dadi fiks ta ku

8/18/2019 dadi fiks ta KU

1/54


2/54

sering terkendala besarnya in&estasi dan jangka $aktu pembangunan yang lama

pada pusatpusat tenaga listrik dibandingkan pembangunan industry yang lain

maka perlu diusahakan agar dapat memenuhi kebutuhan tenaga listrik tepat pada

$aktunya. 'engan kata lain pembangunan bidang kelistrikan harus dapat

mengimbangi kebutuhan tenaga listrik yang akan terus meningkat tiap tahunnya.

Pembangkit listrik yang dimiliki oleh PLN se!ara umum menggunakan energi

yang termasuk tidak terbaharui, !ontoh ( batubara, BBM. )ntuk memenuhi

kebutuhan energi listrik yang terus meningkat itulah, diperlukan pembangkit

tenaga listrik dengan meman*aatkan sumber daya alam yang ada +energi

terbarukan. PL-B +Pembangkit Listrik -enaga Bayu adalah pembangkit tenaga

listrik dengan sumber energi terbarukan. "al ini dilihat dari segi ekonomis dan

keamanan.

Pengembangan PL-B +Pembangkit Listrik -enaga Bayu sangat !o!ok

untuk daerah terpen!il atau pedesaan yang pada umumnya masih banyak terdapat

sumber daya bayu terutama daerah yang masih banyak ditumbuhi pepohonan

ataupun tempat terbuka.

PL-B mempunyai keuntungan utama karena si*atnya terbarukan. "al ini

berarti eksploitasi sumber energi ini tidak akan membuat sumber daya bayu yang

berkurang seperti halnya penggunaan bahan bakar *osil.

da beberapa ma!am turbin angin tipe &ertikal, salah satunya adalah

turbin tipe orlo&. /alah satu keunggulan dari turbin ini adalah e*isiensinya lebih

tinggi dibandingkan dengan turbin yang sejenis. -urbin ini sangat !o!ok untuk

aplikasi skala ke!il. /elain itu juga pergerakan turbin tidak tergantung pada arah

mata angin

2


3/54

'ari uraian di atas maka penulis mengambil laporan akhir dengan judul

“Rancang Bangun Turbin Angin Prs !ertikal Ti"e #rl$ %ebagai

Prtti"e M&el PLT Ba'u &i Pliteknik Negeri Malang.(

1.) Ru*usanMasalah

/esuai dengan latar belakang yang telah di uraikan, pembahasan ini akan

lebih ditekankan pada(

a. Bagaimana !ara meran!ang turbin bayu poros &ertikal tipe orlo& sebagai

prototipe model PL-B bayu di Polteknik Negeri Malang

b. Bagaimana unjuk kinerja turbin bayu poros &ertikal tipe orlo& sebagai


!. Bagaimana karakteristik turbin bayu poros &ertikal tipe orlo& sebagai


1.+ Pe*batasanMasalah

gar pembatasan ini lebih terarah sesuai dengan perumusan masalah maka

pembahasan dibatasi padahal 1 hal berikut(

a. Model turbine sumbu &ertikal yang digunakan dalam tugas akhir ini

adalah jenis orlo& +"eli!al Blade

b. -idak dilakukan perhitungan terhadap si*atsi*at bahan serta e*ek dari

getaran.

!. Model blade yang digunakan pada trubin ini adalah aero*oil dengan tipe

N2 0034 dengan jumlah blade 5+tiga.

d. Penulis tidak membahas tentang perhitungan sistem kelistrikan.

e. Penulis tidak membahas tentang perhitugan N2

1., Tu-uan

-ujuan dari penulisan laporan akhir ini adalah(

3


4/54

a. Mengetahui !ara meran!ang turbin poros &ertikal tipe orlo& sebagai


b. Mengetahui unjuk kinerja turbin poros &ertikal tipe orlo& sebagai


!. Mengetahui karakteristik turbin poros &ertikal tipe orlo& sebagai


1. %iste*atikaPenulisan

'alam pengerjaan penulisan Laporan khir ini, agar pembahasan tidak

menyimpang dari prosedur yang telah ditetapkan, oleh karena itu pembahasan

dilakukan semaksimal mungkin dalam menyelesaikan Laporan khir ini sehingga

dapat tersusun Laporan khir dengan judul seperti disebutkan dimuka yang berisi

pokokpokok bahasan seperti berikut (

BB 3. P6N'")L)N

Membahas tentang pendahuluan yang berisi latar belakang, rumusan

masalah, batasan masalah, tujuan, dan sistematika penulisan.

BB 7. LN'/N -68I

Membahas tentang dasar teori yang sesuai dan materi 1 materi yang

dibutuhkan untuk pengerjaan proyek

BB 5. M6-8'8L8I

Membahas tentang tempat pelaksanaan proyek, persiapan alat dan bahan,

serta diagram alir pengerjaan.

BB :. NLI/

Membahas tentang pembuatan dan penentuan material yang digunakan

dalam peren!anaan ini.

