unjuk kerja kincir angin savonius satu tingkat …

i

UNJUK KERJA

KINCIR ANGIN SAVONIUS SATU TINGKAT DENGAN

JUMLAH SUDU 2 DAN 9

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh:

Anak Agung Made Yudhanegara

055214033

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2010

ii

THE PERFORMANCE OF ONE STAGE

SAVONIUS WINDMILL WITH 2 AND 9 NUMBER OF BLADE

FINAL PROJECT

Presented as partial Fulfillment on the Requirements

To obtain the Sarjana Teknik degree

In Mechanical Engineering

By:

Anak Agung Made Yudhanegara

055214033

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2010

v

LEMBAR

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan

Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang

pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam

naskah ini dan disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya

karya ilmiah.

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Sanata Dharma :

Nama : Anak Agung Made Yudhanegara

NIM : 055214033

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

…………………………………………………………………………………………

………UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS SATU TINGKAT……..

……………..…..……DENGAN JUMLAH SUDU 2 DAN 9……………………….

………………………………………………………………………………………….

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam

bentuk media lain, mengolahnya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan

secara terbatas, dan mempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan

akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya ataupun memberikan royalti kepada saya

selama masih tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, Juni 2010

vii

ABSTRAK

Energi merupakan salah satu faktor pendukung kehidupan manusia yang

paling vital karena tanpa adanya energi semua aspek kehidupan di muka bumi ini

tidak akan tercipta. Negara Indonesia tercatat sebagai negara dengan garis pantai

terpanjang di dunia, ini berarti bahwa Indonesia memiliki potensi terbesar akan

salah satu sumber energi terbarukan yaitu energi angin. Kebanyakan energi angin

modern dikonversikan ke dalam bentuk energi listrik dengan cara mengubah

gerak rotasi sudu turbin menjadi arus listrik dengan menggunakan generator

listrik. Cara pemanfaatan energi angin untuk memperoleh energi listrik salah

satunya dengan menggunakan kincir angin savonius yang mengkonversikan

energi angin yang datang menjadi energi listrik. Tujuan penelitian yaitu membuat

model kincir angin Savonius satu tingkat dengan jumlah sudu 2 dan 9 untuk

mengetahui daya yang dihasilkan dari masing-masing variasi jumlah sudu serta

endapatkan grafik hubungan Cp (koefisien daya) dan Tsr (Tip Speed Ratio) kincir

angin savonius

Penelitian ini bertujuan menguji model kincir angin Savonius dengan

variabel yang diukur dalam pengujian yaitu daya angin yang tersedia, besarnya

Tsr (Tip Speed Ratio), torsi yang dihasilkan kincir angin, daya keluaran yang

dihasilkan kincir angin, dan Koefisien daya kincir angin.

Hasil dari penelitian ini yaitu telah dibuat model kincir angin Savonius satu

tingkat dengan jumlah sudu 2 dan 9. Kincir angin Savonius dengan jumlah sudu 2

menghasilkan daya output tertinggi sebesar 12,18 Watt dengan efisiensi tertinggi

23,54%. Kincir angin Savonius dengan jumlah sudu 9 menghasilkan daya output

tertinggi sebesar 0,22 Watt dengan efisiensi tertinggi 0,25%. Kincir angin

Savonius dengan jumlah sudu 9 bercelah menghasilkan daya output tertinggi

sebesar 6,14 Watt dengan efisiensi tertinggi 10,32%.

http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin

http://id.wikipedia.org/wiki/Generator_listrik



viii

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala

berkat dan bimbingan-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dalam

mencapai gelar sarjana.

Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai wujud harapan dan cita-cita penulis

untuk selalu belajar tanpa batas.

Penyusunan skripsi ini tidak mungkin dapat terlaksana dengan baik tanpa

adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak yang terkait. Pada kesempatan ini,

dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada :

1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T, selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Budi Sugiharto, S.T, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Ir. Yohanes Baptista Lukiyanto, M.T. selaku dosen pembimbing yang

telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk

membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

4. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing selama

kuliah di Universitas Sanata Dharma.

ix

5. Anak Agung Kompiang Mustika dan Mercuria Triani Sri Hartati selaku orang

tua yang selalu memberi dukunngan selama kuliah di Universitas Sanata

Dharma.

6. Teman-teman mahasiswa angkatan 2005 khususnya dan semua angkatan

Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma serta semua pihak yang tidak

bisa saya sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna

karena keterbatasan pengetahuan yang dimiliki penulis. Oleh karena itu, penulis

mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca untuk

menyempurnakan laporan ini. Akhir kata, semoga laporan ini dapat berguna bagi

pembaca semua.

Yogyakarta, Juni 2010

Penulis

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL .............................................................................. i

TITLE PAGE ......................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................. iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA. ................................................ v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH. .................................................................................. vi

ABSRAK ................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ............................................................................ viii

DAFTAR ISI ........................................................................................... x

DAFTAR TABEL ................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xvi

BAB I. PENDAHULUAN ...................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ............................................................. 1

1.2. Rumusan Masalah ...................................................................... 4

1.3. Tujuan ........................................................................................ 4

1.4. Manfaat ...................................................................................... 5

1.5. Tujuan ........................................................................................ 5

BAB II. DASAR TEORI ........................................................................ 6

2.1. Energi Angin .............................................................................. 6

xi

2.2. Tipe Turbin................................................................................. 7

2.3. Bagan Kincir Angin Savonius .................................................... 9

2.4. Kelebihan Kincir Angin Savonius ............................................. 10

2.5. Gerak Turbin .............................................................................. 10

2.6. Daya Energi Angin ..................................................................... 11

2.5. Turbin Angin .............................................................................. 12

BAB III. METODE PENELITIAN......................................................... 15

3.1. Bahan Penelitian......................................................................... 15

3.2. Sarana Penelitian ........................................................................ 15

3.3. Peralatan Penelitian .................................................................... 16

3.4. Cara Kerja Alat .......................................................................... 23

3.5. Analisa Data ............................................................................... 24

3.6. langkah Penelitian ...................................................................... 25

BAB IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ............................... 27

4.1. Persamaan Dan Data Penelitian ................................................. 27

4.1.1. Persamaan Yang Digunakan ............................................ 27

4.1.2. Data penelitian .................................................................. 28

4.2. Pengolahan Dan Perhitungan Data ............................................ 39

4.2.1. Luas Penampang Kincir .................................................... 39

4.2.2. Daya Yang Dihasilkan Angin ........................................... 39

4.2.3. Torsi Pada Poros ............................................................... 39

4.2.4. Daya Yang Dihasilkan Kincir ........................................... 40

xii

4.2.5. Menghitung Tsr ................................................................. 40

4.2.6. Menghitung Cp ................................................................. 40

4.3. Data Hasil Perhitungan .............................................................. 41

4.4. Diagram Dan Pembahasan ......................................................... 52

BAB V. PENUTUP ................................................................................. 61

5.1. Kesimpulan ................................................................................ 61

5.1. Saran ........................................................................................... 62

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 63

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1. Data angin oleh Pusat Meteorologi dan Geofisika tentang

daerah yamg mempunyai kecepatan angin rata-rata 3.5

m/s atau lebih ..................................................................... 3

Tabel 4.1. Data penelitian sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata

7 s

m ................................................................................. 29


6 s

m ................................................................................. 30


5 s

m ................................................................................. 31


4 s

m ................................................................................. 32


3 s

m ................................................................................. 33


7 s

m ................................................................................. 34

Tabel 4.7. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10 cm dan

kecepatan angin rata-rata 7 s

m ........................................ 35

xiv



m ........................................ 36


kecepatan angin rata-rata 5s

m ......................................... 37



m ........................................ 38

Tabel 4.11. Data penelitian sudu 9 dengan celah dengan kecepatan

angin rata-rata 3 s

m ......................................................... 39

Tabel 4.12. Hasil perhitungan sudu 2 dengan kecepatan angin rata-

rata 7 s

m .......................................................................... 42


rata 6 s

m .......................................................................... 43


rata 5 s

m .......................................................................... 44


rata 4 s

m .......................................................................... 45


rata 3 s

m .......................................................................... 46

xv


rata 7 s

m .......................................................................... 47

Tabel 4.18. Hasil perhitungan sudu 9 dengan celah 10 cm dan


m ........................................ 48



m ........................................ 49



m ........................................ 50



m ........................................ 51



m ........................................ 52

xvi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Berbagai jenis turbin angin ............................................ 7

Gambar 2.2. Torsi rotor untuk berbagai jenis turbin angin ................. 8

Gambar 2.3. Penampang turbin savonius ............................................ 9

Gambar 2.4. Bagan kincir angin savonius .......................................... 9

Gambar 2.5. Penampang potongan melintang dari masing-masing

variasi sudu. .................................................................. 10

Gambar 2.6. Arah angin dan arah putaran kincir ................................ 11

Gambar 2.7. Grafik Betz ..................................................................... 13

Gambar 3.1. Keseluruhan kincir angin savonius ................................ 16

Gambar 3.2. Generator ........................................................................ 17

Gambar 3.3. Tachometer ..................................................................... 18

Gambar 3.4. Wind tunel ...................................................................... 18

Gambar 3.5. Blower ............................................................................ 18

Gambar 3.6. Multimeter ...................................................................... 19

Gambar 3.7. Panel lampu .................................................................... 19

Gambar 3.8. Anemometer ................................................................... 20

Gambar 3.9. Puli ................................................................................. 20

Gambar 3.10. V Belt ............................................................................. 21

Gambar 3.11. Motor listrik.................................................................... 21

Gambar 3.12. Lingkar batas sudu ......................................................... 22

xvii

Gambar 3.13. Poros .............................................................................. 22

Gambar 3.14. lengkap dengan besi siku dan baut ................................ 23

Gambar 3.15. Timbangan ..................................................................... 23

Gambar 3.16. Kabel ............................................................................. 24

Gambar 4.1. Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 2 ........................ 53

Gambar 4.2. Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 9 ........................ 54

Gambar 4.3. Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 9 dengan celah

10 cm ............................................................................. 55

Gambar 4.4. Grafik perbandingan hubungan Pout-kec.angin sudu 2

dan 9 serta sudu 9 dengan celah 10cm .......................... 56

Gambar 4.5. Grafik hubungan Cp dan Tsr sudu 2 .............................. 57

Gambar 4.6. Grafik hubungan Cp dan Tsr sudu 9 .............................. 58

Gambar 4.7. Grafik hubungan Cp dan Tsr sudu 9 dengan celah 10 cm 59

Gambar 4.8. Grafik perbandingan hubungan Cp dan Tsr sudu 2 dan

9 serta sudu 9 dengan celah 10 cm ................................ 60

Gambar 4.9. Grafik Betz ..................................................................... 61

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Energi merupakan salah satu faktor pendukung kehidupan manusia yang

paling vital karena tanpa adanya energi semua aspek kehidupan di muka bumi ini

tidak akan tercipta. Sumber energi yang paling banyak digunakan sekarang ini

adalah energi yang tidak dapat diperbaharui dan sewaktu-waktu dapat habis,

misalnya energi minyak bumi, gas, batu bara, dan lain-lain. Seiring perkembangan

jaman dan pertumbuhan jumlah penduduk yang sangat pesat maka kebutuhan

akan energi semakin banyak pula dan itu memaksa untuk menggali dan

mengambil energi dari perut bumi secara besar-besaran. Di sisi lain jumlah energi

yang ada di perut bumi ini kian hari semakin berkurang dan tidak menutup

kemungkinan akan habis.

