skripsi analisis turbin angin horizontal tipe tsd 500
TRANSCRIPT
i
SKRIPSI
ANALISIS TURBIN ANGIN HORIZONTAL TIPE TSD 500
DENGAN DAYA 500 WATT UNTUK KEBUTUHAN RUMAH
TANGGA DI PT. LENTERA BUMI NUSANTARA (LBN) DI
CIHERAS JAWA BARAT
Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Studi Jenjang Strata 1
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Sains &
Teknologi AKPRIND Yogyakarta
Disusun oleh :
RIYAN WICAKSONO
141.03.1088
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
2020
ii
THESIS
HORIZONTAL WIND TURBINE ANALYSIS TYPE 500 USES
500 WATTS OF POWER FOR HOUSEHOLD NEEDS IN PT.
LENTERA BUMI NUSANTARA (LBN) CIHERAS WEST JAVA
Arranged to fulfil the requitment for completing undergraduate degree
Department of Mechanical Engineering,Faculty of Industrial Technology
Institute of science & Technology AKPRIND Yogyakarta.
Written by :
RIYAN WICAKSONO
141.03.1088
STUDY PROGRAM STRATA 1
MAJORING IN MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF INDUSTRIAL ENGINEERING
INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHOLOGY
AKPRIND
YOGYAKARTA
2020
iii
iv
v
vi
HALAMAN MOTTO
βOrang hebat tidak dihasilkan dari kemudahan,kesenangan,dan kenyamanan.
Mereka dibentuk melalui kesulitan.tantangan dan air mata.β
(Dahlan Iskan )
βSaya Bukan Apa-apa Tapi Harus Menjadi Segalanyaβ
(Karl Marx)
β
βhidup bukan tentang siapa Anda atau apa yang Anda sebabkan adalah tentang
menciptakanβ
(Ricky Elson)
vii
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya
kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
Shalawat dan salam senantiasa tercurah kepada Rasulullah SAW yang
mengantarkan manusia dari zaman kegelapan ke zaman yang terang benderang ini.
Penyusunan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi sebagian syarat-syarat guna
mencapai gelar Sarjana Teknik Mesin di Institut Sains dan Teknologi Akademi
Perindustian Yogyakarta
Penulis menyadari bahwa penulisan ini tidak dapat terselesaikan tanpa
dukungan dari berbagai pihak baik moril maupun materil. Oleh karena itu, penulis
ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu dalam penyusunan skripsi ini terutama kepada:
1. Kedua orang tua, ayahanda tercinta Paryana dan ibunda tersayang Rahayu
yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil serta doa yang
tiada henti-hentinya kepada penulis.
2. Segenap keluarga dan teman yang telah menyemangati dan membantu
penyelesaian skripsi ini.
3. Dr. Amir Hamzah, M.T selaku Rektor Institut Sains & Teknologi
AKPRIND Yogyakarta.
4. Nidi Lestari,S.T.,M.Eng. selaku Ketua Jurusan Mesin Institut Sains &
Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
5. Bapak Drs. Khoirul Muhajir ,MT. selaku dosen Pembimbing Skripsi I yang
telah berkenan memberikan tambahan ilmu dan solusi pada setiap
permasalahan atas kesulitan dalam penulisan skripsi ini.
6. Bapak Prof. Dr. Ir. Sudarsono, M.T. selaku dosen Pembimbing Skripsi II
yang telah berkenan memberikan tambahan ilmu dan solusi pada setiap
permasalahan atas kesulitan dalam penulisan skripsi ini.
viii
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDULβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦. i
HALAMAN PENGESAHANβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦... iii
HALAMAN PENGUJIβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..iv
KATA PENGANTAR β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..viii
DAFTAR ISIβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.ix
DAFTAR TABEL....β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.xii
DAFTAR GAMBAR β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.......xiii
ABSTRAK β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦....... xv
BAB I PENDAHULUANβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦. 1
1.1 Latar Belakangβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..1
1.2 Rumusan Masalahβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.4
1.3 Batasan Masalahβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦ 4
1.4 Tujuanβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦....5
1.5 Manfaatβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦......5
1.6 Metode Pengumpulan Dataβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦... 5
BAB II KAJIAN TEORIβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..... 7
2.1 TINJAUAN PUSTAKAβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦ 7
2.2 DASAR TEORI ...β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦11
2.3 Energi Anginβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦12
2.4 Teori Momentum Elemneter Betz β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦...13
2.4.1 Daya Angin β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..15
2.4.2 Energi Kinetik Angin β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦...16
2.5 Turbin Angin Sumbu Horizontal β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.18
2.5.1 Turbin angin sumbu horizontal (TASH) β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..21
2.5.2 Tip Speed Ratio β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦26
x
2.5.3 Turbin angin poros horizontal (HAWT). β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.26
2.5.4 Energi Kinetik Angin. β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..28
2.6 Energi energi yang terdapat pada angin β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..29
2.6.1 Teori Momentum Elementer Betz.β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦...31
2.7 Maksimum Power Point Tracker β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.31
2.8 Blade β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦35
2.9 Sistem Turbin Angin β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦...39
2.9.1 THE SKY DANCERβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦40
2.9.2 Teknologi Cogging-less β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦...41
2.9.3 GENERATOR β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.42
2.9.4 FIN β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦...43
2.9.5 CONTROLLER β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦43
2.9.6 MPPT β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦...44
2.9.7 Data Loggerβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..45
2.9.8 Batrai β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦45
2.9.9 Inverter β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.46
BAB III METODOLOGI PENELITIANβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦48
3.1 Diagram Alir Penelitianβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦...48
3.2 Alat dan Bahan β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦49
3.3 Alat β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..49
3.4 Bahanβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦ β¦.β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..50
3.5 Prosedur Penelitian β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..50
3.6 Observasi (pengamatan). β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.51
3.7 Wawancara. β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.51
3.8 Dokumentasi. β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦...51
3.9 Pencatatan data hasil pengujian β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..51
xi
3.10 Standar Pengujian β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦51
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASANβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.β¦β¦β¦β¦β¦... 53
4.1 Analisa The Sky Dancer-500 (TSD-500) β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦...53
4.2 Pengukuran Potensi Energi Angin β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..56
4.3 Pengukuran Kecepatan Angin β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦.57
4.4 Charger Controllerβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..65
4.5 Rectifier β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦...66
4.6 Baterai β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦...68
4.7 Inverter β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦70
4.8 BEBANβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦71
BAB V KESIMPULAN DAN SARANβ¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦ 75
5.1 Kesimpulan β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦..75
5.2 Saran β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦β¦76
DAFTAR PUSTAKA
lAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Spesifikasi PMSG TD500 Neidec......................................................... 54
Tabel 4.2 Spesifikasi Inverter Conxt SW Schneider ............................................. 54
Tabel 4.3 Spesifikasi Turbin Angin TSD 500 (The Sky Dancer) ......................... 56
Tabel 4.4 Data Kecepatan Angin Berserta Daya yang dihasilkan ........................ 58
Tabel 4.5 Kecapatan Angin Rata-rata Bulan Agustus .......................................... 59
Tabel 4.6 Spesifikasi Kekuatan Angin dalam Kondisi Alam ............................... 60
Tabel 4.7 Kecepatan Rata-rata Angin Pada Siang,Malam,dan Dinihari .............. 61
Tabel 4.8 Daya ,Tegangan dan Arus pada bulan Agustus .................................... 63
Tabel 4.9 Perhitungan Charging Tegangan dan Arus di charger controller ........ 68
Tabel 4.10 spesifikasi baterai OpZs 800 ............................................................... 68
Tabel 4.11 Profil beban dengan pengunaan jenis peralatan ................................. 71
Tabel 4.12 Profil beban dengan pemakaian daya jumlah rata-rata ....................... 71
Tabel 4.13 Pengunaan beban-beban pada rumah tangga ...................................... 73
Tabel 4.14 Rata-rata arus yang digunakan tiap harinya ........................................ 73
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Teori Momentum Bangun Rotor Berputar (Hau, 2006) .................... 13
Gambar 2.2 Model Aliran dari Teori Momentum Beltz (Hau, 2006) ................... 14
Gambar 2.3 Koefisien Daya Berbanding Dengan Rasio Kecepatan Aliran Sebelum
dan Setelah Konversi Energi (Hau, 2006)............................................................. 15
Gambar 2.4 Skema aliran energi angin mekanik turbin angin (LAN 2014) ........ 19
Gambar 2.5 Efisiensi Turbin angina berdasarkan tipenya .................................... 20
Gambar 2.6 Turbin angin sumbu horizontal. (Alamsyah, 2007) .......................... 22
Gambar 2.7 (VAWT). (Alamsyah, 2007) ............................................................. 24
Gambar 2.8 Alat ukur angin (H,Piggot,2011) ....................................................... 30
Gambar 2.9 Data Logger ....................................................................................... 31
Gambar 2.10 Daya output turbin angin. (Hidayatullah,dkk,2016) ....................... 32
Gambar 2.11 Rangkaian Maksimum Power Point Tracker (MPPT)(Lan,2014) .. 33
Gambar 2.12 Pemodelan Sistem Tanpa MMPT (Hidayatullah,dkk,2016) ........... 34
Gambar 2.13 Bagian-bagian Blade (Lan,2014). ................................................... 36
Gambar 2.14 Jenis-Jenis Blade (Lan,2014) .......................................................... 37
Gambar 2.15 Skema Turbin Angin (Lan,2014) .................................................... 40
Gambar 2.16 Skema Generator energy mekanik energi listirk (Lan,2014) .......... 43
Gambar 2.17 Ekor Fin (Lan,2014) ........................................................................ 43
Gambar 2.18 Controller (Lan,2014)...................................................................... 44
Gambar 2.19 Data Logger (Lan,2014) .................................................................. 45
Gambar 2.20 Batre (Lan,2014) ............................................................................. 46
Gambar 2.21 Inverter EVEPER ............................................................................ 47
xiv
Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan ................................................................ 48
Gambar 4.1 Diagram Alur Wind Turbine PT. Lentera Bumi Nusantara ............. 53
Gambar 4.2 Kincir Angin The Sky Dancer ........................................................... 55
Gambar 4.3 Data Kecepatan Angin Beserta Daya yang Dihasilkan ..................... 58
Gambar 4.4 Rata-rata kecepatan angina harian..................................................... 50
Gambar 4.5 Kecepatan Angin ............................................................................... 62
Gambar 4.6 Arus dan Tegangan pada generator ................................................... 63
Gambar 4.7 Hasil Tegangan dengan Arus dalam Bulan Agustus ......................... 65
Gambar 4.8 Hasil Daya Dalam Bulan Agustus ..................................................... 65
Gambar 4.9 Charger Controller............................................................................. 66
Gambar 4.10 Rangkaian Rectifier ......................................................................... 66
Gambar 4.11 Hasil Tegangan dan Arus Keluaran Penyearah dari........................ 67
Gambar 4.12 Batteries OPzs 800 .......................................................................... 68
Gambar 4.13 Inverter EVEPER ............................................................................ 70
Gambar 4.14 Hasil dari daya pemakaian di PT LBN............................................ 72
xv
ABSTRAK
Tenaga listrik sebagai salah satu sistem energi mempunyai peranan yang sangat
penting dalam pembangunan ekonomi suatu negara. Saat ini, perkembangan energi
terbarukan bertenaga angin menjadi fokus penelitian dan industriawan dikarenakan
Indonesia berada di daerah ekuado yang mendapatkan pergerakan udara lebih
banyak. Tujuan penelitian ini ialah Untuk mengetahui mengetahui seberapa besar
tegangan yang dihasilkan oleh turbin berdasarkan kecepatan turbin angin yang
terukur di PT LBN dan untuk mengetahui seberapa besar efisiensi system turbin
angin yang digunakan berdasarkan setiap kecepatan yang terukur di dengan
perbebanan di PT LBN.
Hasil menunjukan bahwa pengukuran kecepatan angin selama bulan agustus
ditunjukan angin sebesar 8,8 m/s dan kecepatan terendah pada bulan sebesar 3,8
m/s. Pada tengangan dengan nilai rata-rata 25.4 Volt dan arus dengan rata-rata 5
Ampere. Dari perhitungan tersebut didapat kebutuhan Baterai tipe Baterai OPzS
800 yang mempunyai tegangan normal 2 Volt, kapasitas 800 Ah atau 1,6 KWh.
Pada simulasi digunakan ini dalam satu stringnya terdapat 12 buah baterai karena
mengingat tegangan masukan inverter 24 V baterai sebanyak 5 buah. Hasil daya
500 watt, setiap keluarga bisa menikmati dampak dari pembangkit listrik tenaga
bayu yang di buat oleh PT. LBN. Hasil daya input 2332 Watt dengan pemakaian 3
buah batre.
Kata Kunci: Energi Angin, PT. Lentera Bumi Nusantara,
1
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tenaga listrik sebagai salah satu sistem energi mempunyai peranan yang
sangat penting dalam pembangunan ekonomi suatu negara. Terlebih pada masa
sekarang ini, muncul tantangan dan dimensi-dimensi baru yang dihadapi umat
manusia sejalan dengan bertambahnya jumlah penduduk menyebabkan aspekaspek
kehidupan yang harus dipenuhi oleh pengadaan tenaga listrik semakin meningkat.
Kebutuhan akan listrik sangatlah besar di daerah perkotaan maupun di pedesaan,
sejalan dengan meningkatnya pembangunan kesejahteraan masyarakat, berbagai
upaya telah dilakukan untuk penyediaan listrik sampai pada pelosok-pelosok desa.
(Yuni, 2002) Keterbatasan energi listrik dan tingginya ketergantungan terhadap
bahan bakar fosil membuat pemerintah harus tanggap untuk mencari solusi dari
permasalahan tersebut dengan mencari sumber daya lain. Indonesia merupakan
negara yang kaya akan potensi sumber daya alam yang melimpah, baik matahari,
air dan angin merupakan alternatif peluang energi yang dapat dimanfaatkan sebaik
mungkin oleh pemerintah. Masyarakat sekarang sangat bergantung pada listrik dari
bahan bakar fosil, tidak hanya sebagai penerangan juga mendukung kegiatan
ekonomi.
