, cocok untuk kencepatan

angin rendah. Kosep seperti ini

banyak ditemui pada turbin angin

untuk keperluan memompa air,

karena murah dan mampu berkerja

pada kecepatan angin rendah

sehingga tower tidak terlu tinggi.

Bentuk Blade

Bentuk blade mengacu pada standard

NACA (National Advisory

Committe for Aeronautics)

merupakan standar dalam

perancangan suatu airfoil.

Perancangan airfoil pada dasarnya

bersifat khusus dan dibuat menurut

selera serta sesuai dengan kebutuhan.

Akan tetapi NACA menggunakan

bentuk airfoil yang disusun secara

sistematis dan rasional.

6

III.METODOLOGI

Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Langkah-Langkah penelitian

*3 Blade, 4 Blade, 6 Blade :

1. Menset-up 3 blade, 4 blade dan 6

blade.

2. Mempersiapkan alat ukur yang

digunakan yaitu Anemometer,

Tachometer dan Avometer

3. Melakukan pengujian

4. Mendapatkan data hasil pengujian

5. Mengolah data hasil pengujian

Mulai

Studi Literatur dan Observasi

Mendesain Alat

Membuat Alat

Pengujian

Perakitan

Alat

Pengolahan Data Hasil Pengujian

Membuat Laporan

Selesai

Tidak

Ya

2

IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN

Data hasil pengujian

Tabel 4.1 Data hasil pengujian dengan jumlah blade 3

No

Kecepatan

Angin

(m/s)

Suhu

(C°)

Kecepatan

Tegangan

(Volt)

Arus

Listrik

(A)

Putaran

Turbin

(rpm)

Putaran

Motor

(rpm)

1 2,5 23,9 130 390 7 1,5

2 2,8 23,9 146 438 7,2 1,6

3 3 24,3 236 708 8 1,9

4 3,1 24,1 238 714 8,1 2

5 3,2 23,9 272 816 8,2 2,2

6 3,4 23,9 294 882 9,6 2,5

7 3,6 24 307 921 10,2 2,5

8 4 24,1 342 1026 10,3 2,5

9 4,1 23,2 423 1269 11,6 2,5

10 4,2 22,4 428 1284 11,9 2,5


No

Kecepatan

Angin

(m/s)

Suhu

(C°)

Kecepatan

Tegangan

(Volt)

Arus

Listrik

(A)

Putaran

Turbin

(rpm)

Putaran

Motor

(rpm))

1 2,5 22,9 138 414 7,4 1,6

2 2,8 23,2 150 450 7,8 1,7

3 3 23,9 246 738 8 1,9

4 3,1 22,8 248 744 8,1 2,2

5 3,2 23,6 282 846 8,6 2,4

6 3,4 23,4 304 912 8,8 2,5

7 3,6 23,7 317 951 10,2 2,5

8 4 23,2 352 1056 10,4 2,5

9 4,1 23,2 433 1299 11,9 2,5

10 4,2 23,9 438 1314 12,8 2,5

3


No

Kecepatan

Angin

(m/s)

Suhu

(C°)

Kecepatan

Tegangan

(Volt)

Arus

Listrik

(A)

Putaran

Turbin

(rpm)

Putaran

Motor

(rpm)

1 2,5 22,8 140 420 7,7 1,7

2 2,8 23,9 167 501 8 1,9

3 3 24,9 261 783 8,3 2,1

4 3,1 23,9 263 789 9 2,2

5 3,2 23,6 297 891 9,1 2,2

6 3,4 23,4 321 963 9,4 2,3

7 3,6 24,6 332 996 10 2,5

8 4 23,9 367 1101 11,6 2,5

9 4,1 24,4 448 1344 12,4 2,5

10 4,2 24,4 453 1359 12,8 2,5

Pengolahan data hasil pengujian

Hasil Perhitungan Data Dengan Jumlah Blade 3

Tabel 4.4 Hasil Perhitungan data dari tabel 4.1

No Densitas udara (Kg/m³) Luas

penampang

blade 3 (m²)

Daya teoritis

(watt)

Daya aktual

(watt)

1 1,1554

0,67

6,05 10,50

2 1,1554 8,50 11,52

3 1,1538 10,44 15,20

4 1,1546 11,52 16,20

5 1,1554 12,68 18,04

6 1,1554 15,21 24,00

7 1,1550 18,05 25,50

8 1,1546 24,75 25,75

9 1,1581 26,74 29,00

10 1,1612 28,82 29,75

Rata-rata 16,28 20,55

`

4

Grafik 4.1 Daya aktual dan daya aktual rata-rata pada blade 3

Grafik 4.2 Daya teoritis dan daya teoritis rata-rata pada blade 3




penampang

blade 3 (m²)

Daya teoritis

(watt)

Daya aktual

(watt)