Pemakaian energi di dunia dalam jangka waktu mendatang seperti yang

diperkirakan oleh lembaga Energy Information Administration (EIA) hingga tahun

2025 masih didominasi oleh bahan bakar fosil seperti minyak bumi, gas alam dan

batubara, sedangkan penggunaan energi terbarukan masih relatif sedikit. Di

samping itu, dari segi pemakaian, sumber energi minyak secara global didominasi

untuk kepentingan transportasi, dan hingga awal tahun 2025 diperkirakan masih

akan terus meningkat, sedangkan untuk daerah komersial dan tempat tinggal

dapat dikatakan tidak akan terjadi perubahan yang signifikan.

Melihat keadaan tersebut manusia dituntut berpikir dan bertindak untuk

mengatasi masalah energi dengan menemukan berbagai macam inovasi dan

2

penemuan. Ada berbagai macam cara untuk menindaklanjuti keadaan tersebut,

yaitu dengan memanfaatkan sumber daya alam sebagai pengganti minyak bumi,

yang sebenarnya ada di sekitar kita, contohnya : energi angin, energi gelombang,

energi surya, energi air, biogas dan lain sebagainya.

Kebutuhan listrik dunia diproyeksikan akan meningkat dari 14.275 milyar

watt pada tahun 2002 melonjak menjadi 26.018 milyar watt pada tahun 2025, dan

untuk mendapatkan energi listrik tersebut sebagian besar diperoleh dari batubara

yaitu hampir 40%, diikuti oleh gas.

Penggunaan energi di Indonesia secara umum meningkat pesat sejalan

dengan pertumbuhan penduduk, pertumbuhan perekonomian maupun

perkembangan teknologi. Dari data pemakaian energi di Indonesia hingga saat ini

lebih dari 90% penduduk Indonesian masih menggunakan energi yang berbasis

fosil, yaitu minyak bumi 54,4%, gas 26,5% dan batubara 14,1%. Untuk energi

panas bumi 1,4%, PLTA 3,4%. (http://dbm.djmbp.esdm.go.id/old/portal-

dpmb/modules/_news/news_detail.php?_id=2161&_cid=4)

Negara Indonesia tercatat sebagai negara dengan garis pantai terpanjang di

dunia. Ini berarti bahwa Indonesia memiliki potensi terbesar akan salah satu

sumber energi terbarukan yaitu angin. Energi angin yang tersedia berlimpah, tidak

habis-habis, dan tersebar luas. Penggunaan energi angin memiliki beberapa

keunggulan yakni bersih dan tidak menimbulkan polusi. Dari data yang diperoleh,

potensi energi angin di Indonesia tercatat 9268,61 MW, namun hingga tahun

1999, kapasitas yang terpasang hanya 0,888 MW atau prosentase pemanfaatannya

baru 0,00956 %.

3

Kebanyakan energi angin modern dikonversikan ke dalam bentuk energi

listrik dengan cara mengubah gerak rotasi sudu turbin menjadi arus listrik dengan

menggunakan generator listrik.

Tabel 1.1. Data angin oleh Pusat Meteorologi dan Geofisika tentang daerah yamg

mempunyai kecepatan angin rata-rata 3.5 m/s atau lebih.

No Nama Daerah Kecepatan Rata-rata

(m/s)

Masa Bertiup Angin

Di atas 4.0 m/s (%)

1 Blang Bintang 3.5 42.6

2 Tanjung Pinang 3.75 62.5

3 Tanjung Pandang 4.35 75

4 Pondok Betung 3.7 25

5 Margahayu 4.3 90

6 Rendole/Pati 5.3 84.8

7 Semarang 3.9 51.3

8 Iswahyudi 5.15 95.5

9 Kalianget 4.15 65.6

10 Denpasar 4.03 59.5

11 Pasir Panjang 4.95 66.7

12 Kupang/Penfui 5.75 78.6

13 Waingapu 3.65 32.7

Sumber : Pusat Meteorologi dan Geofisika, 2000

Kincir angin yang telah dibuat selama ini dinilai masih kurang berfungsi

secara optimal. Oleh karena itu, melalui variasi jumlah sudu pada kincir angin

Savonius ini diharapkan kincir angin yang dihasilkan dapat memberikan koefisien

daya yang semakin meningkat.

http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_angin


4

Sebab-Sebab Kincir Angin Savonius Dibuat:

1) Masih banyak masyarakat yang belum menikmati energi listrik.

2) Keingan meningkatkan produktifitas masyarakat.

3) Keinginan mengurangi polusi.

4) Penggunaannya praktis dan mudah dibuat.

1.2. Rumusan Masalah

Permasalahan yang dapat dirumuskan pada pembuatan alat ini adalah

sebagai berikut:

1) Indonesia mempunyai potensi angin yang banyak tetapi kecepatannya

rendah.

2) Indonesia hanya memiliki SDM yang rendah, termasuk dalam bidang

pendidikan sehingga tidak bisa untuk diterapkan alat teknologi tinggi.

3) Untuk alternatifnya dibuat desain alat yang sederhana dan mudah

mendapatkannya, seperti kincir angin dengan sudu vertikal.

1.3. Tujuan

1) Membuat model kincir angin Savonius satu tingkat dengan jumlah sudu

2 dan 9.

2) Menguji model kincir angin Savonius untuk mengetahui daya yang

dihasilkan dari masing-masing variasi jumlah sudu

3) Mendapatkan grafik hubungan Cp dan Tsr kincir angin savonius.

5

1.4. Manfaat

1) Memberikan kontribusi alternatif pemanfaatan energi angin pada

masyarakat.

2) Menambah kepustakaan pada bidang energi terbarukan.

3) mengurangi ketergantungan terhadap minyak bumi yang semakin

menipis dan mahal.

1.5. Batasan Masalah

Agar permasalahan yang ada tidak berkembang menjadi luas, maka perlu

adanya batasan terhadap permasalahan yang akan dibuat yaitu:

1) Jumlah sudu yang digunakan ialah 2 sudu dan 9 sudu lengkung dan 9

sudu lengkung dengan celah 10 cm.

2) Tinggi kincir angin savonius 0,5 m dan diameter 0,8 m.

3) Variasi kecepatan angin 7s

m , 6s

m , 5s

m , 4s

m , 3s

m serta variasi

beban yaitu 8-220watt

4) Daya out put diukur pada poros kincir.

5) Beban berupa lampu yang disusun secara paralel dengan variasi beban

yang dipakai adalah dari 8 - 220 watt.

6

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Energi Angin

Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan manusia. Perahu-perahu

layar menggunakan energi ini untuk melewati perairan sudah lama sekali. Dan

sebagaimana diketahui, pada asasnya angin terjadi karena ada perubahan suhu

antara udara panas dan udara dingin. Di tiap daerah keadaan suhu dan kecepatan

angin berbeda. Untuk mengurangi keterbatasan penggunaan energi yang tak

terbaharukan dalam pembangkitan energi listrik khususnya maka diperlukan

energi-energi alternatif lain sebagai penggantinya. Dalam rangka mencari bentuk-

bentuk sumber energi alternatif yang bersih dan terbarukan, energi angin

mendapat perhatian yang besar.

Seperti yang telah dijelaskan, Angin adalah udara yang bergerak dari

tekanan udara yang lebih tinggi ke tekanan udara yang lebih rendah. Perbedaan

tekanan udara disebabkan oleh perbedaan suhu udara akibat pemanasan atmosfir

yang tidak merata oleh sinar matahari. Karena bergerak angin memiliki energi

kinetik. Energi angin dapat dikonversi atau ditransfer ke dalam bentuk energi lain

seperti listrik atau mekanik dengan menggunakan kincir atau turbin angin. Oleh

karena itu, kincir atau turbin angin sering disebut sebagai Sistem Konversi Energi

Angin.

7

2.2. Tipe Turbin Angin

Turbin angin poros Vertikal atau VAWT (Vertical Axis Wind Turbine)

adalah turbin dengan poros vertikal sepanjang menara dan mempunyai generator

pembangkit listrik dibawah poros. Sedangkan turbin angin poros horizontal atau

HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) adalah turbin dengan poros utama

horizontal dan generator pembangkit listrik pada puncak menara.

Gambar 2.1. Berbagai jenis turbin angin.

(http://www.scribd.com/doc/16577921/4676812-Kincir-Angin-Untuk-Stasiun-

Pengisian-Listrik)

8

Gambar 2.2. Torsi rotor untuk berbagai jenis turbin angin.

(http://www.scribd.com/doc/16577921/4676812-Kincir-Angin-Untuk-Stasiun-

Pengisian-Listrik)

Salah satu turbin angin poros vertikal adalah turbin angin savonius. Turbin

angin savonius dicipta pertama kali di negara Finlandia oleh S. Savonius tahun

1931. Konsep dasar savonius dikembangkan berdasarkan prinsip Flettner.

Savonius menggunakan sudu dengan cara memotong silinder Flettner menjadi 2

paruhan sepanjang garis puast dan kemudian memposisikan 2 paruhan tersebut

membentuk seperti huruf ”S” yang diletakan pada lingkaran batas sudu.