Indonesia merupakan salah satu negara dengan sumber daya alam berlimpah
yang berpotensi menjadi energi terbarukan. Saat ini, perkembangan energi
terbarukan bertenaga angin menjadi fokus penelitian dari para penelitia dan
2
industriawan dikarenakan Indonesia berada di daerah ekuado yang mendapatkan
pergerakan udara lebih banyak (Zahra dan Situmoan, 2015). Ketergantungan
terhadap bahan fosul fuels dapat dipecahkan dengan menggunakan energi bertenaga
angin. Hasil mapping oleh Lembaga penerbangan Antariksa Nasional Indonesia
melaporkan bahwa kecepatan angin rata-rata di Indonesia diatas 5 m/s (Gilbran
dkk., 2015)Salah satu pemanfaatan energi angin adalah penggunaan turbin angin
yang banyak digunakan untuk kebutuhan pertanian, seperti untuk menggerakkan
pompa untuk keperluan irigasi, serta kebutuhan akan energi yaitu sebagai
pembangkit listrik energi angin. Berbagai macam penemuan turbin angin sebagai
pembangkit energi alternatif sudah ditemukan sejak lama dengan berbagai macam
bentuk desain.
Aplikasi turbin angin kecil dan turbin angin besar berkembang di beberapa
negara sebagai alternatif penyediaan kebutuhan listrik yang terus meningkat.
Berbagai upaya telah dan terus dilakukan dalam mengembangkan teknologi energi
angin yang berwawasan lingkungan tersebut guna mendapatkan hasil yang semakin
efisien dan berdaya saing.
Sistem Konversi Energi Angin (SKEA) yang kita kenal adalah dua turbin
angin pada umumnya yaitu turbin angin poros horizontal dan turbin angin poros
vertikal merupakan salah satu jenis energi terbarukan yang memanfaatkan angin
sebagai energi pembangkitnya. Karena angin terdapat dimana-mana sehingga
mudah untuk didapatkan serta tidak membutuhkan biaya yang banyak. Karena
listrik tidak dihasilkan langsung oleh alam maka untuk memanfaatkan energi angin
ini di perlukan sebuah alat yang bekerja dan menghasilkan energi listrik.
Diantaranya Alat yang digunakan adalah kincir angin. Kincir angin ini akan
3
menangkap angin dan akan menggerakan generator yang nantinya akan
menghasilkan energi listrik.
Pemanfaatan energi angin di Indonesia sekarang ini diarahkan untuk listrik
pedesaandan berkontribusi sebagai energi alternatif di masa mendatang.
Penggunaan turbin angin kecil memiliki potensi yang cukup baik, sementara
penggunaan turbin angin besar juga dimungkinkan. Dengan terus berkembangnya
teknologi energi angin dan meningkatnya kebutuhan energi, sistem energi angin ini
akan semakin berdaya sain
Dalam rangka pengembangan turbin angin poros horizontal (Horizontal Axis
Wind Turbin ) telah dilakukan banyak penelitian untuk menghasilkan sistem yang
mampu bekerja secara hidaimal. Dimana kincir ini dapat ditingkatkan efisiensinya
untuk mendapat koefisien daya yang maksimal. Salah satunya dengan mengunakan
sudu berjumlah banyak. Koefisien daya yang maksimal ini akan meningkatkan
jumlah Watt (daya) yang dihasilkan sehingga untuk mendapatkan jumlah watt
tertentu cukup dengan menggunakan jumlah kincir angin yang lebih sedikit.
Dalam pemilihan tipe bilah sangat penting, terdapat beberapa faktor yang
harus diperhatika yaitu faktor koefisien daya (CP) dan tip speed ratio (TSR).
Semakin besar nilai Cp menunjukkan kemampuan sebuah turbin untuk
mendapatkan energi semakin tinggi. Demikian juga dengan nilai TSR; semakin
besar nilai TSR maka akan semakin besar putarannya. Hal ini berarti bahwa
kecepatan angin, tip speed ratio, koefisien lift dan drag merupakan parameter yang
penting untuk diselidiki dari bilah jenis taperless ini karena dapat mempengaruhi
performansi dari suatu turbin.
4
Oleh sebab itu, studi ini skripsi untuk menganalisa turbin angin horozontal
tipe The Sky Dancer-500 (TSD-500) dengan daya 500 watt untuk kebutuhan rumah
tangga di PT. Lentera Bumi Nusantara (LBN) Ciheras, Jawa Barat.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas dapat dirumuskan masalah yaitu :
1. Menganalisis turbin angin horizontal The Sky Dancer-500 (TSD-500)
dengan daya 500 watt untuk kebutuhan rumah tangga di pt lentera bumi
nusantra (LBN) ?
2. Analisis pengunaan The Sky Dancer untuk kebutuhan rumah tangga?
3. Mengetahui sistem Storered pada keperluan rumah tangga?
4. Menghitung kebutuhan batere yanga akan digunakan perumahan tersebut
(dibandingkan beban tersebut berapa kwh ) ?
1.3 Batasan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah penelitian diatas, supaya pembahasan tidak
terlalu luas maka diperlukan suatu pembatasan masalah yaitu :
1. Hanya menggunakan turbin angin tipe The Sky Dancer-500 (TSD-500).
2. Pengambilan dan analisa data meliputi kecepatan angin, kecepatan putar
rotor turbin, tegangan dan arus keluaran, serta daya keluaran.
3. Tidak membahas pengaruh cuaca dan iklim.
5
1.4 Tujuan
Penelitian yang diusulkan dalam skripsi ini memiliki beberapa tujuan
diantaranya yaitu :
1. Untuk mengetahui mengetahui seberapa besar tegangan yang dihasilkan
oleh turbin berdasarkan kecepatan turbin angin yang terukur di PT LBN .
2. Memperoleh sumber energi yang murah dan tidak dapat habis.
3. Memperoleh energi yang ramah lingkungan.
4. Mencari alternatif pengganti energi minyak dan gas.
5. Mengembangkan teknologi tepat guna bagi masyarakat pedesaan.
6. Membantu memecahkan masalah pemerataan listrik bagi masyarakat
pedesaan. di PT LBN.
1.5 Manfaat
1. Mengetahui tentang turbin
2. Mengetahui tegangan yang dikeluarkan oleh turbin angin sumbu
horizontal 500 watt.
3. Mengetahui daya 500 watt untuk kebutuhan rumah tangga.
4. Penelitian ini dapat dijadikan sebagai tolak ukur dan referensi penerapan
secara langsung untuk bidang energi terbarukan dan khususnya menjadi
patokan bila ingin membangun PLTB.
1.6 Metode Pengumpulan Data
Untuk dapat mengumpulkan data atau masukan dalam menyusun laporan
skripsi, penulis menggunakan beberapa metode pengumpulan data, yaitu :
1. Metode Observasi
6
Dalam metode ini pengumpulan data dilakukan dengan mengamati data
dilapangan.
2. Metode Studi Literatur
Metode kepustakaan adalah pengumpulan data-data yang diperoleh dari
buku-buku yang berkaitan dengan turbin angin digunakan dan
melengkapi ilmu penyusunan skripsi.
3. Metode Wawancara
Dalam metode ini pengumpulan data dilakukan dengan bertanya
langsung kepada responden dalam hal ini adalah dari dosen pembimbing.
4. Internet
Pengumpulan data berasal dari program-program disitus internet yang
dapat dijadikan sebagai data maupun referensi lainnya.
7
2 BAB II
DASAR TEORI
2.1 TINJAUAN PUSTAKA
Menurut Jain B (2015) hasil dari sistem konversi energi angin (WECS)
dihubungkan dengan sistem utilitas melalui konverter elektronik daya yang
memainkan peran penting dalam integrasi tenaga angin ke dalam jaringan listrik.
Gangguan kualitas daya utama karena integrasi WECS ke jaringan adalah variasi
daya dan harmonisa. Untuk mempertahankan sinkronisasi kisi dan menjaga distorsi
harmonik total (THD) dalam batas operasional, diperlukan skema kontrol yang
sesuai untuk konverter sisi kisi. Tujuan utama dari pengontrol sisi kisi adalah untuk
mengontrol daya yang dikirim ke kisi, sinkronisasi kisi, untuk memasok daya
berkualitas tinggi ke kisi dan untuk memenuhi kepatuhan kode kisi
Prajapat (2018) menerangkan bahwa hasil dari jurnal tersebut turbin angin
bukan sumber daya yang stabil dan konstan, yang sebagian besar bergantung pada
variasi alami dalam kecepatan angin dari waktu ke waktu. Beda dengan penelitian
lainya untuk merancang turbin angin dengan pengaturan terhadap variasi kecepatan
angin dengan memanfaatkan energi angin yang ada di Indonesia. Metode
perancangan yang dilakukan dengan cara analisis perhitungan numerik dan gambar
rancangan dengan menggunakan software AutoCAD Sulaksono (2019).
Sari, N (2019) meneranhgkan bahwa hasil studi menunjukkan bahwa bilah
pada turbin angin sesuai untuk kecepatan angin yang ada di Tasikmalaya dalam
kisaran 7-12 m/s dengan nilai Cp maksimum 0,5. Material bilah taperless ini
8
disarankan adalah kayu mahoni; dikarenakan ringan, kuat dan mudah dibandingkan
dengan besi dan plastik. Desain bilah taperless ini diharapkan dapat menjadi
alternatif bilah pada turbin angin untuk angin yang berkecepatan sedang,
Sedangkan hasil dari penelitan jurnal keserupaan karakter kinerjanya dipengaruhi
oleh kesamaan nilai bilangan Reynolds dari miniatur dan prototipe. Kesamaan nilai
bilangan Reynolds keduanya akan mempengaruhi besar rasio kecepatan angin untuk
pengujian miniatur terhadap kecepatan angin operasional prototipe turbin. Semakin
kecil miniatur turbin angin, maka semakin besar pula kecepatan angin yang
dibutuhkan untuk pengujian miniatur tersebut, Saefudin, dkk (2018).
Effendy, M. (2016) menerangkan bahwa hasil dari penelitian jurnal beberapa
cara untuk meningkatkan kapasitas daya listrik Pembangkit Listrik Tenaga Bayu
(PLTB) misalnya dengan menambah jumlah pembangkit, namun cara ini cukup
mahal, karena harus membangun pembangkit baru. Cara lain yaitu dengan
meningkatkan efisiensi daya keluaran listrik pembangkit listrik tenaga bayu yang
sudah ada. Salah satu cara adalah menggunakan teknologi Maximum Power Point
Tracking (MPPT)
Akbar (2017) menerangkan bahwa hasil dari penelitian membahas mengenai
desain kontrol MPPT menggunakan metode Perturb & Observe yang berbasis
Optimum Relation pada Turbin angin yang tidak menggunakan sensor mekanik.
Diharapkan dengan penggunaan Perturb & Obseve berbasis Optimum Relation ini
akan memberikan daya keluaran yang optimal dan dapat sehingga efisien ketika
terhubung dengan grid. Mendapatkan hasil dari penelitian ini penggunaan turbin
angin pada suatu daerah yang memiliki skala kecepatan angin rendah diperlukan
untuk efisiensi penggunaan turbin angin dan penggunaan pada skala rumah
9
tangga.Pemilihan jumlah sudu pada turbin berdasarkan pada rancangan kecepatan
turbin dan beberapa airfoil yang cocok untuk diterapkan pada turbin angin sumbu
horizontal dengan skala kecil hingga besar Pada turbin angin, desain sudu
merupakan hal yang paling penting karena sudu merupakan komponen utama yang
menangkap angin untuk kemudian dikonversikan menjadi gerakan mekanik
Yuhendri (2017), Penelitian ini membahas peningkatan performansi
pembangkit listrik tenaga angin yang menggunakan PMSG dengan cara
meningkatkan efisiensi dan kualitas daya pembangkit. Peningkatan efisiensi
dilakukan dengan mendesain sistem kendali MPPT, sedangkan peningkatan
kualitas daya pembangkit dilakukan dengan memilih jenis konverter daya yang
rendah harmonisa.
Hermawan, D. (2016) Hasil dari penelitian ini Jumlah blade mempengaruhi
unjuk kerja kincir angin poros horizontal dimana dari hasil pengujian untuk blade
dengan variasi jumlah blade tiga dan lima yang telah dilakukan jumlah blade tiga
menghasilkan unjuk kerja yang lebih baik dibandingkan dengan jumlah blade
lima.Hal ini dikarenakan blade tiga mempunyai jarak antara blade satu dengan
lainnya terhadap poros blade turbin mempunyai kerenggangan yang menjadikan
aliran dapat mengalir dan menerpa blade dibelakang poros dan ini akan
meningkatkan gaya momen serta mengurangi gaya hambat pada blade, selain itu
semakin besar jumlah blade maka aliran antara blade satu dengan yang lainnya akan
saling mengganggu sehingga hasilnya jumlah blade yang menghasilkan daya yang
lebih besar adalah jumlah blade yang jumlahnya sekecil mungkin. Pada jumlah
blade yang lebih banyak maka aliran yang meninggalkan blade akan mengganggu
10
aliran yang masuk pada blade berikutnya, sehingga perlu jarak yang luas agar aliran
diantara blade tidak saling mengganggu.
Murdani, M. (2019). Hasil dari penelitian ini dengan perbandingan tegangan
antara PLTA dan PLTS menunjukkan bahwa tegangan yang dihasilkan oleh PLTS
lebih besar dengan tegangan rata-rata panel surya sebesar 20,2 Vdc, sedangkan
tegangan yang dihasilkan PLTA lebih kecil dengan tegangan rata-rata generator dc
sebesar 4,4 Vdc. Hal ini menunjukkan bahwa panel surya lebih efisien digunakan
sebagai Pembangkit Energi Listrik Alternatif yang ramah lingkungan dan mampu
menghasilkan voltase yang lebih besar dari Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Wiratama, I. K.,Dkk. 2019), Hasil dari penelitian ini aplikasi energi angin
sangat banyak sector sebagai negara kepulauan, Indonesia memiliki kecepatan
angin rata-rata potensial antara 2 m / s hingga 6 m / s sebagian besar wilayahnya,
dan terutama di Nusa Tenggara, Indonesia kecepatan angin bisa mencapai di atas 5
m / s. Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan karakteristik kinerja turbin angin
gandar horisontal dalam kecepatan angin pada 7 m / s oleh profil blade variasi dan
jumlah blade dalam variasi bentuk 3, 4, 5, dan 6. Bentuk mata pisau yang digunakan
variasi lancip besar, setengah tipis kecil, setengah runcing dan lancip kecil dan
untuk menghasilkan angin, tes bergerak metode dengan menggunakan kendaraan
digunakan dalam tes ini.
Ismail, I., & Arrahman, T. (2017). Hasil dari penelitian ini 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.