1 1,1593

0,90

8,15 11,84

2 1,1581 11,44 13,26

3 1,1554 14,04 15,20

4 1,1597 15,55 17,82

5 1,1565 17,05 20,64

6 1,1573 20,47 22,00

7 1,1562 24,27 25,50

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0 5 10 15

day

a ak

tual

jumlah pengujian

daya aktual pada blade 3


daya aktual rata-rata

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0 5 10 15

day

a te

ori

tis

jumlah pengujian

daya teoritis pada blade 3


daya teoritis rata-rata

5

8 1,1581 33,35 26,00

9 1,1581 35,92 29,75

10 1,1554 38,52 32,00

Rata-rata 21,88 21,40



0

10

20

30

40

0 5 10 15

day

a ak

tual

jumlah pengujian




0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

0 5 10 15

day

a te

ori

tis

jumlah pengujian




6




penampang

blade 3 (m²)

Daya teoritis

(watt)

Daya aktual

(watt)

1 1,1597

1,35

12,23 13,09

2 1,1554 17,12 15,20

3 1,1515 20,99 17,43

4 1,1554 23,23 19,80

5 1,1565 25,58 20,02

6 1,1573 30,70 21,62

7 1,1527 36,30 25,00

8 1,1554 49,91 29,00

9 1,1534 53,66 31,00

10 1,1534 57,68 32,00

Rata-rata 32,74 22,42


0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15

day

a ak

tual

jumlah pengujian




7


0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

0 5 10 15

day

a ak

tual

jumlah pengujian




1

V. PENUTUP

Kesimpulan

1. Semakin banyak jumlah blade maka daya keluaran yang dihasilkan oleh kincir

angin sumbu horizontal ini juaga akan semakin besar. “Jumlah blade berbading

lurus dengan besarnya daya yang dihasilkan”.

2. Semakin besar luasan pada blade maka daya keluaran yang dihasilkan oleh

kincir angin sumbu horizontal ini juaga akan semakin besar. “Besarnya luasan

blade berbading lurus dengan besarnya daya yang dihasilkan”.

Saran

Dalam penelitian kincir angin diperlukan alat uji yang masih akurat

2

DAFTAR PUSTAKA

Afifudin, Moch Arif dkk. 2010 : Study Eksperimental Performasi Vertical Axis

Wind Turbine Dengan Variasi Desain Turbin. ITS : Surabaya.

http://digilip .its.ac.id/public/ITS-Ungraduate-10597-Paper.pdf, diakses

tanggal 29 Desember 2013.

Andika, Markus Nanda dkk. 2007 : Kincir Angin Sumbu Horizontal Bersudu

Banyak. Universitas Sanata Dharma : Yogyakarta. http://www.ganiblog.

blogspot.com201207turbin-angin-sumbu-horisontal-vs-sumbu.html,

diakses tanggal 23 Desember 2013.

Hasan. 2011 : Optimasi Desain Turbin Angin Savonius. UNS : Surakarta.

http://en.Hasan.org/w/index.php?title=Skala beaofort&oldid=565818668,

diakses tanggal 26 Desember 2013.

Kriswandi, Andri Herdiana. 2012 : Potensi Pemanfaatan Energi Angin (wind

turbine part 2). Universitas Padjajaran : Bandung.

www.andrihaka.wordpress.com/tag/kincir-angin/, diakses tanggal 29

Desember 2013.

Mahendra, Bayu dkk. 2013 : Pengaruh Jumlah Sudu Terhadap Unjuk Kerja

Turbin Angin Savonius. Universitas Brawijaya : Malang. http://mesin.

ub.ac.id/jurnaal/download.php?id=122, diakses tanggal 23 Desember

2013.

Marnoto, Tjukup. 2010 : Peningkatan Efisiensi Kincir Angin Poros Vertikal. UPN

Veteran : Yogyakarta. http://repository.upnyk.ac.id/1843/1/kincir_jtm.pdf,

diakses tanggal 20 Deembar 2013.

Raharjo, Panggih. 2010 : Terbanglah Dengan Tak Terkalahkan. http://panggih15.

wordpress.com/2010/02/03/naca-airfoil/, diakses tanggal 21 Januari 2014.

Sumiati, Ruzita dan Aidil Zamri. 2013 : Rancang Bangun Miniatur Turbin Angin

Pembangkit Listrik Untuk Media Pembelajaran. Politeknik Negeri

Padang. http://ejournal.itp.ac.id/index.php/tmesin/article/download/127/12

5, diakses tanggal 29 Desember 2013

Sunyoto. 2011 : Buku Ajar Mesin Konversi Energi. Universitas Negri Semarang.

http://www.crayonpedia.org/mw/Turbin_Sunyoto, diakses tanggal 26

Desember 2013.

Yanto. 2013 : Desain Turbin Angin Sumbu Horizontal. http://defiaryanto.word

press.com, diakses tanggal 20 Oktober 2013.

http://digili/

http://en.hasan.org/w/index.php?title=Skala

http://www.andrihaka.wordpress.com/tag/kincir-angin/

http://repository.upnyk.ac.id/1843/1/kincir_jtm.pdf

http://ejournal.itp.ac.id/index.php/tmesin/article/download/127/12%205



http://www.crayonpedia.org/mw/Turbin_Sunyoto

makalah seminar

Documents