9

a. tipe U b. Tipe L

Gambar 2.3. Penampang turbin savonius

(http://techref.massmind.org/techref/other/windmills.htm)

(http://gramlich.net/projects/oceania/seastead1.html)

Berdasarkan persoalan tersebut, diperkirakan bahwa jumlah sudu dan

kecepatan angin berpengaruh pada unjuk kerja kincir angin savonius. Oleh sebab

itu untuk mengetahui faktor-faktor unjuk kerja maka dilakukan penelitian dengan

memberi variasi pada jumlah sudu yaitu 2 sudu, 9 susu lengkung, dan 9 sudu

lengkung dengan celah 10 cm serta variasi kecepatan angin 7s

m , 6s

m , 5s

m , 4

sm , 3

sm dan variasi beban yaitu 8-220 watt dengan penambahan kelipatan 8

watt untuk memperoleh daya output yang dihitung pada poros

2.3. Bagan Kincir Angin savonius

1. Poros

2. Lingkaran batas sudu

3. Sudu

4. Dudukan transmisi

5. Lengan

6. Puli besar

7. Sabuk

8. Puli kecil

9. Generator

Gambar 2.4. Bagan kincir angin savonius

http://techref.massmind.org/techref/other/windmills.htm

10

Gambar 2.5. Penampang potongan melintang dari masing-masing variasi sudu

2.4. Kelebihan Kincir Savonius

Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.

Bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan bagian-

bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.

Menerima angin dari berbagai arah tanpa merubah posisi kincir.

Memiliki penampang sudu yang lebih luas.

Memiliki nilai torsi yang besar.

11

2.5. Gerak Turbin

Pada dasarnya rotor Turbin Angin mengambil tenaga dari angin dan

membuatnya menjadi lebih pelan, dan menghasilkan tenaga. Ini dapat dilihat

dengan adanya gaya yang diterapkan yaitu gaya yang diberikan oleh angin kepada

kincir. Obyek yang bergerak searah aliran angin, menghasilkan gaya yang disebut

“Drag” atau Gaya Seret.

Prinsip kerja kincir angin savonius adalah mengkonversikan energi angin

menjadi energi mekanis dalam bentuk gaya dorong (drag force). Sebagian sudu

mengambil energi angin dan sebagian sudu lagi melawan angin. Sudu yang

mengambil energi angin disebut downwind sedangkan sudu yang melawan angin

disebut upwind. Sudu upwind ini dapat mengurangi kecepatan rotor. Besarnya

torsi pada rotor dan kecepatan rotor (rpm) tergantung pada selisih drag force

sudu upwind dengan drag force sudu downwind.

Gambar 2.6. Arah angin dan arah putaran kincir

upwind downwind

UPWIND

ARAH ANGIN

DOWNWIND

ARAH PUTARAN

12

2.6. Daya Energi Angin

Daya teoritis yang disediakan angin dapat dihitung dari perkalian masa jenis

udara dikalikan luas penampang kincir angin dikalikan pangkat tiga kecepatan

angin

1. Menghitung daya angin yang tersedia dapat menggunakan persamaan

(Lukiyanto, Y. B., Kuliah Rekayasa Tenaga Angin) :

Pin = 0,6×A×v3 …… (Watt)

dengan :

Pin = Daya Yang Tersedia (Watt)

A = Luas Penampang kincir( m2)

v = Kecepatan Angin (m/det)

Pada Gambar 2.7. ditunjukkan bahwa, daya angin yang dapat dimanfaatkan

dengan menggunakan turbin angin dengan propeller yang ideal maksimum 59%

dari daya yang disediakan angin. Sementara ini, daya efektif maksimal yang

dapat dicapai oleh sebuah kincir (atau turbin) angin tipe Savonius hanya mencapai

30% dari daya yang disediakan angin.

13

Savonius

American multiblade

High Speed Propeller

Ideal Propeller

Dutch Four Arm

Darrieus

Gambar 2.7. Grafik Betz

2.7. Turbin Angin

Untuk mendesain sebuah kincir angin, ada banyak hal yang harus

diperhatikan. Hal pertama yang harus dipertimbangkan yaitu berapa besar daya

yang kita butuhkan, kemudian kecepatan angin, setelah itu yang tidak kalah

penting yaitu berapa jumlah blade yang harus digunakan, dan masih banyak hal

teknis lainnya. Hal pertama yang diperhatikan dalam desain kincir angin yaitu

TSR (Tip Speed Ratio) atau perbandingan kecepatan di tip kincir angin (ujung)

dan kecepatan angin yang didapat oleh kincir.

14

2. Menghitung TSR (λ) dapat menggunakan persamaan (Lukiyanto, Y. B.,

Kuliah Rekayasa Tenaga Angin) :

U = π × D × n

60

dengan :

U = Kecepatan ujung sudu

D = Diameter kincir (meter)

n = Kecepatan poros (rpm)

λ = U

v∞

dengan :

λ = tip speed ratio

U = kecepatan ujung sudu

v = Kecepatan angin

Sehingga didapat persamaan :

𝜆 = π × D × n

60 × v∞

dengan :

D = Diameter kincir (meter)


v = Kecepatan angin (m/s)

15

3. Torsi dari sebuah kincir angin dapat dihitung menggunakan persamaan

(Yunus A. Cengel, 2006, Thermodynamics An Engineering Approach,

hal. 66) :

T = F × r

dengan :

T = Torsi (Nm)

F = Gaya (Newton)

r = Jari-jari (meter)

4. Daya keluaran dari sebuah kincir angin dapat dihitung menggunakan

persamaan (Yunus A. Cengel, 2006, Thermodynamics An Engineering

Approach, hal. 66) :

Pout = 2×π×n×T

60…… (Watt)

dengan :

Pout = Daya keluaran (watt)


T = Torsi (Nm)

5. Koefisien daya dari sebuah kincir angin dapat dihitung menggunakan

persamaan (Lukiyanto, Y. B., Kuliah Rekayasa Tenaga Angin) :

Cp = Pout

Pin×100%

16

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Bahan Penelitian

Kincir angin yang digunakan sebagai bahan penelitian dibuat sendiri dengan

sudu terbuat dari lembaran PVC dengan panjang yaitu 62.8 cm sehingga didapat

diameter sudu yaitu 0,4 m untuk jumlah 2 sudu dan 9 sudu serta 9 sudu dengan

celah 10 cm, agar terdapat rongga pada bagian tengah sudu.

3.2. Sarana Penelitian

Sarana yang di gunakan untuk penelitian adalah kincir angin vertical

(savonius) dengan dengan jumlah sudu 2 dan 9. Selanjutnya kincir angin tersebut

akan dicari unjuk kerjanya pada kecepatan angin yang bervariasi sehingga

mendapatkan daya masukkan yang berbeda yang diukur dari poros kincir.

Gambar 3.1. Keseluruhan kincir angin savonius

17

3.3. Peralatan Penelitian

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah sebagai

berikut :

1. Generator

Alat ini berfungsi sebagai alat yang mengubah energi mekanik menjadi

energi listrik. Alternator menghasilkan Arus listrik dan Tegangan listrik

yang dihubungkan ke multimeter dan beban, dengan variasi beban 8-220

watt, dengan penambahan kelipatan 8 watt.

Gambar 3.2. Generator

2. Tachometer

Tachometer digunakan untuk mengukur putaran poros pada kincir angin.

Jenis tachometer yang digunakan adalah jenis digital light tachometer,

prinsip kerjanya berdasarkan pantulan yang diterima oleh sensor dari

reflektor (alumunium foil atau benda dengan warna yang dapat

memantulkan cahaya) yang di pasang pada poros.

18

Gambar 3.3. Tachometer

3. Wind Tunnel dan Blower

Wind tunnel adalah alat untuk menguji kincir angin, berbentuk lorong

dengan blower untuk menghisap udara masuk sehingga kincir angin dapat

berbutar karena ada aliran udara yang masuk dengan kecepatan tertentu.

Wind tunnel menggunakan motor listrik sebagai penggerak yang

dihubungkan dengan sabuk dan puli ke baling-baling, kecepatan anginnya

dapat diatur dengan cara memajukan atau memundurkan lorong sehingga

jarak lorong blower dengan lorong kincir angin berubah sesuai keinginan

Gambar 3.4. Wind tunel Gambar 3.5. Blower

19

4. Multimeter

Alat ukur untuk mengukur tegangan dan arus yang terjadi pada beban

yang diberikan.

Gambar 3.6. Multimeter

5. Lampu / Beban

Berfungsi sebagai beban dimana lampu disusun secara paralel dengan

variasi beban yang dipakai adalah dari 8 - 220 watt. Beban ini yang akan

diukur arus serta teganganya dengan multimeter.

Gambar 3.7. Panel lampu

20

6. Anemometer

Anemometer adalah alat ukur kecepatan angin, diletakan di mulut lorong

angin/ wind tunnel. Anemometer terdiri dari dua komponen utama yaitu

kincir angin dan modul digital, kincir angin akan berputar jika ada aliran

angin yang melaluinya kemudian kincir angin terhubung dengan modul

digital yang merupakan perangkat elektonik berfungsi sebagai penerjemah

yang kemudian ditampilkan pada layar digital.

Gambar 3.8. Anemometer

7. Puli

Alat ini dipasang pada poros kincir dan generator yang dihubungkan

oleh V belt. puli berfungsi untuk menghasilkan perbandingan putaran.

Gambar 3.9. Puli

21

8. V Belt

Alat ini berfungsi sebagai penerus putaran dari poros dan dipasng pada puli

Gambar 3.10. V Belt

9. Motor Listrik

Alat ini berfungsi untuk menubah energi listrik menjadi gerak putar,

gerak putar yang dihasilkan morot listrik digunakan untuk memutar blower

Gambar 3.11. Motor listrik

22

10. Lingkar Batas Sudu

Alat ini berfungsi sebagai tempat meletakan sudu, dimana sudu akan

diikat dengan baut dan besi L. Lingkar batas sudu terbuat dari triplek dengan

tebal 0,8 cm dan berdiameter 0,8 m

Gambar 3.12. Lingkar batas sudu

11. Poros

poros kincir terbuat dari pipa besi dengan ukuran diamater 2,5 cm

Gambar 3.13. Poros

23

12. PVC

Lebar PVC ini digunakan untuk membuat sudu. Pada bagian ujungnya

diberi penguat almunium dan terdapat Besi siku /L yang digunakan utntuk

mengikat sudu dengan lingkar batas sudu. Lebar PVC adalah 0,5 m dan

panjang 0,628 m

Gambar 3.14. PVC lengkap dengan besi siku dan baut

13. Timbangan

Alat ini digunakan nutuk menegetahui gaya yang terjadi pada saat kincir

bekerja. Alat ini dipasang pada lengan ayun.