11
Sagoya Dkk, (2014), yang menggunakan 3 blade pada kecepatan angin 3 m/s
mempunyai nilai yang di hasilkan oleh daya poros 0,789 watt. Sedangkan dengan
turbin yang menggunakan 5 blade dimana nilai yang dihasilkan oleh daya output
sebesar 4,988 watt. Semakin tinggi kecepatan angin dan semakin banyak jumlah
blade maka semakin tinggi daya poros yang dihasilkan.Dan turbin yang
menggunakan 5 blade juga pada kecepatan angin yang sama dimana jumlah lampu
let yang dinyalakan sebanyak 36 lampu let. Semakin tinggi kecepatan angin dan
semakin banyak jumlah blade maka beban lampu yang dinyalakan juga semakin
banyak dan semakin tinggi daya output yang dihasilkan oleh generator maka
semakin tinggi pula beban lampu yang dinyalakan.
Hidayatullah, dkk (2016), Penelitian ini telah memaparkan secara
komprehensive teknologi turbin sumbu horisontal untuk pembangkit listrik tenaga
angin. Untuk meningkatkan rasio daya keluaran sistem pembangkit listrik tenaga
angin maka di gunakan metode Maximum Power Point Tracker (MPPT). Dari hasil
simulasi didapatkan bahwa sistem yang dilengkapai dengan MPPT bisa
meningkatkan efisiensi daya dari sistem. Dari kelima pengujian berdasarkan
kecepatan angin didapatkan hasil bahwa pembangkit listrik tenaga angin yang
menggunakan MPPT, rasio daya rata-ratanya lebih tinggi daripada yang tidak
menggunakan MPPT, oleh karena itu MPPT dapat digunakan untuk meningkatkan
rasio daya pembangkit listrik tenaga angin yang dihubungkan pada beban yang
bervariasi.
2.2 DASAR TEORI
Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan juga
karena adanya perbedaan tekanan udara disekitarnya. Angin bergerak dari tempat
12
bertekanan udara tinggi ke tempat bertekanan udara rendah. Pemanasan oleh
matahari mengakibatkan udara akan memuai. Tekanan udara yang telah memuai
massa jenisnya menjadi lebih ringan sehingga naik (Pudjanarsa, Astu 2006).
Apabila hal tersebut terjadi, tekanan udara akan turun.
2.3 Energi Angin
Angin merupakan energi alternatif yang murah dan berpotensi untuk
dimanfaatkan sebagai sumber energi. Energi tersebut dapat dikonversikan menjadi
beberapa energi kinetik yang nantinya dapat mempermudah pekerjaan manusia. Hal
ini sudah diterapkan dalam pemanfaatan angin menjadi penggerak utama pompa air
guna untuk pengairan sawah. Proses pemanfaatan energi angin sudah dilakukan
sejak lama untuk pembangkitan energi listrik. Dengan bantuan energi angin ini
proses pengubahan energi dilakukan melalui dua tahapan konversi energi, pertama
aliran angin akan menggerakkan rotor (baling-baling) yang menyebabkan rotor
berputar selaras dengan angin yang bertiup, kemudian putaran dari rotor
dihubungkan dengan generator, dari generator inilah dihasilkan arus listrik.
(Daryanto Y. 2007)
Model sederhana dari turbin angin mengambil dasar teori dari momentum,
angin dengan kecepatan tertentu menabrak rotor yang memiliki performa sayap
atau propeller. Dalam model sederhana, dimana memungkinkan Newtonian
mechanics digunakan, aliran diasumsikan steady dan mendatar, udara diasumsikan
incompressibel dan inviscid, dan aliran downstream (aliran setelah melalui rotor)
diasumsikan konstan di sekeliling bagian streamtube dengan tidak ada diskonuitas
tekanan di seberang perbatasan streamtube. Aplikasi dari momentum dan energi
diperlihatkan dalam gambar berikut: Prastyo,(2015)
13
Gambar 2.1 Teori Momentum Dengan Mempertimbangkan Bangun Rotor
Berputar (Hau, 2006).
2.4 Teori Momentum Elemneter Betz
Menurut Betz, seorang insinyur Jerman, besarnya energy yang maksimum
dapat diserap dari angin adalah hanya 0.59259 dari energi yang tersedia. Sedangkan
hal tersebut juga dapat dicapai dengan daun turbin yang dirancang dengan sangat
baik serta dengan kecepatan keliling daun pada puncak daun sebesar 6 kali
kecepatan angin. Pada dasarnya turbin angin untuk generator listrik hanya akan
bekerja antara suatu kecepatan angin minimum, yaitu kecepatan star (Cs), dan
kecepatan nominalnya (Cr).(Andika dkk, 2007)
Teori momentum elementer Betz sederhana berdasarkan pemodelan aliran
dua dimensi angin yang mengenai rotor menjelaskan prinsip konversi energi angin
pada turbin angin. Kecepatan aliran udara berkurang dan garis aliran membelok
ketika melalui rotor dipandang pada satu bidang. Berkurangnya kecepatan aliran
udara disebabkan sebagian energi kinetik angin diserap oleh rotor turbin angin.
Pada kenyataannya, putaran rotor menghasilkan perubahan kecepatan angin pada
arah tangensial yang akibatnya mengurangi jumlah total energi yang dapat diambil
dari angin. Walaupun teori elementer Betz telah mengalami penyederhanaan,
14
namun teori ini cukup baik untuk menjelaskan bagaimana energi angin dapat
dikonversikan menjadi bentuk energi lainnya. .(Andika dkk, 2007)
Gambar 2.2 Model Aliran dari Teori Momentum Beltz (Hau, 2006)
Koefisien daya hasil dari konversi daya angin ke daya mekanis turbin
tergantung pada perbandingan dari kecepatan angin sebelum dan sesudah
dikonversikan. Jika keterkaitan ini di plotke dalam grafik, secara langsung solusi
analitis juga dapat ditemukan dengan mudah. Dapat dilihat bahwa koefisien daya
mencapai maksimum pada rasio kecepatan angin tertentu seperti pada terlihat pada
gambar.(Andika dkk, 2007).
15
Gambar 2.3 Koefisien Daya Berbanding Dengan Rasio Kecepatan Aliran Sebelum
dan Setelah Konversi Energi (Hau, 2006).
Besarnya effisiensi teoritis atau maksimum dari turbin angin (Cp) adalah:
πΆπ =16
27= 0,593
Denga kata lain, turbin angin dapat mengkonversikan tidak lebih dari 60%
tenaga total angin menjadi tenaga berguna. Betz adalah orang pertama yang
menemukan nilai ini, untuk itu nilai ini disebut juga dengan Betz factor. .(Andika
dkk, 2007)
2.4.1 Daya Angin
Daya angin didapatkan dari data kerapatan udara yang ada dilokasi
penelitian yang dilakukan. Dengan adanya data kerapatan udara akan membuat
perhitungan daya angin .Dengan menganggap bahwa kecepatan udara yang
melalui penampang adalah sebesar v, maka aliran volume udara yang melalui
penampang rotor pada setiap satuan waktu pada Persamaan 1 [1]
16
V= π£.A (1)
Dengan V merupakan laju volume udara m3/s, π£ adalan kecepatan angin
[m/s] dan A= luas area sapuan rotor m2. Maka, laju aliran massa dapat
dirumuskan dengan Persamaan 2 [2]
m = π. π£ . A (2)
Dengan Ο merupakan massa jenis udara kg/m3. Persamaan 3 yang
menyatakan energi kinetik yang melalui penampang Apada setiap satuan waktu
dapat dinyatakan sebagai daya yang melalui p
ππ =1
2ππ΄π£3 (3)
PV : Daya angin (watt)
Ο : Densitas udara (kg/m2)
A : Luas rotor (m2)
v : Kecepatan angin (m/s)
Koefisien daya adalah hal penting dalam merancang turbin angin
karena menunjukkan berapa besar energi angin yang dapat diekstraksi
dari energi kinetik angin yang melalui penampang rotor. Koefisien daya
sangat mempengaruhi kinerja turbin angin, dan dipengaruhi oleh konstruksi
turbin angin dan prinsip konversi energinya.
2.4.2 Energi Kinetik Angin
Menurut ilmu fisika klasik energi kenetik dari sebuah benda dengan massa
m dan kecepatan v adalah E= 0.5.m.v 2, dengan asumsi bahwa kecepatan v tidak
17
mendekati kecepatan cahaya. Rumus tersebut diatas berlaku juga untuk menghitung
energi kinetik yang diakibatkan oleh gerakan angin. Sehingga biasa dituliskan
sebagai berikut : (Nursuhud 2008)
πΈ = 1
2οΏ½ΜοΏ½. π£2
Dengan:
E = Energi (Joule)
οΏ½ΜοΏ½ = massa udara (kg)
v = kecepatan angin (m/s)
Bila suatu blok udara yang mempunyai penampang A m2, dan bergerak
dengan kecepatan v m/s, maka jumlah massa yang melewati sesuatu tempat adalah:
οΏ½ΜοΏ½ = ππ΄π£
Dengan:
οΏ½ΜοΏ½ = laju aliran massa (kg/s)
A = Luas Penampang melintas aliran (π2)
π = massa jenis angin (ππ/π3)
Tenaga total aliran angin adalah sama dengan laju energi kinetik aliran yang
datang, maka : (Nursuhud 2008)
ππ‘ππ‘ = οΏ½ΜοΏ½. πΎπ = οΏ½ΜοΏ½.π£2
2ππ
Dengan :
ππ‘ππ‘ = tenaga total (watt)
18
gc = faktor koreksi = 1 (kg/N.s2)
kemudian dari persamaan diatas disederhanakan menjadi:
ππ‘ππ‘ =1
2ππππ΄π£3
Daya per luas, sebagai potensi daya angin atau kerapatan daya angin (wind
power density), yaitu :
ππ‘ππ‘
π΄=
1
2ππππ£3
Energi kinetik yang terkandung dalam angin inilah yang ditangkap oleh turbin
angin untuk memutar rotor. Untuk menganalis seberapa besar energi angin yang
dapat diserap oleh turbin angin, digunakan Teori Momentum Elementer Betz.
2.5 Turbin Angin Sumbu Horizontal
Turbin angin sumbu horizontal ialah turbin angin yang memiliki poros rotor
utama dan generator listrik di puncak menara. Turbin yang berukuran kecil
diarahkan oleh baling-baling angin yang sederhana, sedangkan turbin berukuran
besar pada umumnya akan menggunakan sensor angin yang digandeng dengan
sebuah servo motor. Kebanyakan turbin angin jenis ini memiliki gearbox yang
mengubah perputaran kincir yang pelan menjadi lebih cepat sebagai gaya masukan
untuk memutar rotor pada generator (Jasmin Martinez, 2007). Menara umumnya
menghasilkan turbulensi di belakangnya, sehingga turbin harus diarahkan melawan
arah angin yang datang padanya. Bilah-bilah turbin dibuat kaku agar tidak
terdorong menuju menara oleh angin berkecepatan tinggi.
19
terdiri dari beberapa komponen yang dipasang utamanya pada bagian atas dari
menara. Dalam menara turbin angin, umumnya hanya terdapat tangga yang
digunakan untuk mengakses ruangan nasel pada bagian atas menara.
Turbin angin merupakan suatu bagian dari sistem pembangkit tenaga angin
dimana berperan sebagai penangkap energi angin untuk ditransformasikan
menjadienergi gerak untuk memutar generator. Ada banyak tipe dari turbin angin
menurut bentuknya. Antara lain jenis propeller, darrieus, sailwing, fan-type,
savious, tipe vertikal dan horizontal. (Hidayatullah 2016).
Setiap sistem pasti memiliki suatu tingkat efisiensi kerja karena hampir
tidak ada sistem yang mampu bekerja sempurna, seperti halnya turbin angin ini
Oleh karena itu, untuk mendapatkan Energi Mekanik dari hasil turbin ini maka
perlu diperhitungkan juga nilai efisiensi turbin (Cp). Nilai efisiensi ini sudah
ditentukan dari awal mula sistem (turbin angin) ini didesain.Energi mekanik dari
turbin ini berupa kecepatan putaran bilah turbin (Ο) dan torsinya, T,(beasr gaya
yang diberikan pada suatu panjang lengan beban/blade). (Hidayatullah 2016).
Efisiensi turbin angin berdasarkan tipenya
Adapun beberapa tipe turbin angin yang ada didunia berdasarkan
tingkat efisiensinya diantara lain :
Gambar 2.4 Skema aliran energi angin menjadi mekanik turbin angin (LAN 2014).
20
1. Tipe Holland (Belanda)
2. Tipe Savonius
3. Tipe Linear
4. Tipe 2 Blade Propeller
5. Tipe 3 Blade Propeller
6. Tipe Multi Blade
Semakin tinggi efisiensi suatu turbin, semakin maksimal pula turbin
tersebut mengkonversi energi yang didapatnya. Tipe turbin yang memiliki tingkat
efisiensi paling tinggi adalah tipe 3 blade propeller (Cp mendekati 45%) dan tipe
savonius dan holland efisiensinya yang terendah 3 blade propeller saat ini banyak
dijumpai pada produk-produk komersil.
Pemanfaatan turbin angin terbagi ke dalam beberapa skala ketiggian dan
kapasitasnya, yaitu skala menengah, kecil, dan mikro. Semakin besar skalanya,
semakin besar pula kapasitas yang mampu dihasilkan suatu turbin angin.
Gambar 2.5 Efisiensi Turbin angina berdasarkan tipenya
21
2.5.1 Turbin angin sumbu horizontal (TASH)
Turbin angin sumbu horizontal (TASH) memiliki poros rotor utama dan
generator listrik di puncak menara. Turbin berukuran kecil diarahkan oleh sebuah
baling-baling angin (baling-baling cuaca) yang sederhana, sedangkan turbin
berukuran besar pada umumnya menggunakan sebuah sensor angin yang
digandengkan ke sebuah servo motor. Sebagian besar memiliki sebuah gearbox
yang mengubah perputaran kincir yang pelan menjadi lebih cepat berputar. Karena
sebuah menara menghasilkan turbulensi di belakangnya, turbin biasanya diarahkan
melawan arah anginnya menara. Bilah-bilah turbin dibuat kaku agar mereka tidak
terdorong menuju menara oleh angin berkecepatan tinggi. Sebagai tambahan, bilah-
bilah itu diletakkan di depan menara pada jarak tertentu dan sedikit dimiringkan.
(Alamsyah, 2007).
Karena turbulensi menyebabkan kerusakan struktur menara, dan realibilitas
begitu penting, sebagian besar TASH merupakan mesin upwind (melawan arah
angin). Meski memiliki permasalahan turbulensi, mesin downwind (menurut
jurusan angin) dibuat karena tidak memerlukan mekanisme tambahan agar mereka
tetap sejalan dengan angin, dan karena di saat angin berhembus sangat kencang,
bilah-bilahnya bisa ditekuk sehingga mengurangi wilayah tiupan mereka dan
dengan demikian juga mengurangi resintensi angin dari bilah-bilah itu. (Alamsyah,
2007).