4


5/54

BB ;. P6N)-)P

Penutup berisi tentang kesimpulan dan saransaran dari Laporan khir ini,

sa!ara ringkas dan jelas.

BAB II

TIN/AUAN PU%TA0A

5


6/54

).1 Dasar Teri PLTB

).1.1 %e-arah Pe*anaatan Energi Angin

'ua ribu tahun yang lalu manusia sudah dapat meman*aatkan energi

angin untuk usaha sederhana.Beratusratus tahun kemudian energi angin itu

menjadi semakin jelas peman*aatannya.#apal ke!il dan besar dapat mengarungi

lautan luas dengan bantuan energi angin yang meniup layar kapal. ngin

merupakan udara yang bergerak, udara yang berpindah tempat,mengalir dari

tempat yang dingin ke tempat yang panas dan dari tempat yang panas mengalir ke

tempat yang dingin, demikian terusmenerus.ngin adalah proses alam yang

berlaku se!ara skala ke!il dan skala besar, se!ara lingkup daerah dan dunia. 'i

lapisan atmos*ir ba$ah udara dingin mengalir dari daerah kutub menuju daerah

khatulisti$a dan di lapisan atmos*ir atas udara hangat mengalir dari khatulisti$a

menuju daerah kutub.ngin merupakan suatu energi alam yang berlimpah adanya

di bumi yang juga merupakan energi yang murah serta tak pernah habis.6nergi

angin telah lama dikenal dan diman*aatkan oleh manusia. dapun

peman*aatannya antara lain (

3. Pemompaan air untuk keperluan rumah tangga dan pertanian.

7. Melaksanakan kegiatan pertanian, seperti menggiling jagung, menggiling

tepung, tebu.

5. Membangkitkan tenaga listrik khususnya untuk Pembangkit Listrik -enaga

ngin terutama untuk daerah yang belum terjangkau oleh PLN.

).1.) Asal Energi Angin

/emua energi yang dapat diperbaharui dan bahkan energi pada bahan

bakar*osil ke!uali energi pasang surut dan panas bumi berasal dari

6


7/54

Matahari.Matahari meradiasi 3,uli 394:. )dara panas

lebih ringan daripada udara dingin dan akan naik keatas sampai men!apai

ketinggian sekitar 30 kilometer dan akan tersebar ke arah utaradan selatan.

>ika Bumi tidak berotasi pada sumbunya, maka udara akan tiba di kutub

utaradan kutub selatan, turun ke permukaan lalu kembali ke khatulisti$a. )dara

yang bergerak inilah yang merupakan energi yang dapat diperbaharui, yang dapat

digunakan untuk memutar turbin dan akhirnya dapat menghasilkan listrik.

).1.+ Prses Ter-a&in'a Angin

ngin terjadi bila terdapat pemanasan permukaan bumi yang tak sama

olehsinar matahari. 'isiang hari udara di atas lautan relati lebih dingin daripada

daratan./inar matahari menguapkan air lautan dan diserap lautan.Penguapan dan

7


8/54

obsorsisinar matahari di daratan kurang sehingga udara di atas daratan lebih

panas.'engan demikian udara di atas mengembang,jadi ringan dan naik ke atas.

)dara dingin yang lebih berat turun mengisi kekurangan udara di daratan,

maka terjadilah aliran udara yang disebit angin dari lautan ke daratan tepi

pantai.'imalam hari peristi$a yang sebaliknya terjadi, angin di permukaan laut

mengalir daripantai ke tengah lautan dan peristi$a inilah yang diman*aatkan oleh

para nelayanuntuk men!ari ikan di lautan.ngin di lereng gunung juga terjadi

demikian.Padasekitar pun!ak pegunungan lebih dulu panas dibandingkan dengan

daerah lembah.#arena perbedaan panas ini sehingga menimbulkan perbedaan

tekanan yang akhirnyatimbul angin biasa yang disebut angin lembah dan angin

gunung. Beberapa karakteristik angin (

. Angin Darat2Laut

@ilayah Indonesia merupakan daerah kepulauan dengan luas lautan lebih

besar dari daratan.ngin daratlaut disebabkan karena daya serap panas yang

berbeda antara daratan dan lautan. Perbedaan karakteristik laut dan darat tersebut

menyebabkan angin di pantai akan bertiup se!ara kontinyu.

. Angin 3rgrai

ngin orogra*i merupakan angin yang dipengaruhi oleh perbedaan

tekanan antara permukaan tinggi dengan permukaan rendah +angin gunung dan

8


9/54

angin lembah.Pada pagi sampai menjelang siang hari, bagian lereng atau

punggung pegunungan lebih dahulu disinari matahari bila dibandingkan dengan

$ilayah lembah.kibatnya, $ilayah lereng lebih !epat panas dan mempunyai

tekanan udara yang rendah, sedangkan suhu udara di daerah lembah masih relati*

dingin sehingga mempunyai tekanan udara yang tinggi. Maka massa udara

bergerak dari lembah ke lereng atau ke bagian punggung gunung. Massa udara

yang bergerak ini disebut sebagai angin lembah.