Gambar 3.15. Timbangan

24

14. Kabel

Alat ini berfungsi sebagai penghantar arus listrik yang dihasilkan

generator ke multimeter dan lampu

Gambar 3.16. Kabel

3.4. Cara Kerja Alat

Kincir angin yang terhubung dengan generator melalui poros, puli, dan

sabuk akan berputar karena aliran udara. Sehingga generator juga akan berputar

dan menghasilkan energi listrik. Dalam penelitian ini angin dihasilkan oleh

blower, yang terlebih dahulu dikumpulkan oleh wind tunnel.

Energi listrik yang dihasilkan generator akan disalurkan melalui penghantar

(kabel) ke multimeter dan beban untuk mengetahui besarnya tegangan dan arus

yang terjadi pada setiap pembebanan. Untuk mengetahui tegangan rangkaian pada

multimeter pengukur disusun secara parallel sedangkan untuk mengetahui arus,

pengukur disusun secara seri.

25

Saat pembebanan, akan terjadi gaya pada lengan ayun, yang basarnya akan

berubah-ubah sesuai dengan beban yang terjadi dan kecepatan angin yang terjadi.

Pengubahan beban dilakukan pada panel lampu dengan memindah panel lampu

pada posisi ON secara berurutan sesuai dengan kebutuhan, yaitu dari 8-220 watt

dengan penambahn kelipatan 8 watt. Sedangkan untuk megubah kecepatan angin

yaitu dengan mengubah jarak antara wind tunnel dengan blower, semakin jauh

jaraknya maka semakin kecil kecepatan anginya.

Gaya yang terjadi pada lengan ayun dapat diketahui dengan membaca pada

timbangan, karena saat terjadi gaya pada lengan ayun berarti lengan ayun akan

berputar searah putran kincir dan menarik timbangan pegas yang dihubungkan

dengan tali yang terpasang pada lengan ayun.

3.5. Analisa Data

Data yang diambil dari percobaan ini adalah sebagai berikut :

a. Putaran poros kincir yang dihasilkan ( n ) diukur dengan Tachometer.

b. Tegangan ( LV ) dan Arus ( LI ) listrik pada Lampu.

c. Kecepatan angin ( v ) yang digunakan didapat dari pengukuran

Anemometer yang diletakan didepan Wind Tunnel.

d. Torsi ( T ) yang diperoleh dari persamaan ( T=Fxr )

e. Daya yang tersedia ( Pin ) diperoleh dari persamaan ( 3..6,0 vAPin )

f. Daya output poros ( Pout ) yang diperoleh dengan persamaan

Txnxx 2( )/60

26

g. Tip speed ratio yang diperoleh dengan persamaan (λ = v

nD

.60

..)

h. Koefisien daya ( Cp ) yang diperoleh dengan persamaan (Cp=Pout

Pin

x100%)

i. Dimensi kincir adalah sebagai berikut

Diameter kincir = 0,8 m

Jari-jari lengan = 0,25 m

Tinggi kincir = 0,5 m

3.6. Langkah Penelitian

a. Menyiapkan peralatan

b. Merakit komponen-komponen kincir angin savonius dengan jumlah sudu

sesuai dengan variasinya, dimulai dengan sudu 2.

c. Memasang kincir angin savonius ke dalam Wind Tunnel.

d. Didepan kincir angin savonius dipasang Anemometer untuk mengetahui

besar angin yang ada dalam Wind Tunnel.

e. Merangkai kabel keluaran dari generator ke multimeter serta beban atau

lampu, sehingga didapat tegangan dan arus yang dapat dibaca pada

multimeter.

f. Memasang timbanga yang dihubungkan ke lengan ayun dengan tali,

pastikan antara tali dan lengan ayun tegak lurus.

g. Setelah semua siap, hidupkan blower untuk menghembuskan angin

masuk ke dalam Wind Tunnel.

27

h. Ukur kecepatan angin yang diperlukan dengan mengatur jarak antara

wind tunnel dengan blower, semakin jauh jarak antara wind tunnel

dengan blower maka akan semakin kecil kecepatan angin yang masuk

wind tunnel.

i. Setelah kincir berputar dengan kecepatan yang setabil maka nyalakan

lampu hingga variasi ke 27 secara bertahap. Catat tegangan dan arus,

kecepatan angin, kecepatan poros kincir, serta gaya yang terjadi pada

setiap pembebanan lampu.

j. Setelah semua data didapat, matikan semua beban.

k. Matikan blower.

l. Mengganti jumlah sudu dengan variasi selanjutya

m. Mengulangi percobaan diatas hingga semua data dari masing-masing

variasi jumlah sudu didapat.(variasi jumlah sudu yaitu 2 sudu, 9 sudu

dan 9 sudu dengan offerlap 10 cm)

28

BAB IV

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Persamaan Dan Data Penelitian

Unjuk kerja kincir angin savonius ini dapat dilihat berdasarkan hasil

pengukuran dan hasil perhitungan. Pengukuran yang dilakukan menggunakan

variasi jumlah sudu yaitu 2 sudu dan 9 sudu serta sudu 9 dengan celah 10 cm;

lima variasi kecepatan angin yaitu 7 s

m , 6 s

m , 5 s

m , 4 s

m , dan 3 s

m ; serta

variasi beban yaitu 8-220 watt dengan penambahan kelipatan 8 watt.

4.1.1. Persamaan Yang Digunakan

a. Daya angin yang tersedia

Pin = 0,6×A×v3 …… (Watt)

b. Torsi

T = F × r ……(Nm)

c. Daya output dari poros

Pout = 2×π×n×T

60…… (Watt)

d. Tip speed ratio

𝜆 = π × D × n

60 × v∞

e. Koefisien daya (Cp)

Cp = Pout

Pin×100%

29

4.1.2 Data Penelitian

Data yang diperoleh dari penelitian dengan variasi sudu dan

kecepatan angin sebagai berikut :

Tabel 4.1. Data penelitian sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata 7 s

m

No BEBAN TEGANGAN ARUS GAYA

KEC.

POROS

KEC.

ANGIN

Watt Volt Amper Newton RPM sm

1 8 5,20 0,38 1,70 194,30 6,32

2 16 4,20 0,67 1,49 189,40 6,57

3 24 3,80 0,91 1,80 179,30 6,39

4 32 3,40 1,12 1,89 175,50 6,49

5 40 3,00 1,23 2,03 171,90 6,31

6 48 3,10 1,26 2,16 174,50 6,35

7 56 3,10 1,23 2,25 169,90 6,39

8 64 2,90 1,35 2,34 165,30 6,27

9 72 2,70 1,44 2,43 167,20 6,71

10 80 2,50 1,48 2,43 163,10 6,28

11 88 2,20 1,5 2,43 151,80 6,15

12 96 2,20 1,5 2,52 162,60 6,38

13 104 2,20 1,49 2,52 167,10 6,31

14 112 2,20 1,48 2,52 162,40 6,40

15 120 2,20 1,52 2,52 156,70 6,21

16 128 2,00 1,5 2,52 162,50 6,57

17 136 2,10 1,54 2,52 159,30 6,30

18 144 2,10 1,57 2,61 160,40 6,40

19 152 2,00 1,55 2,61 157,40 6,19

20 160 2,00 1,56 2,61 158,30 6,28

21 168 2,00 1,59 2,61 152,60 6,15

22 176 2,10 1,63 2,61 161,30 6,55

23 184 2,10 1,62 2,88 155,30 6,22

24 192 2,00 1,59 2,79 156,20 6,27

25 200 2,00 1,61 2,88 161,60 6,39

26 208 2,00 1,62 2,79 155,80 6,35

27 220 2,00 1,64 2,88 160,20 6,40

30


m


KEC.

POROS

KEC.

ANGIN


1 8 4,60 0,36 1,31 180,30 6,06

2 16 4,00 0,66 1,53 170,60 5,93

3 24 3,40 0,87 1,80 166,30 6,18

4 32 3,00 1,04 2,03 162,60 5,97

5 40 2,60 1,17 2,16 160,20 6,08

6 48 2,20 1,11 2,25 159,80 5,91

7 56 2,60 1,13 2,25 157,30 5,81

8 64 2,40 1,22 2,34 159,20 6,09

9 72 2,20 1,31 2,34 155,10 6,07

10 80 2,10 1,32 2,43 150,50 6,04

11 88 2,00 1,36 2,43 150,10 6,00

12 96 2,00 1,39 2,43 148,10 5,98

13 104 2,00 1,40 2,43 147,50 5,83

14 112 2,00 1,40 2,43 149,70 6,02

15 120 2,00 1,38 2,43 146,70 5,86

16 128 2,00 1,43 2,48 150,30 5,95

17 136 1,90 1,44 2,43 144,90 5,90

18 144 1,90 1,35 2,52 148,90 6,07

19 152 1,90 1,39 2,52 143,30 6,09

20 160 1,90 1,42 2,52 142,60 5,91

21 168 1,90 1,40 2,61 142,40 5,95

22 176 1,80 1,42 2,43 141,10 5,95

23 184 1,80 1,41 2,48 142,50 5,93

24 192 1,80 1,47 2,52 140,90 6,07

25 200 1,80 1,49 2,52 140,80 6,03

26 208 1,80 1,48 2,61 144,10 6,16

27 220 1,80 1,49 2,70 147,10 6,16

31


m


KEC.

POROS

KEC.

ANGIN


1 8 3,20 0,31 1,44 130,90 4,96

2 16 2,60 0,55 1,71 129,80 5,20

3 24 2,20 0,72 1,80 128,50 5,09

4 32 2,00 0,84 1,89 122,00 4,99

5 40 1,90 0,84 1,89 118,40 4,89

6 48 1,80 0,90 1,94 119,60 5,07

7 56 1,70 0,93 1,98 116,50 5,12

8 64 1,60 0,94 2,03 116,10 5,05

9 72 1,50 0,95 2,03 112,60 5,05

10 80 1,50 0,95 2,25 110,50 5,00

11 88 1,40 0,95 2,07 107,40 5,03

12 96 1,40 0,99 2,03 100,90 5,00

13 104 1,40 0,97 2,07 100,50 4,92

14 112 1,30 0,99 2,03 107,80 5,03

15 120 1,30 0,96 2,07 106,10 5,02

16 128 1,20 0,93 2,07 103,20 4,93

17 136 1,30 0,96 2,07 106,70 5,02

18 144 1,30 0,98 2,07 105,10 5,01

19 152 1,20 0,93 2,07 102,80 4,96

20 160 1,20 0,98 2,07 106,10 5,06

21 168 1,20 0,96 2,12 103,50 5,04

22 176 1,20 0,96 2,07 103,70 5,02

23 184 1,20 0,97 2,07 108,50 5,12

24 192 1,20 0,98 2,07 102,60 4,98

25 200 1,00 0,93 2,07 99,82 4,89

26 208 1,00 0,98 2,03 99,50 4,87

27 220 1,00 0,90 2,03 92,26 4,74

32


m


KEC.