22
Gambar 2.6 Turbin angin sumbu horizontal. (Alamsyah, 2007)
Kelebihan Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH):
1. Dasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuat di
tempat-tempat yang memiliki geseran angin (perbedaan antara laju dan
arah angin) antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalam atmosfir
bumi. Di sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke atas,
kecepatan angin meningkat sebesar 20%.
Kelemahan Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH):
1. Menara yang tinggi serta bilah yang panjang sulit diangkut dan juga
memerlukan biaya besar untuk pemasangannya, bisa mencapai 20% dari
seluruh biaya peralatan turbin angin.
2. TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang yang sangat
tinggi dan mahal serta para operator yang tampil.
3. Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-bilah
yang berat, gearbox, dan generator.
4. TASH yang tinggi bisa memengaruhi radar airport.
23
5. Ukurannya yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan
mengganggu penampilan landskape.
6. Berbagai varian downwind menderita kerusakan struktur yang
disebabkan oleh turbulensi.
Turbin angin sumbu vertikal/tegak (atau TASV) memiliki poros/sumbu rotor
utama yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin tidak
harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna di
tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi. VAWT mampu
mendayagunakan angin dari berbagai arah.
Dengan sumbu yang vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di
dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses untuk
keperluan perawatan. Tapi ini menyebabkan sejumlah desain menghasilkan tenaga
putaran yang berdenyut. Drag (gaya yang menahan pergerakan sebuah benda padat
melalui fluida (zat cair atau gas) bisa saja tercipta saat kincir berputar.
Karena sulit dipasang di atas menara, turbin sumbu tegak sering dipasang
lebih dekat ke dasar tempat ia diletakkan, seperti tanah atau puncak atap sebuah
bangunan. Kecepatan angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga
yang tersedia adalah energi angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah dan
obyek yang lain mampu menciptakan aliran yang bergolak, yang bisa menyebabkan
berbagai permasalahan yang berkaitan dengan getaran, diantaranya kebisingan dan
bearing wear yang akan meningkatkan biaya pemeliharaan atau mempersingkat
umur turbin angin. Jika tinggi puncak atap yang dipasangi menara turbin kira-kira
24
50% dari tinggi bangunan, ini merupakan titik optimal bagi energi angin yang
maksimal dan turbulensi angin yang minimal. (Alamsyah, 2007).
Gambar 2.7 Turbin angin propeller Turbin angin poros vertical (VAWT).
(Alamsyah, 2007)
Kelebihan Turbin Angin Sumbu Vertikal.
a. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.(TASV):
b. Sebuah TASV bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat
pemeliharaan bagian-bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.
c. TASV memiliki sudut airfoil (bentuk bilah sebuah baling-baling yang
terlihat secara melintang) yang lebih tinggi, memberikan
keaerodinamisan yang tinggi sembari mengurangi drag pada tekanan
yang rendah dan tinggi.
d. Desain TASV berbilah lurus dengan potongan melintang berbentuk
kotak atau empat persegi panjang memiliki wilayah tiupan yang lebih
besar untuk diameter tertentu daripada wilayah tiupan berbentuk
lingkarannya TASH.
25
e. TASV memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah daripada
TASH. Biasanya TASV mulai menghasilkan listrik pada 10 km/jam (6
m.p.h.).
f. TASV biasanya memiliki tip speed ratio (perbandingan antara
kecepatan putaran dari ujung sebuah bilah dengan laju sebenarnya
angin) yang lebih rendah sehingga lebih kecil kemungkinannya rusak
di saat angin berhembus sangat kencang.
g. TASV bisa didirikan pada lokasi-lokasi dimana struktur yang lebih
tinggi dilarang dibangun.
h. TASV yang ditempatkan di dekat tanah bisa mengambil keuntungan
dari berbagai lokasi yang menyalurkan angin serta meningkatkan laju
angin (seperti gunung atau bukit yang puncaknya datar dan puncak
bukit).
i. TASV tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah.
j. Kincir pada TASV mudah dilihat dan dihindari burung.
Kekurangan Turbin Angin Sumbu Vertikal.
a. Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi
TASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir
berputar(TASV).
b. TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih
kencang di elevasi yang lebih tinggi.
c. Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan
membutuhkan energi untuk mulai berputar.
26
d. Sebuah TASV yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya
memberi tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor
dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan
meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup (Ismail.2017).
2.5.2 Tip Speed Ratio
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. .Ismail, (2017) Tipe speed ratio dihitung dengan persamaan:
Ξ» =π. π·. π
60. v
Ξ»= tipe speed ratio
D = diameter rotor (m)
n = putaran rotor (rpm)
v = kecepatan angin (m/s)
Grafik berikut menunjukkan variasi nilai tip speed ratio dan koefisien daya
(cp) untuk berbagai macam turbin angin.( Aryanto,2013)
2.5.3 Turbin angin poros horizontal (HAWT).
Turbin angin Propeller adalah jenis turbin angin dengan poros horizontal
seperti baling β baling pesawat terbang pada umumnya. Turbin angin ini harus
diarahkan sesuai dengan arah angin yang paling tinggi kecepatannya. Mukund R.
Patel menambahkan, seperti yang terlihat dalam persamaan daya angin sebelumnya,
27
keluaran daya dari turbin angin bervariasi linear dengan daerah yang melawati rotor
blade. Untuk turbin sumbu horisontal, daerah yang melewati rotor blade adalah:
(Alamsyah, 2007).
π΄ =π
4π·2
Energi kinetik pada turbin bisa dirumuskan [2]:
Ek= 1/2 mv2 (1)
Karena massa bisa diganti dengan kerapatan udara Ο, Luas area A, dan kecepatan
v, maka bisa ditulis:
π = ΟAv (2)
Sehingga bila persamaan (1) dan (2) digabungkan maka: efisiensi rotor sebagai
berikut
P = 16
27
1
2ΟAπ3 (3)
Dengan :
Ο = Massa Jenis Angin ( kg/m3)
m = Massa (kg)
Pw = daya angin (Watt)
Ξ‘ = kerapatan udara (kg/m3) (pada 15o C dan tekanan 1 atm, Ο= 1.225 kg/m3)
A = luas area turbin yang dilewati angin (m2) (A = π
4D2),
V = kecepatan angin (m/s)
28
a. Efisiensi rotor turbin angina
Angka 16/27 (=59.3%) ini disebut batas Betz (Betz limit, diambil dari
ilmuwan Jerman Albert Betz). Angka ini secara teori menunjukkan efisiensi
maksimum yang dapat dicapai oleh rotor turbin angin tipe sumbu horisontal.
Pada kenyataannya karena ada rugi-rugi gesekan dan kerugian di ujung blade,
efisiensi aerodinamik dari rotor, Ξ·rotor ini akan lebih kecil lagi yaitu berkisar
pada harga maksimum 0.45 saja untuk blade yang dirancang dengan sangat
baik. .( Aryanto,2013) Maka Efisiensi rotor turbin angin menjadi:
π πππ‘ππ = πΆπ = ππ‘/1
2 ΟAπ£3
Keterangan
Pt = Daya Turbin ( watt )
Cp = Coefisien Power
Ο = Massa Jenis Angin ( kg/m3)
A = Luas Penampang Melintang Aliran (m2)
b. Efisiensi Transmisi dan Generator
Gearbox mengubah laju putar menjadi lebih cepat, konsekuensinya dengan
momen gaya yang lebih kecil, sesuai dengan kebutuhan generator yang
ada di belakangnya. Generator kemudian mengubah energi kinetik putar
menjadi energi listrik. Efisiensi transmisi gearbox dan bearing (Nb, bisa
mencapai 95%),dan efisiensi generator (Ng,~ 80%). (Pikatan, 1999).
Sehingga efisiensi total turbin angin dapat dituliskan sebagai berikut:
π π‘ππ‘ππ = πΆπ. ππ. ππ
29
c. Daya Turbin Angin
Dengan mengabungkan persamaan a dan b yang di atas sehingga
diperlukan daya turbin angin .( Aryanto,2013)dibawah ini :
Ο = ππ‘ππ‘ππ
1
2ΟAπ3 (π€)
2.5.4 Energi Kinetik Angin.
Menurut ilmu fisika klasik energi kenetik dari sebuah benda dengan
massa m dan kecepatan v adalah E= 0.5.m.v2, dengan asumsi bahwa
kecepatan v tidak mendekati kecepatan cahaya. Rumus tersebut diatas
berlaku juga untuk menghitung energi kinetik yang diakibatkan oleh
gerakan angin.Sehingga biasa dituliskan sebagai berikut : (Nursuhud 2008).
πΈ =1
2οΏ½ΜοΏ½. π2 (2.1)
Dengan :
E = energi (joule)
οΏ½ΜοΏ½ = massa udara (kg)
v = kecepatan angin (m/s)
Bila suatu blok udara yang mempunyai penampang A m2, dan
bergerak dengan kecepatan v m/s, maka jumlah massa yang melewati
sesuatu tempat adalah:
` οΏ½ΜοΏ½ = Ο. π΄. π£ (2.2)
Dengan
οΏ½ΜοΏ½ = laju aliran massa (kg/s)
A = luas penampang melintang aliran (m2)
Ο = massa jenis angin (kg/m3)
30
Tenaga total aliran angin adalah sama dengan laju energi kinetik
aliran yang datang, maka : (Nursuhud 2008)
2.6 Energi energi yang terdapat pada angin
Secara sederhana energi potensial yang terdapat pada angin dapat memutarkan
blade-blade yang terdapat pada kincir angin, dimana blade-blade ini terhubung
dengan poros dan memutarkan poros yang telah terhubung dengan generator dan
menimbulkan arus listrik. Kincir yang besar dapat digabungkan secara bersama-
sama sebagai energi tenaga angin, dimana akan memberikan daya kedalam sistem
transmisi kelistrikan Model sederhana dari turbin angin mengambil dasar teori dari
momentum, angin dengan kecepatan tertentu menabrak rotor yang memiliki
performa sayap atau propeller.(Aryanto 2013).
Melalui data angin ini dapat dilakukan pengkajian dasar maupun lanjutan
sebelum membangun suatu power plant pembangkit listrik tenaga angin) seperti:
Perhitungan dan pemetaan potensi energi angin.
Karekteristik angin pada daerah tersebut.
Durasi untuk kecepatan angin produktif.
Simulasi wind shear di sekitar wind farm.
Analisa angin pada ketinggian tertentu.
Prakiraan angin.
Wind gust factor, dll.
31
Gambar 2.8 Alat ukur angin (H,Piggot,2011).
Gambar 2.9 Data Logger.
2.7 Maksimum Power Point Tracker
Maksimum Power Point Tracker (MPPT) adalah suatu metode yang
digunakan untuk mengoptimalkan daya keluaran berbagai pembangkit listrik. Pada
pembangkit listrik tenaga angin, MPPT biasa digunakan untuk mengoptimalkan
daya keluaran dari generator dengan menggunakan konverter daya elektronik.
Selain itu MPPT bisa digunakan untuk menghindari kelebihan daya bila ada
penambahan kecepatan angin. Contoh hubungan antara kecepatan angin dengan
daya yang dibangkitkan bisa dilihat pada gambar 3. Pada gambar ini, sudu mulai
bergerak pada kecepatan 4 m/s dan efisiensi optimal aerodinamiknya didapat pada
kecepatan angin 15 m/s. pada kecepatan 25 m/s daya yang diterima dibatasi untuk
32
menghindari kelebihan beban pada turbin angin. Pada kecepatan cutout angin,
turbin berhenti berputar untuk menghindari kerusakan. (Hidayatullah,dkk,2016).
Gambar 2.10 Daya output turbin angin sebagi fungsi dari kecepatan angin.
(Hidayatullah,dkk,2016).
Selama kondisi kecepatan angin maksimal, generator angin menggunakan
metode yang bervariasi untuk algoritma MPPT, salah satunya dengan Perturbation
and Observation (P&O) Control. MPPT ini didasarkan pada monitoring output
wind-generator (WG) dengan mengukur tegangan atau arus keluaran dari WG dan
mengatur duty cycle dari dc/ac converter sesuai hasil perbandingan antara nilai daya
keluaran WG. yang di kutip "meningkatkan rasio daya keluaran sistem pembangkit
listrik tenaga angin tipe horizontal wind turbine. Agar mendapatkan hasil kerja yang
baik serta maksimal, maka dalam pelaksanaannya dilakukan perancangan, instalasi
dan evaluasi sistem di Politeknik Negeri Madiun. Agar mendapat hasil yang akurat
maka perlu dibandingkan antara sistem dengan memakai MPPT dan tanpa MPPT."
(Hidayatullah,dkk,2016)
Maximum power point tracker (MPPT) adalah suatu rangkaian DC yang
mengoptimasikan keluaran daya dari generator sebelum dialirkan untuk disimpan
33
ke baterai.Regulator tegangan (Cut off tegangan maksimal 130 V) melindungi
komponen-komponen yang ada di dalam controller dari aliran arus tinggi.
Controller dapat secara otomatis menghentikan pengecasan saat baterai penuh.
Pada controller, rectifier berperan dalam mengkonversi tegangan AC menjadi
DC sehingga sesuai dengan media penyimpanan listrik, yaitu baterai DC. Hasil dari
rectifier ini kemudian diolah oleh sistem MPPT dengan bantuan Transformer dan
Mosfet yang mengkonversi DC power untuk dipecah-pecahkan menjadi tegangan
DC yang lebih kecil dan arus yang disesuaikan sehingga cocok dengan kapasitas
baterai. Misalnya saja,tegangan dan arus AC dari sumber awalnya bernilai 160 V
dan 3 A (P=V.I , maka nilai Powernya 480 W) dialirkan ke controller untuk
dikonversi menjadi listrik DC yang sesuai dengan kapasitas baterai, maka tegangan
dan arusnya menjadi 24 V dan 20 A (P=480 W). (Hidayatullah,dkk,2016)
Gambar 2.11 Rangkaian Maksimum Power Point Tracker (MPPT)(Lan,2014).
Pemodelan sistem tanpa MPPT yaitu gambar 5 digunakan untuk mengetahui
karakteristik sistem pembangkit listrik tenaga angin. Sistemnya terdiri dari turbin
angin generator induksi, kemudian disearahkan dengan rectifier dan diukur daya
34
keluaran dengan memasang amperemeter dan voltmeter. Daya yang diperoleh
dihitung berdasakan hasil kali nilai pada amperemeter dan voltmeter yang sudah di-
resmikan
Untuk pengaturan daya yang optimal digunakan Maximum Power Point
Tracker (MPPT) dengan mengatur duty cycle pada Boost DC-DC Converter.