POROS

KEC.

ANGIN


1 8 2,20 0,28 2,22 104,30 4,30

2 16 1,60 0,47 1,35 96,16 4,32

3 24 1,20 0,57 1,35 89,49 4,18

4 32 1,30 0,62 1,44 91,22 4,25

5 40 1,10 0,63 1,44 89,24 4,24

6 48 1,00 0,63 1,44 81,24 4,19

7 56 1,00 0,63 1,53 85,12 4,16

8 64 1,00 0,65 1,53 81,70 4,22

9 72 1,00 0,68 1,53 84,36 4,32

10 80 0,90 0,63 1,53 77,37 4,21

11 88 0,90 0,64 1,58 82,82 4,28

12 96 0,90 0,67 1,58 84,95 4,28

13 104 0,90 0,68 1,58 79,44 4,23

14 112 0,80 0,68 1,58 82,48 4,25

15 120 0,80 0,66 1,58 77,33 4,33

16 128 0,90 0,66 1,53 82,77 4,23

17 136 0,80 0,67 1,58 77,80 4,18

18 144 0,80 0,66 1,58 78,17 4,17

19 152 0,60 0,53 1,58 68,33 4,18

20 160 0,90 0,70 1,58 82,56 4,22

21 168 0,80 0,69 1,58 84,02 4,32

22 176 0,80 0,69 1,58 77,44 4,27

23 184 0,80 0,70 1,58 83,20 4,32

24 192 0,80 0,73 1,58 79,05 4,23

25 200 0,90 0,72 1,58 85,96 4,26

26 208 0,80 0,67 1,58 81,69 3,91

27 220 0,90 0,70 1,62 80,29 4,27

33


m


KEC.

POROS

KEC.

ANGIN


1 8 0,60 0,18 1,08 50,12 3,20

2 16 0,50 0,24 1,13 48,29 3,27

3 24 0,40 0,25 1,13 49,81 3,16

4 32 0,40 0,27 1,13 46,95 3,21

5 40 0,40 0,28 1,17 51,72 3,23

6 48 0,20 0,23 1,17 42,81 3,23

7 56 0,30 0,26 1,17 48,59 3,09

8 64 0,30 0,25 1,17 44,85 3,13

9 72 0,20 0,23 1,17 37,64 3,16

10 80 0,20 0,27 1,13 43,37 3,09

11 88 0,20 0,24 1,17 41,03 3,24

12 96 0,20 0,25 1,17 41,09 3,16

13 104 0,10 0,20 1,13 35,14 3,09

14 112 0,20 0,16 1,08 41,53 3,23

15 120 0,20 0,22 1,08 37,06 3,15

16 128 0,20 0,25 1,08 39,14 3,25

17 136 0,20 0,30 1,13 45,16 3,33

18 144 0,20 0,28 1,17 42,15 3,19

19 152 0,20 0,29 1,17 41,34 3,13

20 160 0,20 0,25 1,17 43,17 3,32

21 168 0,20 0,23 1,17 41,46 3,16

22 176 0,20 0,27 1,13 41,13 3,21

23 184 0,20 0,25 1,13 42,02 3,23

24 192 0,20 0,28 1,08 41,84 3,31

25 200 0,10 0,30 1,13 40,65 3,25

26 208 0,10 0,29 1,17 40,34 3,42

27 220 0,10 0,26 1,17 41,16 3,26

34


m

No BEBAN TEGANAN ARUS GAYA

KEC.

POROS

KEEC.

ANGIN


1 8 0.1 0.02 1.08 7.80 7.16

2 16 0.1 0.02 1.13 6.76 6.86

3 24 0.1 0.05 1.08 5.72 6.71

4 32 0.1 0.03 1.17 5.70 6.7

5 40 0.1 0.03 0.99 5.38 6.67

6 48 0.1 0.03 1.17 4.78 6.43

35

Tabel 4.7. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan angin

rata-rata 7 s

m


KEC.

POROS

KEC.

ANGIN

Watt Volt Amper Newton RPM s

m

1 8 2,80 0,30 1,44 125,70 6,20

2 16 2,20 0,53 1,53 119,40 6,47

3 24 1,60 0,67 1,62 110,60 6,19

4 32 1,40 0,75 1,62 109,60 6,37

5 40 1,40 0,82 1,71 107,60 6,40

6 48 1,40 0,85 1,71 108,20 6,22

7 56 1,40 0,86 1,71 118,30 6,43

8 64 1,20 0,85 1,80 109,40 6,26

9 72 1,10 0,93 1,80 106,40 6,19

10 80 1,00 0,87 1,80 106,20 6,31

11 88 1,00 0,93 1,80 106,30 6,64

12 96 1,00 0,92 1,98 104,70 6,40

13 104 1,00 0,93 1,98 108,50 6,52

14 112 0,90 0,97 1,98 103,80 6,11

15 120 0,90 0,92 1,98 105,20 6,19

16 128 0,90 0,93 1,98 106,20 6,16

17 136 0,80 0,92 1,98 102,30 6,54

18 144 0,80 0,90 1,98 104,70 6,42

19 152 0,80 0,95 1,98 107,10 6,27

20 160 0,80 1,01 2,07 113,30 6,13

21 168 0,80 0,96 2,07 107,10 6,24

22 176 0,80 0,97 2,07 108,50 6,51

23 184 0,80 0,96 2,07 101,30 6,30

24 192 0,70 0,98 2,07 105,70 6,35

25 200 0,70 0,95 2,07 102,60 6,33

26 208 0,70 0,97 2,16 106,90 6,51

27 220 0,60 1,01 2,16 105,50 6,41

36


rata-rata 6 s

m


KEC.

POROS

KEC.

ANGIN


m

1 8 2,60 0,29 1,44 114,40 6,15

2 16 2,00 0,49 1,53 99,37 6,02

3 24 1,80 0,63 1,62 93,37 6,00

4 32 1,60 0,71 1,71 100,70 6,07

5 40 1,60 0,74 1,80 94,72 6,02

6 48 1,70 0,78 1,80 100,30 6,11

7 56 1,60 0,75 1,80 96,36 6,08

8 64 1,60 0,79 1,80 102,10 6,11

9 72 1,60 0,79 1,80 98,24 6,09

10 80 1,60 0,80 1,80 100,20 6,17

11 88 1,50 0,79 1,89 100,40 6,00

12 96 1,60 0,82 1,89 100,70 5,97

13 104 1,50 0,83 1,89 100,80 6,18

14 112 1,50 0,78 1,89 91,93 6,29

15 120 1,40 0,84 1,89 99,25 6,26

16 128 1,40 0,81 1,89 98,91 6,12

17 136 1,30 0,77 1,89 92,96 5,87

18 144 1,40 0,85 1,89 100,60 6,03

19 152 1,40 0,85 1,89 99,45 5,94

20 160 1,30 0,77 1,89 93,91 5,85

21 168 1,30 0,80 1,89 93,62 5,91

22 176 1,30 0,78 1,98 92,76 5,90

23 184 1,30 0,80 1,98 95,29 6,17

24 192 1,30 0,79 1,98 95,25 6,01

25 200 1,40 0,82 1,98 96,39 5,91

26 208 1,40 0,86 1,98 99,89 5,94

27 220 1,40 0,85 1,98 95,87 5,87

37


rata-rata 5 s

m


KEC.

POROS

KEC.

ANGIN


m

1 8 1,70 0,24 1,35 77,14 4,97

2 16 1,30 0,38 1,44 76,37 5,14

3 24 1,20 0,47 1,53 76,17 4,95

4 32 1,20 0,51 1,58 73,51 4,99

5 40 1,10 0,50 1,58 72,11 5,06

6 48 1,10 0,51 1,58 71,36 5,17

7 56 1,10 0,52 1,58 75,61 5,28

8 64 1,00 0,48 1,58 70,03 4,95

9 72 1,00 0,46 1,58 66,61 5,17

10 80 1,10 0,52 1,58 73,39 5,12

11 88 1,00 0,53 1,58 71,55 5,18

12 96 0,80 0,55 1,58 74,15 5,09

13 104 0,90 0,56 1,58 74,57 5,20

14 112 0,80 0,54 1,58 70,38 5,13

15 120 0,70 0,56 1,58 73,31 5,06

16 128 0,70 0,52 1,58 68,22 5,11

17 136 0,70 0,53 1,58 70,99 5,11

18 144 0,80 0,58 1,58 70,12 5,00

19 152 0,80 0,56 1,62 68,82 5,07

20 160 0,80 0,56 1,62 71,62 5,11

21 168 0,75 0,60 1,62 70,89 5,23

22 176 0,75 0,61 1,62 72,92 5,19

23 184 0,75 0,61 1,62 73,38 4,98

24 192 0,60 0,62 1,62 74,30 5,18

25 200 0,60 0,60 1,62 71,71 5,02

26 208 0,60 0,60 1,62 68,00 4,87

27 220 0,60 0,59 1,62 69,88 4,98

38

Tabel 4.10. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan

angin rata-rata 4 s

m


KEC.

POROS

KEC.

ANGIN


m

1 8 0,80 0,18 1,35 55,26 4,30

2 16 0,60 0,23 1,35 46,25 4,36

3 24 0,60 0,25 1,35 47,69 4,29

4 32 0,60 0,25 1,35 46,35 4,17

5 40 0,60 0,22 1,35 47,03 4,13

6 48 0,60 0,22 1,35 46,70 4,25

7 56 0,60 0,22 1,35 45,12 4,27

8 64 0,60 0,23 1,35 45,95 4,26

9 72 0,55 0,26 1,35 47,47 4,36

10 80 0,55 0,25 1,40 45,61 4,13

11 88 0,55 0,26 1,40 44,87 4,12

12 96 0,50 0,25 1,40 43,57 4,32

13 104 0,50 0,26 1,40 44,19 4,10

14 112 0,50 0,27 1,40 47,54 4,18

15 120 0,50 0,29 1,40 46,21 4,40

16 128 0,50 0,27 1,40 42,06 4,29

17 136 0,45 0,28 1,40 42,92 4,09

18 144 0,50 0,29 1,40 43,85 4,25

19 152 0,45 0,27 1,40 41,84 4,23

20 160 0,50 0,32 1,40 46,30 4,25

21 168 0,50 0,32 1,44 47,90 4,24

22 176 0,50 0,31 1,44 44,25 4,15

23 184 0,50 0,28 1,44 46,06 4,18

24 192 0,50 0,33 1,44 45,66 4,17

25 200 0,45 0,29 1,44 41,63 4,20

26 208 0,45 0,29 1,44 42,46 4,08

27 220 0,45 0,30 1,44 42,59 4,10

39

Tabel 4.11. Data penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan

angin rata-rata 3 s

m


KEC.

POROS

KEC.

ANGIN


m

1 8 0,45 0,05 1,17 20,42 3,25

2 16 0,40 0,05 1,17 21,01 3,40

3 24 0,40 0,06 1,17 23,68 3,41

4 32 0,25 0,08 1,22 21,35 3,36

5 40 0,20 0,08 1,22 19,73 3,37

6 48 0,20 0,08 1,22 19,37 3,20

7 56 0,20 0,08 1,22 20,32 3,30

8 64 0,20 0,08 1,26 21,08 3,23

9 72 0,15 0,09 1,26 20,14 3,28

10 80 0,15 0,08 1,22 19,65 3,24

11 88 0,15 0,09 1,26 22,00 3,19

12 96 0,15 0,08 1,26 19,98 3,12

13 104 0,15 0,07 1,26 19,59 3,15

14 112 0,10 0,07 1,26 19,45 3,33

15 120 0,10 0,08 1,26 19,69 3,22

16 128 0,10 0,08 1,26 18,89 3,03

17 136 0,10 0,09 1,26 19,97 3,26

18 144 0,10 0,09 1,26 19,82 3,35

19 152 0,10 0,09 1,26 18,13 3,26

20 160 0,10 0,09 1,26 19,35 3,33

21 168 0,10 0,09 1,26 19,16 3,42

22 176 0,10 0,09 1,26 19,24 3,15

23 184 0,10 0,09 1,26 19,56 3,35

24 192 0,10 0,10 1,26 19,32 3,26

25 200 0,10 0,10 1,26 19,57 3,24

26 208 0,10 0,10 1,26 19,47 3,13

27 220 0,10 0,10 1,26 19,66 3,25

40

4.2. Pengolahan Data Dan Perhitungan Data

4.2.1. Luas Penampang Kincir

A = D × t

Dengan : A = luas penampang kincir (m2 )

D = diameter kincir (m)

t = tinggi kincir (m)

A = 0,8m x 0,5m = 0,4 m 2

4.2.2. Daya Yang Dihasilkan Angin

Pin = 0,6 × A × v3

Dengan : Pin= daya angin, (watt)

A = luas penampang kincir (m 2 )

v3 = kecepatan angina (

sm )

Pin = 0,6 x 0,4 x 6,323 = 60,58 watt

4.2.3. Torsi Pada Poros

T = F × r

Dengan : T = torsi poros (Nm)

r = panjang lengan ayun pada transmisi (m)

= 0,25 m

F = gaya (N)

T = 1,70 x 0,25 = 0,43 Nm

41

4.2.4. Daya yang dihasilkan kincir (Pout)

Pout = 2×π×n×T

60

Dengan: Pout = daya output poros (watt)

n = kecepatan poros ( rpm )

T = torsi ( Nm)

Pout = 2 × π × 194,30 × 0,43

60

= 8,64 watt

4.2.5. Menghitung TSR (tip speed ratio)

𝜆 = π × D × n

60 × v∞

Dengan : λ = tip speed ratio

D = diameter kincir (m)

n = kecepatan poros(rpm)

𝜆 = π × 0,8 × 194,30

60 × 6,32= 1,29

4.2.6. Menghitung Cp (Koefisien Daya Kincir)

Cp = Pout

Pin×100%

Dengan : Cp = Koefisien Daya Kincir

Pout = Daya Yang dihasilkan oleh Kincir

Pin = Daya Teoritis

Cp= 8,64

60,58×100% = 14,27%

42

4.3. Data Hasil Perhitungan

Dengan menggunakan persamaan diatas maka didapat data hasil perhitungan

sebagai berikut :