Algoritma yang digunakan adalah Perturbation & Observation (P&O) yang cukup
sederhana dan mudah. (Hidayatullah,dkk,2016).
Gambar 2.12 Pemodelan Sistem Tanpa MMPT (Hidayatullah,dkk,2016)
2.8 Blade
Blade merupakan bagian penting dalam suatu sistem turbin angin sebagai
komponen yang berinteraksi langsung dengan angin. terdiri dari 2 tipe yaitu
horizontal axis wind (HAWT) dan vertical axis wind turbine Kedua tipe ini dapat
disesuaikan dengan orang yang ingin mengimplementasikannya dan
kemampuannya dalam mewujudkan.Untuk tipe vertikal pembuatannya jauh lebih
sulit.
35
Dibandingkan horizontal dan tergantung pada keterampilan pembuatnya.
The Sky Dancer merupakan turbin angin tipe HAWT dengan 3 blade propeller
yang Cp 40%, yang berarti mampu mengambil 40% dari total energi angin yang
diterimanya (energi per luas sapuan blade) menjadi energi mekanik.Dari bagian
tipe turbine angin, tipe 3 blade propeller paling mendekati nilai efisiensi ideal (
koefisiennya mencapai 40%) dan juga bisa digunakan untuk putaran tinggi. Pada
perkembangannya saat ini, produk komersil lebih banyak mengembangkan tipe 2
dan 2 blade propeller.(Lan,2014).
Blade terdiri dari beberapa bagian, seperti
Radius (jari-jari blade).
Chord (lebar blade).
Leading edge.
Trailing edge.
Chord line (garis yang menghubungkan.
leading dan trailing edge) Setting of angle (pitch, sudut antara chord
line dan bidang rotasi dari rotor).
Angle of attack (sudut antara chord line dengan arah gerak udara
relatif).
36
Gambar 2.13 Bagian-bagian Blade (Lan,2014).
Dapat dilihat bahwa putaran turbin semakin meningkat seiring dengan
semakin meningkatnya kecepatan angin, artinya dengan semakin besar kecepatan
angin yang diberikan maka semakin besar pula energi angin yang mengakibatkan
sudu turbin berputar. Dengan kata lain energi angin yang dapat dikonversikan
turbin menjadi putaran turbin semakin meningkat pula.(Lan,2014).
Kerapatan antara blade satu dengan yang lainnya juga akan mempengaruhi
putaran turbin semakin dekat jarak blade dengan blade yang lain akan
mempengaruhi jumlah blade penagkap anginnya maka putaran turbin semakin
meningkat. Dengan jumlah blade yang sedikit, maka luasan sudu penangkap
anginnya sedikit dan kecepatan putaran semakin rendah juga, sebaliknya semakin .
Banyak jumlah blade juga semakin tinggi kecepatan angin maka semakin
banyak luasan blade untuk menangkap angin dan juga putaran poros semakin tinggi
maka semakin tinggi putarannya. Jumlah blade yang sedikit mengakibatkan angin
dengan mudah melewati celah sudu sehingga gaya yang memutar sudu jadi kecil
sehingga kecepatan putar blade juga rendah.Blade memiliki 3 jenis berdasarkan
37
desainnya yaitu taper (mengecil ke ujungnya), tapperless (pangkal dan ujungnya
memiliki lebar yang sama), dan inverse-taper (membesar ke ujungnya).Ketiga blade
ini memiliki kapasitasnya masing- masing, seperti blade taper cocok untuk angin
berkecepatan tinggi, sementara inverse-taper cocok untuk kecepatan angin rendah
(putaran rendah, torsi tinggi) dan blade tapper-less diantara keduannya keduanya.
(Sayogo,A ,2014).
Gambar 2.14 Jenis-Jenis Blade (Lan,2014).
Dalam merancang suatu blade ada beberapa aspek yang perlu dipahami,
yaitu:
1. Mekanika Fluida
2. Aerodinamika
3. Material
Dengan memahami mekanika fluida dan aerodinamika maka terdapat
beberapa parameter dalam merancang suatu blade, seperti:
1) Tip Speed Ratio (TSR), seberapa kali lebih cepat antara kecepatan angin dan
putaran pada ujung blade. Semakin besar nilai TSR maka semakin cepat
juga putaran ujung blade.
38
2) Airfoil, bentuk desain ujung blade berdasarkan gaya angkat dan dorong (lift
and drag forces) blade terhadap aliran udara yang melewatinya. Saat ini ada
beraneka ragam desain airfoil dan pada TSD-500 digunakan model Clark Y
untuk airfoilnya.
3) Twist, sudut puntir (Ξ²) pada blade antara chord line dengan bidang rotasi
rotor
4) Angel of attack (Ξ±), sudut antara gerak aliran udara dengan chord line. Rasio
Ξ± yang paling baik dan umumnya digunakan adalah 4
5) Power Coefficient (Cp), Kemampuan blade untuk menyerap energi angin
yang diterimanya. Dari semua energi angin yang diterima, hanya sekitar
50% yang dapat diekstrak (Teorema Betz)
6) Panjang blade, untuk menentukan seberapa banyak energi angin yang dapat
diperoleh berdasarkan luas area sapuan blade.
Ada beberapa bahan yang dapat digunakan untuk pembuatan blade, seperti:
a. Fibber.
b. Logam (besi, alumunium, dll).
c. Kayu.
d. Styrofoam, dll.
Pemilihan material harus seimbang dan tepat guna berdasarkan kualitas,
harga, dan penyampaiannya kepada pengguna (QCD). Turbin angin TSD-500
menggunakan bahan kayu pinus karena bahannya yang ringan, kuat, murah, dan
bahannya yang mudah ditemui di Indonesia. Bahan lain yang lebih baik yaitu
dengan styrofoam karena bahan ini ringan, mudah dibentuk, murah, dan tidak
berbahaya.(Lan,2014).
39
Blade juga harus diuji dari segi ketahanan terhadap lingkungan, baik itu
terhadap badai ataupun pada kecepatan angin tertentu. Kemungkinan yang harus
diperhatikan seperti patah blade, cacat akibat bertabrakan dengan butiran pasir,
debu, ataupun material lainnya karena kecepatan tinggi dan juga dapat
mempengaruhi berat blade bila ada retakan (kemungkinan air/fluida lainnya
menyerap), serta kemungkinan blade dapat melengkung. Dan hal lainnya yang
harus diperhatikan adalah dari segi keamanan baik dalam proses pemasangan
ataupun setelah dipasang.
2.9 Sistem Turbin Angin
Putaran blade membuat generator berputar dan menghasilkan tegangan AC 3
fasa yang mewakili vektor arah angin, yaitu u, v, dan w. Kemudian dialirkan
menuju controller (teknologi pengamanan dan konversi energi) dan hasil keluaran
dari controller ini berupa tegangan DC (telah dikonversi dari AC menjadi DC
karena media penyimpanan energi dalam bentuk DC). Setelah itu, dialirkan kembali
menuju data logger untuk dilakukan perekaman data dan selanjutnya disimpan ke
dalam baterai/aki. Sebelum digunakan ke beban (peralatan listrik AC),energi yang
telah disimpan ini harus dikonversi terlebih dahulu melalui inverter (tegangan DC
menjadi AC).
40
Gambar 2.15 Skema Turbin Angin (Lan,2014)
2.9.1 THE SKY DANCER
Bagian utama dari turbin angin berupa generator, blade, cone, fin, dan ekor.
TSD 500 ini merupakan turbin angin horizontal dengan 3 blade propeller yang
memiliki tingkat efisiensi 40%. Turbin ini mulai berputar pada kecepatan angin 2.5
m/s dan mulai memproduksi listrik pada kecepatan angin 3 m/s. Daya maksimal
yang mampu dihasilkan oleh turbin adalah 500 Wattpeak (Wp)pada kecepatan
angin 12 m/s dan di atasnya. Turbin ini dapat bertahan sampai pada kecepatan
angin 33 m/s. (Lan,2014)
Blade turbin menggunakan bahan kayu pinus. Selain kualitasnya yang
ringan dan kuat bahan ini mudah ditemui di Indonesia (untuk pengembangan
produksi lokal) dan juga harganya yang relatif terjangkau dibandingkan dengan
bahan lainnya. Turbin angin TSD-500 dipasang pada ketinggian 4 hingga 6 meter
di atas permukaan tanah. Inilah yang membuat proses instalasi turbin mudah
dipelajari dan lebih aman.(Lan,2014)
kincir angin
Controller
Generator
Lampu
41
2.9.2 Teknologi Cogging-less
Perbedaan mendasar antara The Sky Dancer dengan turbin angin lainnya
terletak pada generatornya. Tipe generator 3 fasa magnet permanen yang
digunakan pada turbin ini memiliki teknologi cogging-less. Cogging merupakan
suatu hentakan (torsi yang berlawanan dengan arah putar turbin) saat memutar rotor
yang mengakibatkan rotor sulit sekali diputar dengan tangan dan hal ini mengurangi
efisien kerja turbin menimbulkan getaran dan bunyi yang mengganggu. Seandainya
angin dalam kecepatan rendah maka turbin akan sangat sulit berputar. Cogging
terjadi karena adanya perbedaan permeabilitas antara magnet dengan material non-
magnet magnet. Dengan adanya teknologi cogging-less ini maka rotor dapat
diputar tanpa hambatan (sangat mulus) (dengan tangan sekalipun!)dan turbin angin
ini mampu berputar pada kecepatan angin rendah.
Teknologi Furling (Lan.2014) Teknologi lainnya yang berperan dalam
TSD-500 ini adalah teknologi furling. Teknologi ini dimaksudkan sebagai sistem
pengamanan generator dan baterai. Bila baterai dalam kondisi penuh, maka turbin
angin akan secara otomatis mengerem/berhenti berputar dengan cara menghindar
dari arah datangnya angin ekor turbin seakan menari untuk mengarahkan badan
turbin dimaksudkan sebagai sistem pengamanan generator dan baterai. Bila baterai
dalam kondisi penuh, maka turbin angin akan secara otomatis mengerem/berhenti
berputar dengan cara menghindar dari arah datangnya angin ekor turbin seakan
menari untuk mengarahkan badan turbin menghindari dari arah datangnya angin
dan turbin pun berhenti berputar. Dan bila baterai sudah bisa diisi kembali maka
ekor turbin akan mengarahkan kembali badannya ke arah angin. Oleh karena itulah,
turbin ini memiliki nama The Sky Dancer (Sang Penari Langit).(Lan,2014).
42
2.9.3 GENERATOR
Generator merupakan alat konversi energi mekanik menjadi energi listrik.
Generator mengubah torsi (T) dan kecepatan putar rotor (Ο) yang diterimanya dari
blade menjadi nilai tegangan (V) dan arus (I). Hasil keluaran dari generator ini
berupa listrik AC 3 fasa.(Lan,2014).
Ilmu-ilmu yang terkait dalam perancangan generator, diantara lain:
1. Prinsip Konversi Energi.
a. Elektromagnetik.
b. Electric machinery.
2. Prinsip Torsi dan Rotasi
a. Mekanika.
3. Material
a. Jenis Magnet yang digunakan.
b. Material konduktor untuk Core.
c. Material isolator untuk lapisan luar.
Perancangan generator harus disesuaikan dengan karakter titik putaran blade
sehingga proses konversi energi mekanik menjadi energi listriknya memiliki
efisiensi yang tinggi.
43
Gambar 2.16 Skema Generator energy mekanik menjadi energi listirk (Lan,2014).
2.9.4 FIN
Ekor turbin angin berfungsi mengarahkan turbin angin menghadap arah
angin. Ukuran ekor perlu disesuaikan dengan turbin angin sehingga mampu
mendorong badan turbin ke arah angin. Sang Penari Langit memiliki sirip ekor yang
terbuat dari bahan fiber dan batang ekornya terbuat dari besi.(Lan,2014).
Gambar 2.17 Ekor Fin (Lan,2014).
2.9.5 CONTROLLER
Controller berperan sebagai alat konversi energi listrik dari AC menjadi DC
dan pengatur sistem tegangan masukan yang fluktuatif dari generator untuk
distabilkan sebelum disimpan ke baterai. (Lan,2014).
44
Beberapa aspek yang harus dipahami untuk merancang controller, seperti:
1. Elektronika,
2. Control Otomatic
3. Power electronic, bagaimana menggunakan semikonduktor
4. Programming.
Gambar 2.18 Controller (Lan,2014)
2.9.6 MPPT
Maximum power point tracker (MPPT) adalah suatu rangkaian DC yang
mengoptimasikan keluaran daya dari generator sebelum dialirkan untuk disimpan
ke baterai.Regulator tegangan (Cut off tegangan maksimal 130 V) melindungi
komponen-komponen yang ada di dalam controller dari aliran arus tinggi.
Controller dapat secara otomatis menghentikan pengecasan saat baterai penuh.
Pada controller, rectifier berperan dalam mengkonversi tegangan AC
menjadi DC sehingga sesuai dengan media penyimpanan listrik, yaitu baterai DC.
Hasil dari rectifier ini kemudian diolah oleh sistem MPPT dengan bantuan
Transformer dan Mosfet yang mengkonversi DC power untuk dipecah-pecahkan
menjadi tegangan DC yang lebih kecil dan arus yang disesuaikan sehingga cocok
dengan kapasitas baterai. Misalnya saja,tegangan dan arus AC dari sumber awalnya
45
bernilai 160 V dan 3 A (P = V.I , maka nilai Powernya 480 W) dialirkan ke
controller untuk dikonversi menjadi listrik DC yang sesuai dengan kapasitas
baterai, maka tegangan dan arusnya menjadi 24 V dan 20 A (P=480 W). (Lan,2014).
2.9.7 Data Logger
Data logger (DL) berperan sebagai media penyimpanan data, tegangan dan
arus dari controller akan melewati DL untuk direkam setelah itu tegangan dan arus
ini kembali dialirkan kembali menuju baterai. Rekaman data disimpan di dalam SD
Card dalam format excel seperti waktu perekaman data dalam detik, tegangan, arus,
kecepatan, dan arah angin. Keilmuan terkait mengenai data logger ini,diantara lain
sensor, PIC programming, sistem digital, dan elektronika. (Lan,2014).
Contoh hasil pengukuran turbin angin harian berupa nilai tegangan dan arus, serta
daya yang dihasilkan oleh satu sistem turbin:
Gambar2.19 Data Logger (Lan,2014)
46
2.9.8 Baterai
Baterai berperan sebagai media penyimpanan energi listrik. Pada baterai
terjadi reaksi elektrokimia charging dan discharging. Proses charging ini bekerja
saat baterai berfungsi sebagai Beban dan sumber energinya dari generator,
Pada sistem TSD-500, baterai yang digunakan adalah baterai
terdapat 2 macam yaitu baterai dengan kapasitas 12V / 1000 Ah dan 2V
/ 800 Ah. Daya yang di gunakan untuk pengecasan baterai digunakan
0.5 x I80 atau (5A / 800Ah = 6.25 mA) (data sheet opzs,Lan 2014).