Tabel 4.12. Hasil perhitungan sudu 2 dan kecepatan angin rata-rata 7 s

m

No Pin TORSI Pout

TIP SPEED

RATIO

KOEFISIEN

DAYA

Watt Nm Watt tsr Cp %

1 60,58 0,43 8,64 1,29 14,27

2 68,06 0,37 7,38 1,21 10,85

3 62,62 0,45 8,45 1,17 13,49

4 65,61 0,47 8,68 1,13 13,23

5 60,30 0,51 9,13 1,14 15,14

6 61,45 0,54 9,86 1,15 16,05

7 62,62 0,56 10,00 1,11 15,97

8 59,16 0,59 10,12 1,10 17,11

9 72,51 0,61 10,63 1,04 14,66

10 59,44 0,61 10,37 1,09 17,45

11 55,83 0,61 9,65 1,03 17,29

12 62,33 0,63 10,72 1,07 17,20

13 60,30 0,63 11,02 1,11 18,27

14 62,91 0,63 10,71 1,06 17,02

15 57,48 0,63 10,33 1,06 17,98

16 68,06 0,63 10,72 1,04 15,74

17 60,01 0,63 10,50 1,06 17,50

18 62,91 0,65 10,95 1,05 17,41

19 56,92 0,65 10,75 1,06 18,88

20 59,44 0,65 10,81 1,06 18,19

21 55,83 0,65 10,42 1,04 18,67

22 67,44 0,65 11,02 1,03 16,33

23 57,75 0,72 11,70 1,05 20,26

24 59,16 0,70 11,40 1,04 19,28

25 62,62 0,72 12,18 1,06 19,45

26 61,45 0,70 11,37 1,03 18,51

27 62,91 0,72 12,07 1,05 19,19

43

Tabel 4.13. Hasil perhitungan sudu 2 dengan kecepatan angin rata-rata 6

sm

No Pin TORSI Pout TIP SPEED RATIO

KOEFISIEN

DAYA


1 53,41 0,33 6,18 1,25 11,57

2 50,05 0,38 6,83 1,20 13,65

3 56,65 0,45 7,83 1,13 13,83

4 51,07 0,51 8,64 1,14 16,91

5 53,94 0,54 9,05 1,10 16,79

6 49,54 0,56 9,41 1,13 18,99

7 47,07 0,56 9,26 1,13 19,68

8 54,21 0,59 9,75 1,09 17,98

9 53,68 0,59 9,50 1,07 17,69

10 52,88 0,61 9,57 1,04 18,10

11 51,84 0,61 9,54 1,05 18,41

12 51,32 0,61 9,42 1,04 18,35

13 47,56 0,61 9,38 1,06 19,72

14 52,36 0,61 9,52 1,04 18,18

15 48,30 0,61 9,33 1,05 19,31

16 50,55 0,62 9,75 1,06 19,29

17 49,29 0,61 9,21 1,03 18,69

18 53,68 0,63 9,82 1,03 18,29

19 54,21 0,63 9,45 0,99 17,43

20 49,54 0,63 9,40 1,01 18,98

21 50,55 0,65 9,73 1,00 19,24

22 50,55 0,61 8,97 0,99 17,75

23 50,05 0,62 9,25 1,01 18,48

24 53,68 0,63 9,29 0,97 17,31

25 52,62 0,63 9,28 0,98 17,64

26 56,10 0,65 9,84 0,98 17,54

27 56,10 0,68 10,39 1,00 18,53

44


sm

No Pin TORSI Pout

TIP SPEED

RATIO

KOEFISIEN

DAYA


1 29,29 0,36 4,93 1,10 16,84

2 33,75 0,43 5,81 1,05 17,21

3 31,65 0,45 6,05 1,06 19,12

4 29,82 0,47 6,03 1,02 20,23

5 28,06 0,47 5,86 1,01 20,87

6 31,28 0,49 6,07 0,99 19,41

7 32,21 0,50 6,04 0,95 18,74

8 30,91 0,51 6,17 0,96 19,95

9 30,91 0,51 5,98 0,93 19,35

10 30,00 0,56 6,51 0,93 21,69

11 30,54 0,52 5,82 0,89 19,05

12 30,00 0,51 5,36 0,84 17,87

13 28,58 0,52 5,44 0,86 19,04

14 30,54 0,51 5,73 0,90 18,75

15 30,36 0,52 5,75 0,88 18,93

16 28,76 0,52 5,59 0,88 19,44

17 30,36 0,52 5,78 0,89 19,04

18 30,18 0,52 5,69 0,88 18,86

19 29,29 0,52 5,57 0,87 19,01

20 31,09 0,52 5,75 0,88 18,48

21 30,73 0,53 5,74 0,86 18,69

22 30,36 0,52 5,62 0,86 18,50

23 32,21 0,52 5,88 0,89 18,24

24 29,64 0,52 5,56 0,86 18,75

25 28,06 0,52 5,41 0,85 19,27

26 27,72 0,51 5,29 0,86 19,07

27 25,56 0,51 4,90 0,81 19,17

45


sm

No Pin TORSI Pout

TIP SPEED

RATIO

KOEFISIEN

DAYA


1 19,08 0,31 3,33 1,02 17,45

2 19,35 0,34 3,40 0,93 17,56

3 17,53 0,34 3,16 0,90 18,04

4 18,42 0,36 3,44 0,90 18,66

5 18,29 0,36 3,36 0,88 18,38

6 17,65 0,36 3,06 0,81 17,34

7 17,28 0,38 3,41 0,86 19,72

8 18,04 0,38 3,27 0,81 18,13

9 19,35 0,38 3,38 0,82 17,45

10 17,91 0,38 3,10 0,77 17,30

11 18,82 0,40 3,42 0,81 18,20

12 18,82 0,40 3,51 0,83 18,66

13 18,16 0,40 3,28 0,79 18,08

14 18,42 0,40 3,41 0,81 18,51

15 19,48 0,40 3,20 0,75 16,41

16 18,16 0,38 3,31 0,82 18,24

17 17,53 0,40 3,22 0,78 18,35

18 17,40 0,40 3,23 0,78 18,57

19 17,53 0,40 2,82 0,68 16,12

20 18,04 0,40 3,41 0,82 18,92

21 19,35 0,40 3,47 0,81 17,95

22 18,69 0,40 3,20 0,76 17,13

23 19,35 0,40 3,44 0,81 17,78

24 18,16 0,40 3,27 0,78 17,99

25 18,55 0,40 3,55 0,84 19,15

26 14,35 0,40 3,38 0,87 23,54

27 18,69 0,41 3,40 0,79 18,22

46


sm

No Pin TORSI Pout

TIP SPEED

RATIO

KOEFISIEN

DAYA


1 7,86 0,27 1,42 0,66 18,01

2 8,39 0,28 1,43 0,62 17,01

3 7,57 0,28 1,47 0,66 19,45

4 7,94 0,28 1,39 0,61 17,49

5 8,09 0,29 1,58 0,67 19,58

6 8,09 0,29 1,31 0,55 16,21

7 7,08 0,29 1,49 0,66 21,01

8 7,36 0,29 1,37 0,60 18,66

9 7,57 0,29 1,15 0,50 15,22

10 7,08 0,28 1,28 0,59 18,11

11 8,16 0,29 1,26 0,53 15,39

12 7,57 0,29 1,26 0,54 16,61

13 7,08 0,28 1,04 0,48 14,67

14 8,09 0,27 1,17 0,54 14,51

15 7,50 0,27 1,05 0,49 13,96

16 8,24 0,27 1,11 0,50 13,43

17 8,86 0,28 1,34 0,57 15,07

18 7,79 0,29 1,29 0,55 16,56

19 7,36 0,29 1,27 0,55 17,20

20 8,78 0,29 1,32 0,54 15,05

21 7,57 0,29 1,27 0,55 16,76

22 7,94 0,28 1,22 0,54 15,32

23 8,09 0,28 1,24 0,54 15,36

24 8,70 0,27 1,18 0,53 13,59

25 8,24 0,28 1,20 0,52 14,59

26 9,60 0,29 1,24 0,49 12,86

27 8,32 0,29 1,26 0,53 15,15

47

Tabel 4.17. Hasil penelitian sudu 9 dengan kecepatan angin rata-rata 7

sm

No Pin TORSI Pout

TIP SPEED

RATIO

KOEFISIEN

DAYA


1 88.09 0.27 0.22 0.045 0.25

2 77.47 0.28 0.19 0.041 0.25

3 72.50 0.27 0.16 0.035 0.22

4 72.18 0.29 0.17 0.035 0.24

5 71.21 0.24 0.13 0.033 0.19

6 63.80 0.29 0.14 0.031 0.22

48

Tabel 4.18. Hasil penelitian sudu 9 dengan celah 10cm dan kecepatan

angin rata-rata 7 s

m

No Pin TORSI Pout

TIP SPEED

RATIO

KOEFISIEN

DAYA


1 57,20 0,36 4,74 0,849 8,28

2 65,00 0,38 4,78 0,773 7,35

3 56,92 0,41 4,69 0,748 8,24

4 62,03 0,41 4,65 0,720 7,49

5 62,91 0,43 4,81 0,704 7,65

6 57,75 0,43 4,84 0,728 8,38

7 63,80 0,43 5,29 0,770 8,30

8 58,88 0,45 5,15 0,732 8,75

9 56,92 0,45 5,01 0,720 8,80

10 60,30 0,45 5,00 0,705 8,30

11 70,26 0,45 5,01 0,670 7,13

12 62,91 0,50 5,42 0,685 8,62

13 66,52 0,50 5,62 0,697 8,45

14 54,74 0,50 5,38 0,711 9,82

15 56,92 0,50 5,45 0,712 9,58

16 56,10 0,50 5,50 0,722 9,81

17 67,13 0,50 5,30 0,655 7,89

18 63,51 0,50 5,42 0,683 8,54

19 59,16 0,50 5,55 0,715 9,38

20 55,28 0,52 6,14 0,774 11,10

21 58,31 0,52 5,80 0,719 9,95

22 66,21 0,52 5,88 0,698 8,88

23 60,01 0,52 5,49 0,673 9,14

24 61,45 0,52 5,73 0,697 9,32

25 60,87 0,52 5,56 0,679 9,13

26 66,21 0,54 6,04 0,687 9,12

27 63,21 0,54 5,96 0,689 9,43

49


angin rata-rata 6 s

m

No Pin TORSI Pout

TIP SPEED

RATIO

KOEFISIEN

DAYA


1 55,83 0,36 4,31 0,779 7,72

2 52,36 0,38 3,98 0,691 7,60

3 51,84 0,41 3,96 0,652 7,63

4 53,68 0,43 4,51 0,695 8,39

5 52,36 0,45 4,46 0,659 8,52

6 54,74 0,45 4,72 0,687 8,63

7 53,94 0,45 4,54 0,664 8,41

8 54,74 0,45 4,81 0,700 8,78

9 54,21 0,45 4,63 0,675 8,54

10 56,37 0,45 4,72 0,680 8,37

11 51,84 0,47 4,97 0,701 9,58

12 51,07 0,47 4,98 0,706 9,75

13 56,65 0,47 4,99 0,683 8,80

14 59,73 0,47 4,55 0,612 7,61

15 58,88 0,47 4,91 0,664 8,34

16 55,01 0,47 4,89 0,677 8,89

17 48,54 0,47 4,60 0,663 9,47

18 52,62 0,47 4,98 0,698 9,45

19 50,30 0,47 4,92 0,701 9,78

20 48,05 0,47 4,64 0,672 9,67

21 49,54 0,47 4,63 0,663 9,35

22 49,29 0,50 4,81 0,658 9,75

23 56,37 0,50 4,94 0,647 8,76

24 52,10 0,50 4,93 0,664 9,47

25 49,54 0,50 4,99 0,683 10,08

26 50,30 0,50 5,18 0,704 10,29

27 48,54 0,50 4,97 0,684 10,23

50


angin rata-rata 5 s

m

No Pin TORSI Pout

TIP SPEED

RATIO

KOEFISIEN

DAYA


1 29,46 0,34 2,72 0,650 9,25

2 32,59 0,36 2,88 0,622 8,83

3 29,11 0,38 3,05 0,644 10,48

4 29,82 0,39 3,03 0,617 10,16

5 31,09 0,39 2,97 0,597 9,56

6 33,17 0,39 2,94 0,578 8,87

7 35,33 0,39 3,12 0,600 8,82

8 29,11 0,39 2,89 0,592 9,91

9 33,17 0,39 2,75 0,539 8,28

10 32,21 0,39 3,02 0,600 9,39

11 33,36 0,39 2,95 0,578 8,84

12 31,65 0,39 3,06 0,610 9,66

13 33,75 0,39 3,07 0,600 9,11

14 32,40 0,39 2,90 0,574 8,95

15 31,09 0,39 3,02 0,607 9,72

16 32,02 0,39 2,81 0,559 8,78

17 32,02 0,39 2,93 0,582 9,14

18 30,00 0,39 2,89 0,587 9,63

19 31,28 0,41 2,92 0,568 9,33

20 32,02 0,41 3,04 0,587 9,48

21 34,33 0,41 3,01 0,567 8,75

22 33,55 0,41 3,09 0,588 9,21

23 29,64 0,41 3,11 0,617 10,49

24 33,36 0,41 3,15 0,601 9,44

25 30,36 0,41 3,04 0,598 10,01

26 27,72 0,41 2,88 0,585 10,40

27 29,64 0,41 2,96 0,587 9,99

51


angin rata-rata 4 s

m

No Pin TORSI Pout

TIP SPEED

RATIO

KOEFISIEN

DAYA


1 19,08 0,34 1,95 0,538 10,23

2 19,89 0,34 1,63 0,444 8,21

3 18,95 0,34 1,68 0,465 8,89

4 17,40 0,34 1,64 0,465 9,41

5 16,91 0,34 1,66 0,477 9,83

6 18,42 0,34 1,65 0,460 8,95

7 18,69 0,34 1,59 0,442 8,53

8 18,55 0,34 1,62 0,452 8,75

9 19,89 0,34 1,68 0,456 8,43

10 16,91 0,35 1,66 0,462 9,85

11 16,78 0,35 1,64 0,456 9,76

12 19,35 0,35 1,59 0,422 8,22

13 16,54 0,35 1,61 0,451 9,75

14 17,53 0,35 1,74 0,476 9,90

15 20,44 0,35 1,69 0,440 8,25

16 18,95 0,35 1,54 0,410 8,10

17 16,42 0,35 1,57 0,439 9,54

18 18,42 0,35 1,60 0,432 8,69

19 18,16 0,35 1,53 0,414 8,41

20 18,42 0,35 1,69 0,456 9,17

21 18,29 0,36 1,80 0,473 9,87

22 17,15 0,36 1,67 0,446 9,72

23 17,53 0,36 1,74 0,461 9,90

24 17,40 0,36 1,72 0,458 9,89

25 17,78 0,36 1,57 0,415 8,82

26 16,30 0,36 1,60 0,436 9,82

27 16,54 0,36 1,60 0,435 9,70

52


angin rata-rata 3 s

m

No Pin TORSI Pout

TIP SPEED

RATIO

KOEFISIEN

DAYA


1 8,24 0,29 0,63 0,263 7,59

2 9,43 0,29 0,64 0,259 6,82

3 9,52 0,29 0,72 0,291 7,62

4 9,10 0,30 0,68 0,266 7,46

5 9,19 0,30 0,63 0,245 6,83

6 7,86 0,30 0,62 0,253 7,83

7 8,62 0,30 0,65 0,258 7,49

8 8,09 0,32 0,70 0,273 8,59

9 8,47 0,32 0,66 0,257 7,84

10 8,16 0,30 0,62 0,254 7,65

11 7,79 0,32 0,73 0,289 9,31

12 7,29 0,32 0,66 0,268 9,04

13 7,50 0,32 0,65 0,260 8,61

14 8,86 0,32 0,64 0,245 7,24

15 8,01 0,32 0,65 0,256 8,10

16 6,68 0,32 0,62 0,261 9,33

17 8,32 0,32 0,66 0,256 7,92

18 9,02 0,32 0,65 0,248 7,24

19 8,32 0,32 0,60 0,233 7,19

20 8,86 0,32 0,64 0,243 7,20

21 9,60 0,32 0,63 0,235 6,58

22 7,50 0,32 0,63 0,256 8,46

23 9,02 0,32 0,64 0,244 7,15

24 8,32 0,32 0,64 0,248 7,66

25 8,16 0,32 0,65 0,253 7,90

26 7,36 0,32 0,64 0,260 8,72

27 8,24 0,32 0,65 0,253 7,87

53

4.4. Grafik Dan Pembahasan

a) Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 2

Gambar 4.1. Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 2

Pada grafik diatas kincir angin savonius sudu 2 menghasilkan daya output

tertinggi sebesar 12,18 watt dan semakin besar kecepatan angin maka daya poros

semakin besar.