ππ΄πΆ = ππ ππ Γ πΌπππ Γ πππ€ππ πΉπππ‘ππ
Dan
πΈπ΄πΆ = ππ ππ Γ πΌπ ππ Γ πππ€ππ πΉπππ‘ππ Γ π‘
Diketahui :
ππ΄πΆ = Kebutugan Daya Konsumen (Watt)
πΈπ΄πΆ = Kebutuhnan Energi Konsumen (Wh)
ππ ππ = Tegangan Sistem (220 V)
πΌπ ππ = Arus listrik yang disuplai (Ah)
Power Factor = faktor daya beban (0,9)
t = waktu (Jam)
Nilai Ampere Hour (24 jam):
πΌ =π
π Γ ππΉ= π΄β
Sesuai dengan ketentuan penggunaan baterai yang hanya di-discharge
sedalam 50% dari kapasitas totalnya, maka nilai Ah yang didapat kita kalikan 2
(Lan,2014).
47
Gambar 2.20 Batre (Lan,2014).
Pada sistem TSD-500, baterai yang digunakan adalah baterai jenis deep
cycle gel dan terdapat 2 macam . yaitu baterai dengan kapasitas 12V / 1000Ah dan
2V / 800Ah. Hal ini ditujukan berdasarkan kebutuhan penggunaannya.(Lan,2014).
. ππππ£πππ‘ππ
ππ΅ππ‘ππππ=
24
2
2.9.9 Inverter
Inverter berfungsi sebagai alat konversi listrik DC dari digunakan untuk
peralatan listrik AC, seperti peralatan rumah tangga sehari dll. Pengenalan
Teknologi Pemanfaatan Energi Angin baterai (12/24 V) menjadi listrik AC (220 V)
sehingga bisa sehari-hari yaitu lampu, televisi, kulkas dll. (Lan,2014).
Gambar 2.21 Inverter EVEPER.
48
3 BAB III
METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN
3.1 Diagram Alir Penelitian
Mulai
Studi
Observasi
Pengujian Turbin
Analisa Data
Kesimpulan
Selesai
Data daya layak
ya
Tidak
k
Gambar3.1 Diagram Alir Perancangan.
49
3.2 Alat dan Bahan
3.3 Alat
a. Generator AC.
Merupakan alat konversi energi mekanik menjadi energi listrik AC.
Generator ini menggunakan permanen magnet sebagai rotor, sehingga
medan magnet diperoleh dari permanen magnet itu sendiri. Tegangan listrik
kemudian dialirkan melalui slip ring sehingga menghasilkan tegangan
induksi bolak-balik (AC).
b. Charge Controller.
Terdapat rectifier dan MPPT. Rectifier berperan sebagai alat konversi
energi listrik berperan sebagai pengatur sistem tegangan masukan yang
fluktuatif dari generator untuk distabilkan sebelum disimpan ke baterai.
c. Panel Box.
Terdapat beberapa MCB sebagai proteksi dan pemutus tegangan lebih.
d. Data Logger.
Media penyimpanan data dari turbin angin dan anemometer dalam format excel
(.csv).
e. Baterai.
Media penyimpanan energi listrik DC.
f. Inverter.
Alat untuk mengkonversi dan menaikan tegangan energi listrik (DC)
menjadi (AC) sehinggan dapat digunakan pada beban.
50
g. Beban.
Lampu dengan kapasitas 500W, dijadikan sebagai beban di PT.Lentera Bumi
Nusantara dikarenakan daya yang dihasilkan turbin angin hanya di gunakan
untuk dianalisis pengaruh dari beberapa kondisi dan komponen yang berbeda
pada turbin angin.
3.4 Bahan
Untuk melengkapi penelitian ini, maka diperlukan sumber dan jenis data yang
penulis kumpulkan daam bentuk catatan observasi. Sumber data primer yang
digunakan pada penelitian ini adalah data yang diperoleh dari hasil observasi
langsung kincir angin The Sky Dancer -500 (TSD-500) PT.Lentera Bumi
Nusantara.
3.5 Prosedur Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Ciheras, Cipatujah, Tasikmalaya, Jawa Barat.
PT. Lentera Bumi Nusantara pada Tanggal 01 Agustus 2019 sampai dengan 30
Agustus 2019.
Dengan menganalisa variable terikat, diharapkan dapat ditemukan jawabanya
dan pernyelesaian permasalahan. Yang menjadi variable terikat pada penelitian ini
adalah :
a. Daya Alternator ( P alternator ) di ukur dengan (V dan I generator).
b. Putaran ( n ).
c. Tip speed ratio ( TSR ) dan Efisiensi sistem (π).
d. Kecepatan angin yang digunakan adalah mulai dari 3m/s, 3.5m/s, 4m/s yang
di ukur dengan menggunakan alat anemometer.
51
3.6 Observasi (pengamatan).
Peneliti melakukan observasi langsung kincir angin TSD-500 Lentera
Angin Nusantara untuk memperoleh data daya listrk yang dihasilkan oleh
kincir angin tersebut.
3.7 Wawancara.
Teknik wawancara dilakukan peneliti sebagai studi pendahuluan,
selanjutnya peneliti juga melakukan wawancara secara mendalam untuk
mengetahui berbagai hal tentang kincir angin TSD-500 Lentera Angin
Nusantara.
3.8 Dokumentasi.
Teknik pengumpulan data dengan dokumen pada penelitian ini, merupakan
pelengkap dari penggunaan metode observasi dan wawancara, yaitu dengan
cara mempelajari data-data tertulis berupa buku-buku serta mempelajari
dokumen tertulis lainnya yang berkaitan dengan penelitian.
3.9 Pencatatan data hasil pengujian
Mencatat data-data yang diperlukan antara lain kecepatan aliran air,
kedalaman sungai dan lebar sungai, perubahan rpm turbin tiap rentang
waktu tertentu diukur menggunakan stopwatch.
3.10 Standar Pengujian
Tipe bilah taperless dari turbin angin sumbu horizontal (TASH) 3 bilah
telah dirancang dalam studi ini. Persamaan aerodinamis telah digunakan
untuk mendesain bilah, Qblade software dimaksudkan untuk menyelidiki
52
performa dan karakteristik dari bilah, sedangkan microsoft excel;
menentukan geometri bilah.
Dari hasil perhitungan daya rencana didapatkan bahwa jari-jari yang
digunakan adalah 0,8 m, dengan asumsi efesiensi bilah yang akan dirancang
ialah dalam rentang 0,3 β 0,4 dengan kecepatan angin maksimal 12 m/s.
Material yang digunakan adalah kayu mahoni; hal ini dikarenakan material
kayu memiliki sifat kuat tapi ringan dan mudah didapatkan (Sari, 2018;
Piggot, 2000). Tiap-tiap bilah kayu yang dirancang memiliki berat 1 kg per
bilah, jenis airfoil yang digunakan adalah NACA 4415 dengan nilai Cl/Cd
sebesar 129,5 (Hasting dkk, 1984).
53
4 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa The Sky Dancer-500 (TSD-500)
Menganalisis turbin angin horizontal The Sky Dancer-500 (TSD-500) dengan
daya 500 watt untuk kebutuhan rumah tangga di pt lentera bumi nusantra (LBN).
Penelitian ini dilaksanakan di PT. Lentera Bumi Nusantara (LBN) yang berada di pesisir
pantai cipatuja yang berhadapan langsung dengan laut selatan, sehingga terdapat angin
untuk menghasilkan energi angin agar mendapatkan energi listrik atau turbin angin.
Selain dipinggir pantai selatan selain udara yang kencang terdapat kelembapan,
kerapatan udara, suhu udara dan curah hujan yang mempengaruhi kualitas angin.
Turbin angin horizontal The Sky Dancer-500 (TSD-500) dengan daya 500 watt
type Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) 3 Propeller dengan jumlah turbin angin
yang dianalisa sebanyak 6 buah turbin angin. Seperti Turbin angin memiliki ketinggian
dan posisi yang berbeda.
Generator PMSGCharge
ControllerBaterai Inverter Beban
Gambar 4.1 Diagram Alur Wind Turbine PT. Lentera Bumi Nusantara
Sistem Pembagkit Listrik tenaga Angin di PT. Lentera Bumi Nusantara terdiri dari:
1. Generator AC menggunakan Permanent Magnet Sychrounos Generator (PMSG).
yang merupakan effisiensi tertinggi saat ini untuk menghasilkan medan magnet
sendiri. Tegangan listrik kemudian dialirkan melalui slip ring sehingga menghasilkan
tegangan induksi bolak-balik (AC).
54
Tabel 4.1 Spesifikasi PMSG TD500 Neidec
Parameter Nilai
Tegangan 160 V
Daya Output 500 W
RPM 1000 rpm
2. Charge Controller menggunakan rectifier dan Maximum Power Point Tracking
(MPPT) sebagai kontrolernya. Rectifier berperan sebagai alat konversi energi
listrik dari 160V AC menjadi 24V DC yang terkendali sedangkan MPPT
berperan sebagai pengatur sistem
3. Tegangan masukan yang fluktuatif dari generator untuk distabilkan sebelum
disimpan ke baterai.
4. Panel Box. Terdapat beberapa MCB sebagai proteksi dan pemutus tegangan
lebih dengan kapasitas maksimal 80A.
5. Data Logger. Media penyimpanan data dari turbin angin dan anemometer.
Dengan menggunakan sensor tegangan resistor 20K Ξ© dan 120K Ξ© serta sensor
arus LEM 6 np.
6. Baterai NS Accelerate GEL Deep Cycle Battrey. Media penyimpanan energi
listrik DC. Kapasitas baterai di Lentera Bumi Nusantara adalah 12 buah baterai
2 V 800 Ah.
7. Inverter merupakan pembalik dari tegangan DC ke tegangan AC agar bisa
digunakan untuk beban.
Tabel 4.2 Spesifikasi Inverter Conxt SW Schneider
Parameter Nilai
Daya Maksimal 2500 W
Tegangan DC 21 β 33 V
Arus DC 11 β 24.3 A
Tegangan Maksimal 230 V AC
Arus Maksimal 250
55
8. Beban atau daya yang diperoleh untuk kebutuhan rumah tangga di kawasan PT.
Lentera Bumi Nusantara
The Sky Dancer merupakan turbin angin tipe HAWT dengan 3 baling-baling
menggunakan generator permanen magnet 18 slot 16 pole dan sistem transmisi 3
fasa. Memiliki nilai Cp 40%, berarti mampu mengambil 40% dari total energi angin
yang diterimanya menjadi energi mekanik. Turbin ini mulai berputar pada kecepatan
angin 2.5 m/s dan mulai memproduksi listrik pada kecepatan angin 3 m/s. Daya
maksimal yang mampu dihasilkan oleh turbin adalah 500 Watt peak (Wp) dengan
panjang baling-baling 0,8 meter pada kecepatan angin 12 m/s dan diatasnya. Turbin
ini dapat bertahan sampai pada kecepatan angin 33 m/s.
Blade (bilah) turbin menggunakan bahan kayu pinus. Selain kualitasnya yang
ringan dan kuat, bahan ini mudah ditemui di Indonesia (untuk pengembangan
produksi lokal) dan juga harganya yang relatif terjangkau dibandingkan dengan
bahan lainnya. Turbin angin TSD-500 dipasang pada ketinggian 4 hingga 11 meter
diatas permukaan tanah. Inilah yang membuat proses instalasi turbin mudah
dipelajari dan lebih aman.
Gambar 4.2 Kincir Angin The Sky Dancer
56
Tabel 4.3 Spesifikasi Turbin Angin TSD 500 (The Sky Dancer)
Nama Sistem TSD β 500
Tipe Turbin HAWT
Daya Keluaran Maksimum 500 Wp di 12 m/s
Turbin mulai berputar 2.5 m/s
Miulai pengisian Baterai 3 m/s
Daya tahan turbin terhadap angin 33 m/s
Tipe Generator 3-phasa Magnet Permanent
Diameter Bilah 1,6 Meter
Diameter Bulah 3 Bilah
Materai Bilah Kayu Pinus
RPM maksimal 1000 rpm
Sistem Penyimpanan 24 V
Berat Sistem Turbin 25 Kg
Tinggi tiang kincir angin 4 β 11 m
Perusahaan pembuat generator NIDEC Japan Corp
4.2 Pengukuran Potensi Energi Angin
Pengukuran daya (P) yang diambili dari turbin angin dapat ditentukan dengan
persamaan
ππ‘π’ππππ =1
2Γ π Γ π΄ Γ π£3 (Watt)
Persamaan diatas merupakan untuk mendapatkan turbin ideal karena tidak
dipengaruhinya oleh efisiensi. Persamaan untuk mempengaruhi efisiensi dapat dlihat
pada persamaan di bawah ini
ππ‘π’ππππ =1
2Γ πππ Γ π Γ π΄
Γ π£3
(Watt)
57
Luas penampang sapuan turbin angin didapat dari persamaan π΄ = ππ2(π2)
dimana diameter pada wind turbin sebesar 1.600 mm sehigga jari-jari dari penampang
sap`an turbin adalah 800 mm. Sehingga didapatkan nilai A sebagai berikut:
π΄ = ππ2 = 3.14 Γ 16002 = 8.0384 π2
Sedangkan kerapatan udara (π) didapat menggunakan persamaan
π = 1.2929 Γ273
πΓ
π
760(
πΎπ
π3)
Tekanan udara di Ciheras sebesar 29.82 inHg atau sebesar 1009.82 mbar dan
temperature udara di Ciheras sebesar 28β atau sebesar atau sebesar 301.15Β°πΎ,
sehingga
π = 1.2929 Γ273
301.15Γ
1.00982 ππ
1.0130 Γ 105 ππ= 1.168366 (
πΎπ
π3)
Untuk mendapatkan daya efektif dari angin yang mungkin dihasilkan dari suatu
kincir angin adalah:
πΈπ =1
2Γ π Γ π£3 Γ π΄ Γ ππ
Atau
πΈπ =1
2Γ 1.2929 Γ 53 Γ 8.0384 Γ 0.45 = 292.299 πππ‘π‘
Maka daya reaktif dari Potensi energi angin sebesar 292,299 Watt
Udara yang bergerak mempunyai massa, kerapatan, dan kecepatan, sehingga
dengan adanya faktor-faktor tersebut, angin mempunyai energy kinetic dan energy
potensial. Akan tetapi faktor kecepatan lebih mendominasi posisi massa terhadap
permukaan bumi. Dengan demikian energy angin merupakan energy kinetic atau energy
yang disebabkan oleh kecepatan angin untuk dimanfaatkan memutar sudu-sudu kincir
angin.
58
Tabel 4.4 Data Kecepatan Angin Berserta Daya yang dihasilkan
Data Kecepatan Angin Berserta Daya yang dihasilkan
No 1 2 3
Kecepatan Angin (m/s) 5 12 8
Kecepatan Generator (rad/s) 12 37 31
Daya x100(watt) 9 28 21
\
Gambar 4.3 Data Kecepatan Angin Beserta Daya yang Dihasilkan (LAN,2014).
Dari data diatas kenaikan kecepatan angin berbanding lurus dengan kecepatan
generator dan daya yang dibangkitkan. Diatas merupakan kecepatan yang rata-rata yang
biasa terjadi di ciheras sebesar 5 m/s, 12 m/s dan 8 m/s.
4.3 Pengukuran Kecepatan Angin
Energi angin merupakan salah satu sumber energi yang digerakkan oleh angin.
Dari hasil kecepatan angin yang diukur selama 1 bulan di ciheras Kota tasikmalaya jawa
barat. Kecepatan angin harian yang dirata-ratakan menjadi kecepatan angin bulanan
yaitu dibulan Agustus.
5
129
12
37
28
8
28
21
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Kecepatan Angin (m/s) Kecepatan Generator(rad/s)
Daya x100(watt)
An
gka
yan
g d
ihas
ilkan
Data Kecepatan angin Berserta daya yang dihasilkan
59
Tabel 4.5 Kecapatan Angin Rata-rata Bulan Agustus 2019 (LAN ,2014)
Kecepatan Angin Rata-rata
Agustus 2019
Hari Kecepatan agin
1 9
2 9
3 8
4 9
5 10
6 9
7 9
8 8
9 8
10 7
11 11
12 11
13 12
14 10
15 9
16 8
17 8
18 9
19 10
20 11
21 12
22 11
23 10
24 9
25 8
26 7
27 4
28 5
29 5
30 8
Rata-rata 8,8
60
Gambar 4.4 Rata-rata kecepatan angina harian pada agustus 2019.(Lan,2014).
Pada skripsi ini dilakukan pengukuran kecepatan angin secara langsung di
Ciheras, Tasikmalaya selama bulan Agustus 2019.
Data kecepatan angin diambil pada ketinggian 7 meter selama bulan bulan
Agustus. Pengukuran dengan menggunakan Automatic Wheater Ssytem (AWS) yang
digital sehingga monitor AWS dapat merekam data kecepatan dan arah angin sepanjang
hari.
Hasil pengukuran kecepatan angin selama bulan agustus 2019 ditunjukan pada
gambar diatas. Berdasarkan hasil pengukuran rata-rata kecepatan angin sebesar 8,8m/s
dan kecepatan terendah pada bulan april sebesar 3,8 m/s. Dari data kecepatan rata-rata
maka masuk dalam kategori Ranting Pohon bergoyang, bendera berkibar yang sesuai
pada tabel dibawah ini.
Tabel 4.6 Spesifikasi Kekuatan Angin dalam Kondisi Alam
Kelas Kecepatan
(m/s) Kondisi Alam
1 0.00 β 0.02
2 0.3 β 1.5 Angin tengan, asap lurus keatas
9 98
910
9 98 8
7
111112
109
8 89
1011
1211
109
87
45 5
8
0
2
4
6
8
10
12
14
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111213141516 171819202122 2324252627282930
m/s
Tanggal di Bualan Agustus 2019
Rata-rata kecepatan angin harian
61
Kelas Kecepatan
(m/s) Kondisi Alam
3 1.6 β 3.3 Asap bergerak mengikuti arah angin
4 3.4 β 5.4 Wajah terasa ada angin, daun-daun bergoyang pelan,
petunjuk arah angin bergerak
5 5.5 β 7.9 Debu jalan, kertas bertebrangan, ranting pohon
bergoyang
6 8.0 β 10.7 Ranting pohon bergoyang, berndera berkibar
7 10.8 β 13.8 Ranting pohon besar bergoyang, air dikolam
berombak kecil
8 13.9 β 17.1 Ujung pohon melengkung, hembusan angin terasa
dingin
9 17.2 β 20.7 Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat
melawan arah angin
10 20.8 β 24.4 Dapat mematahkan ranting pohon, rumah rubuh
11 24.5 β 28.4 Dapat merubuhkan pohon, menimbulkan kerusakan
12 28.5 β 32.6 Menimbulkan kerusakan parah
Disamping itu, besar kecepatan angin yang terjadi saat pagi, siang dan malam hari
dapat terukur pada gamabr dibawah ini.
Tabel 4.7 Kecepatan Rata-rata Angin Pada Siang,Malam,dan Dinihari
Kecepatan Angin
Jadwal Angin m/s
Siang 9
Malam 9
Dinihari 4
62
Gambar 4.5 Kecepatan Angin (Lan,2014).
Berdasarkan data yang diilustrasikan di Gambar diatas menunjukkan bahwa
kecepatan angin lebih besar terjadi pada siang sampai sore hari yaitu mulai pukul
12.00 β 06.00 PM. Sedangkan kecepatan angin yang terkecil terjadi pada malam
sampai pagi hari yaitu pada pukul 12.00- 06.00 AM.
Besarnya kecepatan angin yang terukur menunjukkan bahwa lebih besar
kecepatan angin yang terjadi mulai pukul 10.00 siang bahkan makin besar pada pukul
12.00 sampai dengan pukul 06.00 sore. Kecepataan angin makin lemah pada malam
hari terutama mulai pukul 12.00-06.00. Hal ini terjadi karena pada siang hari daratan
akan lebih cepat menerima panas, sehingga udara menjadi panas lalu memuai dan
bertekanan lebih rendah dari lautan. Perbedaan tekanan ini menyebabkan bertiupnya
angin dari laut ke darat. Angin dari laut ke darat ini disebut sebagai angin laut.
Sedangkan pada malam hari tekanan udara di darat lebih tinggi dibanding tekanan
udara di laut. Perbedaan tekanan ini menyebabkan bertiupnya angin dari darat ke laut
sehingga terjadilah angin darat.
Setelah mengetahui Kecepatan angin, putaran generator maupun daya yang
didapat dari turbin maka selanjutnya mengetahui arus dan tengan yang muncul untuk
0
2
4
6
8
10
Siang Malam Dinihari
9 9
4
m/s
Waktu
Kecepatan Angin
63
mencharge aki maupun masuk ke dalam inverter. Dibawah ini merupakan
perbandingan antara arus dan tegangan saat tanggan 29 Agustus 2019.
Gambar 4.6 Arus dan Tegangan pada generator
Tegangan dan arus diatas menunjukan bahwa saat puncak pukul 09.36 sampai
pukul 19.12 tegangan maupun arus mengalami kenaikan. Dari sample data tanggal 29
Agustus 2019 maka selanjutnya menganalisa data perbulan agustus 2019 di PT. LBN
terlihat pada gambar dibawah ini.
Tabel 4.8 Daya ,Tegangan dan Arus pada bulan Agustus 2019
Daya Dalam Bulan Agustus Tegangan dan Arus dalam bulan
agustus
Tanggal Daya Tanggal Tegangan Arus
1 200 1 25 1
2 130 2 25 8
3 200 3 26 5
4 130 4 25 8
5 150 5 26 5
6 75 6 25 6
24,50
25,00
25,50
26,00
26,50
27,00
27,50
28,00
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00 04:48:00
-5,00
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
TE
GA
NG
AN
(V
)
AR
US
(A
)
ARUS & TEGANGAN
Arus Tegangan
64
Daya Dalam Bulan Agustus Tegangan dan Arus dalam bulan
agustus
Tanggal Daya Tanggal Tegangan Arus
7 130 7 25 3
8 25 8 26 5
9 175 9 25 1
10 100 10 25 7
11 75 11 25 4
12 175 12 25 5
13 208 13 25 7
14 52 14 26 8
15 100 15 26 2
16 156 16 25 4
17 130 17 26 6
18 26 18 26 5
19 125 19 26 1
20 200 20 25 5
21 26 21 25 8
22 175 22 26 1
23 175 23 25 7
24 75 24 25 7
25 100 25 25 3
26 130 26 25 4
27 200 27 26 5
28 52 28 25 8
29 208 29 26 2
30 197 30 26 8
Rata-rata 130 Rata-rata 25,4 5
65
Gambar 4.7 Hasil Tegangan dengan Arus dalam Bulan Agustus 2019
Gambar 4.8 Hasil Daya Dalam Bulan Agustus 2019.
Gambar diatas merupakan data bulan Agustus 2019. Setelah mendapatkan data
daya sebesar rata-rata 130 Watt. Pada tengangan dengan nilai rata-rata 25.4 Volt dan
arus dengan rata-rata 5 Ampere. tersebut maka selanjutnya masuk kedalam charger
controller untuk mendapatkan tegangan dan arus yang masuk ke dalam baterai.
2525
26
25
26
2525
26
2525252525
2626
25
262626
2525
26
25252525
26
25
2626
1
8
5
8
5
6
3
5
1
7
4
5
7
8
2
4
6
5
1
5
8
1
7 7
3
4
5
8
2
8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
24,4
24,6
24,8
25
25,2
25,4
25,6
25,8
26
26,2
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
AR
US
(A)
TEG
AN
GA
N (
V)
Tegangan dengan Arus dalam Bulan Agustus 2019
TEGANGAN ARUS
25
200
130
200
130150
75
130
25
175
100
125
175
208
52
100
156
130
26
125
200
26
175175
75
100
130
200
52
208
0
50
100
150
200
250
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930
DA
YA (
WA
TT)
Tanggal di bulan agustus 2019
Daya di bulan Agustus 2019
66
4.4 Charger Controller
Charger controller yang digunakan oleh PT. LBN menggunakan rectifier dan
Maximum Power Point Tracking (MPPT) sebagai kontrolernya. Rectifier berperan
sebagai alat konversi energi listrik dari 160 V AC menjadi 24V DC yang terkendali
sedangkan MPPT berperan sebagai pengatur sistem tegangan masukan yang fluktuatif
dari generator untuk distabilkan sebelum disimpan ke baterai.
Gambar 4.9 Charger Controller
4.5 Rectifier
Rectifier berperan sebagai alat konversi energi listrik dari 160V AC menjadi
24V DC. Rectifier yang digunakan merupakan penyearah dioda 3 fasa.
Gambar 4.10 Rangkaian Rectifier
67
Penyearah dioda tiga fasa terdiri dari enam dioda yang terbagi pada tiga lengan
dimana masing-masing lengan terdiri dua dioda, sepert yang ditunjukan pada gambar
diatas. Pada setiaplengan, dioda akan bekerja on dan off secara bergantian. Sudut
konduksi untuk setiap dioda adalah 2π/3 sehingga tegangan keluaran rata-rata yang
dihasilkan penyearah ini (Vdc) dapat dinyatakan dengan
πππ =6
2πβ« β3ππ sin(ππ‘)π(ππ‘)
2π/3
π/3
atau
πππ = ππ3β3
π
Dimana Vm merupakan tegangan masukan maksimum. Pada skripsi ini,
tegangan masukan dari rangkaian penyearah berasal dari tegangan keluaran generator.
Gambar dibawah ini menunjukan pengaruh putaran yang ada di turbin angin terhadap
tegangan dan arus yang akan dimasukan kedalam charging controller sampai ke Aki.
Gambar 4.11 Hasil Tegangan dan Arus Keluaran Penyearah dari Rectifire
1 2 3
Kecepatan Angin (m/s) 5 12 8
Tegangan x10 (Volt) 7,5 16 14
Arus (Ampere) 11 21 19
0
5
10
15
20
25
To
tal
Kes
eluru
han
Axis Title
Tegangan dan Arus Keluaran Penyearah
Kecepatan Angin (m/s) Tegangan x10 (Volt) Arus (Ampere)
68
Tabel dibawah ini merupakan data daya dan tegangan yang masuk ke
dalam baterai.
Tabel 4.9 Perhitungan Charging Tegangan dan Arus di charger controller
Charging
Measurement
Maximum Battery Voltage 26,05 Volt
Minimum Battery Voltage 24,69 Volt
Maximum Charging Current 8,09 Ampere
Charging
Power
Average Charging Wattage 15,01 Watt
Maximum Charging Wattage 209,93 Watt
Obtained Power 360,36 Wh
Data diatas merupakan perhitungan charging tegangan dan arus yang masuk
kedalam charger controller dimana untuk mengetahui daya yang didapatkan dari
geneerator yang dibangkitkan.
4.6 Baterai
Tabel 4.10 spesifikasi baterai OpZs 800
part number opzs 800
Capacity 6,25 mA
Voltage 2 V/cell
Gambar 4.1 Batteries OPzs 800.
69
Berikut adalah perhitungan kapasitas baterai :
Dengan beban 4460 Watt baterai yang digunakan 2 V 800 Ah, baterai ini
mampu memberikan kuat arus sebesar 800 Ampere Hour dalam satu jam, artinya
memberikan daya rata-rata sebesar 1600 Watt dan dapat menyuplai alat berdaya 1600
Watt selama satu jam atau alat berdaya 160 Watt selama 10 jam (Watt = Voltase x
Ampere hour = 2 V x 800 Ah).
Untuk mengetahui arus yang mengalir tergantung kepada beban atau daya
yang di gunakan untuk pengecasan baterai digunakan 0.5 x I80 atau (5A/800Ah
=6.25 mA) (data sheet opzs,Lan 2014)
ππ΄πΆ = ππ ππ Γ πΌπππ Γ πππ€ππ πΉπππ‘ππ
Dan
πΈπ΄πΆ = ππ ππ Γ πΌπ ππ Γ πππ€ππ πΉπππ‘ππ Γ π‘
Dengan
ππ΄πΆ = Kebutuhan Daya Konsumen (Watt)
πΈπ΄πΆ = Kebutuhnan Energy Konsumen (Wh)
ππ ππ = Tegangan Sistem (220 V)
πΌπ ππ = Arus listrik yang disuplai (Ah)
Power Factor = faktor daya beban (0,9)
t = waktu (Jam)
Nilai Ampere Hour (24 jam):
πΌ =π
π Γ ππΉ=
4460
220 Γ 0.9= 22.52 π΄π»
Sesuai dengan ketentuan penggunaan battery yang hanya di-discharge sedalam 50%
dari kapasitas totalnya, maka nilai Ah yang didapat kita kalikan 2. Jadi kapasitas
minimal yang harus dimiliki oleh baterai adalah sebesar 45.04 Ah.