0

2

4

6

8

10

12

14

2 3 4 5 6 7 8

Pout

(wat

t)

Kec. Angin (m/s)

sudu 2

54

b) Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 9.

Gambar 4.2. Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 9



semakin besar.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

6.6 6.8 7 7.2

Pout

(wat

t)

Kec. Angin (m/s)

sudu 9

55

c) Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 9 dengan celah 10 cm.

Gambar 4.3. Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 9 dengan celah 10 cm



semakin besar.

0

1

2

3

4

5

6

7

2 3 4 5 6 7

Pout

(wat

t)

Kec. Angin (m/s)

Diagram Pout-Kec.Angin sudu 9 denagn celah 10 cm

sudu 9

dengan

celah 10 cm

56

d) Grafik hubungan Pout-kec.angin sudu 2 dan 9 serta sudu 9 dengan

celah 10cm

Gambar 4.4. Grafik perbandingan hubungan Pout-kec.angin sudu 2 dan 9

serta sudu 9 dengan celah 10cm

Pada grafik diatas dapat disimpulkan bahwa daya poros kincir dengan

jumlah sudu 2 lebih tinggi dari kincir dengan sudu 9 serta sudu 9 dengan celah

10cm.

0

2

4

6

8

10

12

14

2 3 4 5 6 7 8

Pout

(wat

t)

Kec. Angin (m/s)

sudu 2

sudu 9

sudu 9

dengan

celah 10

cm

57

e) Grafik hubungan Cp-tsr kincir savonius sudu 2

Gambar 4.5. Grafik hubungan Cp dan Tsr sudu 2

Pada grafik diatas unjuk kerja kincir angin savonius terbesar yaitu dengan

Cp 23,54 % pada Tsr 0,87 dan semakin besar Tsr maka koefisien daya pada kincir

cenderung semakin kecil hal ini disebabkan karena penurunan pada koefisien daya

setelah mencapai maksimum.

5

10

15

20

25

0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Cp %

tsr

sudu 2

58

f) Grafik hubungan Cp-tsr kincir savonius sudu 9

Gambar 4.6. Grafik hubungan Cp dan Tsr sudu 9

Pada ganbar diatas di ketahui bahwa unjuk kerja kincir angin savonius

terbesar yaitu dengan Cp 0,25 % pada Tsr 0,045. Bila dibandingkan dengan kincir

angin savonius sudu dua hasil yang didapat sangat jauh berbeda, hal ini

disebabkan selisih drag force sudu upwind dengan drag force sudu downwind

pada kincir angin dengan jumlah sudu 9 besarnya sama. Semakin besar Tsr maka

koefisien daya pada kincir cenderung semakin kecil setelah pencapaian

maksimum pada koefisien daya.

0.15

0.2

0.25

0.3

0.03 0.04 0.05

Cp %

tsr

sudu 9

59

g) Grafik hubungan Cp-tsr kincir savonius sudu 9 dengan celah 10cm.

Gambar 4.7. Grafik hubungan Cp dan Tsr sudu 9 dengan celah 10 cm

Pada ganbar diatas di ketahui bahwa unjuk kerja kincir angin savonius

terbesar yaitu dengan Cp 10,32 % pada Tsr 0,53. Bila dibandingkan dengan

Gambar 4.6. hasil yang didapat lebih besar dikarenakan adanya celah antar sudu

dimana aliran udara yang melewati celah membantu dorongan awal pada sudu

upwind dan semakin besar tsr maka koefisien daya pada kincir cenderung semakin

kecil setelah pencapaian maksimum pada koefisien daya.

6

8

10

12

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Cp %

tsr

sudu 9

dengan celah

10 cm

60

h) Diagram hubungan Cp-tsr kincir savonius sudu 2 dan 9 serta sudu 9

dengan celah 10cm.

Gambar 4.8. Grafik perbandingan hubungan Cp dan Tsr sudu 2 dan 9 serta

sudu 9 dengan celah 10 cm

Pada ganbar diatas di ketahui bahwa unjuk kerja kincir savonius sudu 2

lebih baik dari pada sudu 9 dan sudu 9 dengan celah 10cm. hal ini terjadi karena

koefisien drag dari sudu 2 lebih besar dibandingkan dengan sudu 9 maupun sudu

9 bercelah.

.

0

5

10

15

20

25

0 0.5 1 1.5

Cp %

tsr

sudu 2

sudu 9

sudu 9

dengan celah

10 cm

61

Gambar 4.9. Grafik Betz

Dari Gambar 4.9. diatas dapat dilihat bahwa hasil dari uji pada kincir angin

savonius hasilnya sudah mendekati dengan grafik Betz meskipun tidak tergambar

keseluruhan. Karena dalam pengujian terdapat kesalahan pengambilan data seperti

terlalu cepat mengambil data saat kincir belum stabil berputar. Kemudian

transmisi yang kurang baik karena rancangan yang kurang senter sering terjadi

slip antara puli dengan sabuk sehingga data yang diambil juga kurang baik. Saat

beban berupa lampu ditambah putaran kincir berubah akan tetapi hasil yang di

dapat tidak setabil atau berubah naik turun sebagai contoh saat beban ditambah

seharusnya arus yang mengalir juga ikut bertambah dan tegangan turun, tapi hasil

pencatatan didapat arus dan tegangan yang naik turun demikian juga kecepaan

anginnya.

Savonius

American multiblade

High Speed Propeller

Ideal Propeller

Dutch Four Arm

Darrieus

62

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Dari penelitian dan perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa :

a) Kincir angin Savonius dengan jumlah sudu 2 menghasilkan daya output

tertinggi sebesar 12,18 Watt pada kecepatan angin 6,39 m/s. Kincir

angin Savonius dengan jumlah sudu 9 menghasilkan daya output

tertinggi sebesar 0,22 Watt pada kecepatan angin 7,16 m/s. Kincir angin

Savonius dengan jumlah sudu 9 bercelah menghasilkan daya output

tertinggi sebesar 6,14 Watt pada kecepatan angin 6,13 m/s.

b) Kincir angin Savonius dengan jumlah sudu 2 menghasilkan efisiensi

paling tinggi sebesar 23,54%, yang pada Tsr 0,87. Kincir angin Savonius

dengan jumlah sudu 9 menghasilkan efisiensi paling tinggi sebesar

0,25%, pada Tsr 0,045, sedangkan kincir angin Savonius dengan jumlah

sudu 9 ber celah menghasilkan efisiensi paling tinggi sebesar 10,32%,

pada Tsr 0,53.

c) Semakin besar kecepatan angin, maka semakin tinggi daya output yang

dihasilkan.

d) Semakin besar TSR (Tip Speed Ratio), maka CP (koefisien daya)

cenderung semakin kecil. Hal ini disebabkan karena penurunan CP

setelah mencapai maksimum.

e) Jumlah sudu dan celah antar sudu pada kincir berpengaruh pada unjuk

kerja kincir.

63

5.2. Saran

Adapun saran untuk pihak yang akan mengembangkan penelitian pada

bidang ini adalah :

a) Bahan pembuatan sudu sebaiknya menggunakan bahan yang ringan, atau

sesuai dengan kecepatan angin supaya tidak mudah rusak dan bisa

berputar pada kecepatan angin yang kecil.

b) Untuk mendapatkan daya maksimal pada kincir dibutuhkan kecepatan

angin yang besar.

c) Sebaiknya dilakukan pengambilan data lebih banyak, agar hasilnya dapat

maksimal.

d) Sebaiknya perbandingan jumlah sudu dan jarak celah antar sudu lebih

bervariasi, agar hasilnya dapat maksimal.

64

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2000, Pusat Meteorologi Dan Geofisika, Jakatra.

Anwar, M. S., 2008, Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Angin Pada

Stasiun Pengisian Accu Mobil Listrik, Tugas Akhir, Politeknik

Elektronika Negeri Surabaya, Institute Teknologi Sepuluh November

Surabaya, Surabaya.

Culp, A. W. Jr., 1984, Prinsip-prinsip Konversi Energi, Penerbit Erlangga,

Jakarta.

Gintings, D., 1993, Pengembangan Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Angin di

dusun Selayar, Lombok Timur, Nusa Tenggara Barat, Warta Lapan no.

45, Jakarta.

Ginting, S., 1993, Pemasangan dan Uji Coba Pemanfaatan SKEA Listrik 500

Watt Untuk Penerangan, Warta LAPAN no. 28,29, Jakarta.

Hidayat, S., 2005, Turbin Skala Kecil, ITB, Bandung.

http://dbm.djmbp.esdm.go.id/old/portal_dpmb/modules/_news/news_detail.php?_

id=2161&_cid=4

http://id.wikipedia.org/wiki/turbin_angin

http://www.scribd.com/doc/13885905/The-Effect-of-Blade-Shaps-of-Vertical-

Wind-Turbine

http://www.scribd.com/doc/16577921/4676812-Kincir-Angin-Untuk-Stasiun-

Pengisian-Listrik

http://www.scribd.com/doc/23628350/Konversi-Energi-Angin

http://www.scribd.com/doc/6949728/Wind-Turbine

Lukiyanto, Y. B., Kuliah Rekayasa Tenaga Angin.

Yunus A. Cengel, 2006, Thermodynamics An Engineering Approach, Penerbit

McGraw Hill.

http://dbm.djmbp.esdm.go.id/old/portal_dpmb/modules/_news/news_detail.php?_id=2161&_cid=4

http://dbm.djmbp.esdm.go.id/old/portal_dpmb/modules/_news/news_detail.php?_id=2161&_cid=4

http://id.wikipedia.org/wiki/turbin_angin

unjuk kerja kincir angin savonius satu tingkat …

Documents