70
Batteries OPzs 800 memiliki rating tegangan 2V dan kapasitas sebesar 800 Ah. Untuk
mendapatkan kapasitas inverter (24 V), maka jumlah baterai yang harus dirangkai
secara seri adalah:
ππππ£πππ‘ππ
ππ΅ππ‘ππππ=
24
2= 12
Jadi apabila kita menggunakan baterai bertegangan 2V, maka jumlah baterai
yang harus kita rangkai secara seri adalah sebanyak 12 baterai.
4.7 Inverter
Untuk pemakaian rumah tangga digunakanlah inverter yang berfungsi untuk
membalik tegangan DC ke tegangan AC. Dimana kita ketahui tegangan DC 21-33 V
diubah menjadi tegangan AC yang siap digunakan untuk peralatan elektronik. Dari
data pada tabel charging controller range tegangan data dari battery antara 24-26V
yang berarti pada inverter jenis Conxt SW Schneider dapat beroperasi untuk
menghasilkan tegangan AC sebesar 220 Volt seperti halnya pada jala-jala PLN.
Gambar 4.13 Inverter EVEPER
71
4.8 BEBAN
Potensi energi angin di PT. LBN desa Ciheras digunakan untuk pemakaian
sendiri. Tetapi apabila rakyat sekitar menggunakan sesuai dengan inverter yang
digunakan sendiri. Berikut beban yang digunakan saat di PT. LBN
Tabel 4.11 Profil beban dengan pengunaan jenis peralatan
No Jenis Peralatan Jumlah Watt
1 Laptop 50 Watt 9 450
2 Lampu LED 15 Watt 4 60
3 Lampu 5 W 10 50
Total Daya 560
Tabel 4.12 Profil beban dengan pemakaian daya jumlah rata-rata
Pemakaian Daya di
rumah tangga LBN
Jam Watt
00:00 100
01:00 100
02:00 100
03:00 0
04:00 0
05:00 0
06:00 0
07:00 300
08:00 350
09:00 370
10:00 400
11:00 400
12:00 420
13:00 460
14:00 30
15:00 40
16:00 40
17:00 30
18:00 40
72
Pemakaian Daya di
rumah tangga LBN
Jam Watt
19:00 40
20:00 560
21:00 560
22:00 60
23:00 60
Jumlah 4460
Rata-rata 185,8333
Pada umumnya peralatan listrik yang digunakan berupa lampu penerangan,
dan peralatan elektronuka lainya. Data berikut dapat diambil kesempulan jumlah
total daya yang digunakan dalam 1 hari adalah 4460 Wh/d penggunaan peralatan
listrik. Daya yang didapatkan harus sebanding dengan beban yang terpakai.
Gambar 4.14 Hasil dari daya pemakaian di PT LBN
Percobaan untuk pembebanan yang digunakan rumah tangga pada desa
Ciheras mempunyai daya yang terpasang sebesar 500 Watt atau menggunakan
MCB sebesar 2 Ampere. Data yang diambil sejumlah 10 rumah untuk mengukur
penggunaan energi listriknya. Setiap rumah yang dipilih mempunyai peralatan
300
0
2700
220
1120
120
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
03:00 06:00 13:00 19:00 21:00 23:00
Day
a Te
rpak
ai
Jam
Daya Pemakaian
73
listrik rumah tangga seperti kulkas, pompa air, televisi, rice cooker, lampu
penerangan dan setrika listrik, nama penghuni rumah dan beban-beban listrik pada
masing-masing rumah diperlihatkan pada Tabel dibawah ini.
Tabel 4.13 Pengunaan beban-beban pada rumah tangga
NO Rumah Daya
Watt
Beban-Beban Peralatan Listrik
TV (Watt) Pompa air Beban lainya
1 Adam 500 80 210 350
2 Aldi 500 80 65 350
3 Dhika 500 80 115 350
4 Rafiqul 500 80 65 350
5 Mukmin 500 80 65 450
6 Nanang 500 80 65 350
7 Alek 500 80 210 450
8 Saputro 500 80 65 350
9 Abdul 500 80 65 350
10 Majid 500 80 65 350
Tiap rumah digunakan MCB sebesar 2 Ampere, apabila melebih batas arus
maka akan terjadi trip atau putusnya daya. Tabel dibawah ini merupakan data rata-
rata arus yang digunakan tiap harinya.
Tabel 4.14 Rata-rata daya yang digunakan tiap harinya
No Rumah
Daya
(Watt)
input
MCB
(Ampere)
Tegangan
(Volt)
Arus
Rata-rata
(Ampere)
Daya
(Watt)
output
1 Adam 500 2 220 1.23 270,6
2 Aldi 500 2 220 1.15 253
3 Dhika 500 2 220 0.98 215,6
74
No Rumah
Daya
(Watt)
input
MCB
(Ampere)
Tegangan
(Volt)
Arus
Rata-rata
(Ampere)
Daya
(Watt)
output
4 Rafiqul 500 2 220 0.98 215,6
5 Mukmin 500 2 220 1.69 371,8
6 Nanang 500 2 220 1.49 327,8
7 Alek 500 2 220 0.74 162,8
8 Saputro 500 2 220 0.92 202,4
9 Abdul 500 2 220 0.58 127,6
10 Majid 500 2 220 0.84 184,8
Jumlah daya output 2332
Dari data diatas dengan daya 500 watt, setiap keluarga bisa menikmati
dampak dari pembangkit listrik tenaga bayu yang di buat oleh PT. LBN. Hasil
daya output 2332 Watt dengan pemakaian 5 buah batre dalam 1 hari .
75
5 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dalam melakukan analisis pada skripsi ini, maka diperoleh beberapa hal
yang dapat disimpulkan, yaitu :
1. Hasil pengukuran kecepatan angin selama bulan agustus ditunjukan pada
hasil pengukuran rata-rata kecepatan angin sebesar 8,8m/s dan kecepatan
terendah pada bulan april sebesar 3,8 m/s. Dari data kecepatan rata-rata
maka masuk dalam kategori Ranting Pohon bergoyang, bendera
berkibar.dan kecepatan angin lebih besar terjadi pada siang sampai sore hari
yaitu mulai pukul 12.00 β 06.00 PM. Sedangkan kecepatan angin yang
terkecil terjadi pada malam sampai pagi hari yaitu pada pukul 12.00- 06.00
AM. Hal ini terjadi karena pada siang hari daratan akan lebih cepat
menerima panas, sehingga udara menjadi panas lalu memuai dan bertekanan
lebih rendah dari lautan.
2. Dalam Besar daya listrik yang dihasilkan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu
ini cukup akurat untuk memasok beban listrik, dalam satu bulan Wind
Turbine dapat menghasilkan rata-rata daya listrik melalui data bulan
Agustus 2019. Setelah mendapatkan data daya sebesar rata-rata 130 Watt.
Pada tengangan dengan nilai rata-rata 25.4 Volt dan arus dengan rata-rata 5
Ampere.
76
3. Dari perhitungan tersebut didapat kebutuhan Baterai tipe battery OPzS 800
yang mempunyai tegangan normal 2 Volt, kapasitas 800 Ah atau 1,6 KWh.
Pada simulasi digunakan ini dalam satu stringnya terdapat 12 buah baterai
karena mengingat tegangan masukan inverter 24 V baterai sebanyak 3 buah
, karena pemakaian Inverter di Ciheras menggunakan Inverter berkapasitas
24 V, maka tegangan Inverter dibagi dengan tegangan baterai dan
didapatkan jumlah pemakaian baterai.
4. Hasil daya 500 watt, setiap keluarga bisa menikmati dampak dari
pembangkit listrik tenaga bayu yang di buat oleh PT. LBN. Hasil daya input
2332 Watt dengan pemakaian 5 buah baterai dalam 1 hari .
5.2 Saran
Untuk menyempurnakan skripsi ini, maka ada beberapa saran dari penulis,
yaitu :
1. Perlunya penelitian lebih lanjut tentang pemanfaatan energi terbarukan
untuk pembangkit listrik sehingga dapat efisien dan maksimal dalam jangka
panjang.
2. Perlunya adanya pengembangan potensi daerah yang bisa dimanfaatkan
untuk membantu warga sekitar dalam kesulitan pasokan listrik.
3. Dibutuhkan peranan pemerintah untuk lebih mengetahui kesulitan
warganya dan memberikan solusi yang tepat jika pasokan listrik PLN padam.
77
DAFTAR PUSTAKA
Akbar, M. F. (2017). Desain Kontrol MPPT Menggunakan Perturb & Observe
(P&O) Berbasis Optimum Relation Untuk Turbin Angin yang Terkoneksi
dengan Grid (Doctoral dissertation, Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Andika M.N, Trharyanto Y.T, Prasetya R.O., 2007, Kincir Angin Sumbu
Horizontal Bersudu Banyak, Yogyakarta : Universitas Sanata Dharma.
Aryanto, F., Mara, M., & Nuarsa, M. (2013). Pengaruh kecepatan angin dan
variasi jumlah sudu terhadap unjuk kerja turbin angin poros horizontal.
Dinamika Teknik Mesin: Jurnal Keilmuan dan Terapan Teknik Mesin,
3(1).
Baru Sayoga, I. M. A., Wiratama, I. K., Mara, M., & Catur, A. D. (2014).
Pengaruh variasi jumlah blade terhadap aerodinamik performan pada
rancangan kincir angin 300 watt. Dinamika Teknik Mesin: Jurnal
Keilmuan dan Terapan Teknik Mesin, 4(2).(16-10-2019).
Daryanto Y. (2007). Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga
Bayu. Yogyakarta.
Effendy, M. (2016). PENINGKATAN EFISIENSI PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA BAYU IMPROVEMENT OF WIND POWER PLANT BY
MAXIMUM POWER POINT TRACKING METHOD USING FUZZY
LOGIC BASED DC-DC CONVERTER. Ketenagalistrikan dan Energi
Terbarukan, 13(2), 79-88.)DENGAN METODA MAXIMUM POWER
POINT TRACKING MEMAKAI DC-DC CONVERTER BERBASIS
FUZZY LOGIC; EFFICIENCY
78
Fried L., 2015, Global wind statistic 2014, Belgium, Brussels.
Hermawan, D. (2016). Pengaruh Jumlah Blade Terhadap Kinerja Turbin Angin
Sumbu Horizontal.
Hidayatullah, N. A., & Ningrum, H. N. K. (2016). Optimalisasi Daya Pembangkit
Listrik Tenaga Angin Turbin Sumbu Horizontal dengan Menggunakan
Metode Maximum Power Point Tracker. JEECAE (Journal of Electrical,
Electronics, Control, and Automotive Engineering), 1(1).
Ikaningsih, M. A., & Saefudin, D. B. (2018). Pemodelan Kekuatan Bilah Turbin
Angin Horisontal Multimaterial. Jurnal Teknik: Media Pengembangan
Ilmu dan Aplikasi Teknik, 17(1), 27-35.
Ismail, I., & Arrahman, T. (2017). Perancangan turbin angin sumbu horizontal
tiga sudu dengan kapasitas 3 MW. Presisi, 18(2). Hal 11-12
Jain, B., Jain, S., & Nema, R. K. (2015). Control strategies of grid interfaced wind
energy conversion system: An overview. Renewable and Sustainable
Energy Reviews, 47, 983-996.
Madi, 2017, Studi perancangan horizontal axis wind turbine dengan perbedaan
desain air foil pada bilah jenis taper untuk pembangkit listrik tenaga angin
laut di Pantai Ciheras, PT. Lentera Angin Nusantara Surabaya, Tugas
Akhir, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.
MURDANI, M. (2019). ANALISA PERBANDINGAN ARUS DAN
TEGANGAN PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DAN
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA.
Nusantara, L. A. (2014). Pengenalan Teknologi Pemanfaatan Energi Angin. LAN,
Tasikmalaya.
79
Piggott, H., & Blow, J. (2011). Windpower workshop: building your own wind
turbine. Centre for Alternative Technology.
Prajapat, G. P., Bhui, P., Kumar, P., & Varma, S. (2019, March). Estimation based
Maximum Power Point Control of DFIG based Wind Turbine Systems. In
2019 IEEE PES GTD Grand International Conference and Exposition Asia
(GTD Asia) ( 673-678). IEEE.
Pudjanarsa, Astu. (2006). Mesin Konversi Energi. Yogyakarta: ANDI.Antonov
Bachtiar*, Wahyudi Hayattul.(2018).Analisis Potensi Pembangkit Listrik
Tenaga Angin PT. Lentera Angin Nusantara (LAN) Ciheras,JURNAL
TEKNIK ELEKTRO ITP, Vol. 7, No. 1,
Prastyo Budhi,(2015).TURBIN ANGIN SUMBU HORIZONTAL TIPE TSD
500 PADA BEBAN KONSTAN, Semarang,Jurnal Teknik Energi Vol 11
No. 3.
Saefudin, D. B., Piseno, W., & Hakim, R. (2018). Kajian Keserupaan Parameter
Kinerja Miniatur dan Prototipe Turbin Angin Sumbu Horisontal. Jurnal
Teknik: Media Pengembangan Ilmu dan Aplikasi Teknik, 17(2), 60-68
Sari, N. H., & Laksamana, W. G. (2019). Perancangan bilah tipe taperless pada
kincir angin: Studi kasus di PT. Lentera Bumi Nusantara Tasikmalaya.
Dinamika Teknik Mesin: Jurnal Keilmuan dan Terapan Teknik Mesin,
9(2), 104-109.
Sayogo, A. (2016). PERANCANGAN DAN PEMBUATAN KINCIR ANGIN
TIPE HORIZONTAL AXIS WIND TURBINE (HAWT) UNTUK
DAERAH PANTAI SELATAN JAWA.
80
Sulaksono, B. (2019). PERANCANGAN SUDU TANGKAP TERHADAP
VARIASI KECEPATAN ANGIN PADA TURBIN ANGIN. Teknobiz:
Jurnal Ilmiah Program Studi Magister Teknik Mesin, 9(2), 1-7.)
Yuhendri, M. (2017). Sistem Kendali Daya Maksimum Pembangkit Listrik
Tenaga Angin Menggunakan Very Sparse Matrix Converter Berbasis
Kecerdasan Buatan (Doctoral dissertation, Institut Teknologi Sepuluh
Nopember).
Zahra I.N., 2014, Pengenalan teknologi pemanfaatan energi angin Tasikmalaya,
PT. Lentera Bumi Nusantara, Tasikmalaya.
81
LAMPIRAN
Lokasi Lentera Bumi Nusantara
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94