Pada malam hari, suhu udara di $ilayah gunung sudah sedemikian

rendah sehingga terjadi pengendapan massa udara padat dari $ilayah gunung ke

lembah yang masih relati* lebih hangat. erakan udara inilah yang disebut angin

gunung.

/yarat 1 syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk

menghasilkan energi listrik dapat dilihat pada tabel 7.3 dan 7.7 berikut.

-abel 7.3 -abel #ondisi ngin

Tabel kondisi angin

Kela

s

Angi

n

Kecepatan Angin

m/d

Kecepatan Angin

km/jam

Kecepatan

Angin

knot/jam

1 0.3 1.5 1 5.4 0.58 ! 2."2

2 1.6 ! 3.3 5.5 ! 11." 3.11 ! 6.423 3.4 ! 5.4 12.0 1".5 6.61 ! 10.54 5.5 ! 7." 1".6 ! 28.5 10.7 ! 15.45 8.0 ! 10.7 28.6 ! 38.5 15.6 ! 20.86 10.8 ! 13.8 38.6 ! 4".7 21 ! 26.87 13." ! 17.1 4".8 ! 61.5 27.0 ! 33.3

8 17.2 ! 20.7 61.6 ! 74.5 33.5 ! 40.3

" 20.8 ! 24.4 74.6 ! 87." 40.5 ! 47.510 24.5 ! 28.4 88.0 ! 102.3 47.7 ! 55.311 28.5 ! 32.6 102.4 ! 117.0 55.4 ! 63.4

12 #32.6 #118 63.4

"


10/54

-abel 7.7 -ingkat #e!epatan ngin 30 Meter di atas Permukaan -anah

Kelas

Angin

Kecepatan

Angin m/d

Kondisi Alam $a%atan

1 0.00 ! 0.02

2 0.3 0 ! 1.5 Asap tenang& asap l'%'s ke atas3 1.6 ! 3.3 Asap be%ge%ak mengik'ti a%a(

mata angin4 3.4 ! 6.4 )aja( te%asa ada angin& da'n

da'n be%go*ang pelan& pet'nj'k

a%a( angin be%ge%ak5 5.5 ! 7." $eb' jalan& ke%tas bete%bangan&

%anting dan po(on be%go*ang

6 8.0 ! 10.7 +anting po(on be%go*ang&bende%a be%kiba%

7 10.8 ! 13.8 +anting besa% be%go*ang& ai%

plamp'n be%ombak kecil8 13." ! 17.1 ,j'ng po(on melengk'ng&

(emb'san angin be%asa di

telinga" 17.2 ! 20.7 $apat memata(kan %anting

po(on& jalan te%asa be%at

mela-an a%a( angin

10 20.6 ! 24.4 $apat memata(kan %antingpo(on& %'ma( %obo(

11 24.5 ! 28.4 $apat me%obo(kan po(on&

menimb'lkan ke%'sakan12 28.5 ! 32.6 enimb'lkan ke%'sakan pa%a(13 32.7 ! 36." To%nado

ngin kelas 5 adalah batas minimum dan angin kelas 4 adalah batas

maksimum energi angin yang dapat diman*aatkan untuk menghasilkan energi

listrik.

).1., Turbin Angin %ebagai Alternati Pe*bangkit Listrik

Menurunnya tinggi muka air di berbagai bendungan terutama

yangdiman*aatkan sebagai sumber pembangkit listrik tenaga air PL- telah

menurunkanpasokan listrik di >a$a hingga ;00 mega$att./ebagai salah satu

10


11/54

sumber pemasoklistrik, PL- bersama pembangkit listrik tenaga uap PL-) dan

pembangkit listrik tenaga gas PL- memang memegang peran penting terhadap

ketersediaan listrikterutama di >a$a, Madura, dan Bali.6nergi angin yang

sebenarnya berlimpah diIndonesia ternyata belum diman*aatkan sebagai alternati*

penghasil listrik.Padahal, diberbagai negara, peman*aatan energi angin sebagai

sumber energi alternati* nonkon&ensional sudah semakin mendapatkan

perhatian."al ini tentu saja didorong oleh kesadaran terhadap timbulnya krisis

energi dengan kenyataan bah$a kebutuhan energi terus meningkat sedemikian

besarnya. 'i samping itu, angin merupakan sumber energi yang tak ada habisnya

sehingga peman*aatan sistem kon&ersi energi angin akan berdampak positi*

terhadap lingkungan.

).1. Prinsi" 0er-a Pe*bangkit Listrik Tenaga Ba'u

ngin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam, Pembangkit

Listrik -enaga ngin mengkon&ersikan energi angin menjadi energi listrik dengan

menggunakan turbin angin atau kin!ir angin. 2ara kerjanya !ukup sederhana,

energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada

generator dibagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi

listrik. 6nergi Listrik ini biasanya akan disimpan kedalam batere sebelum dapat

diman*aatkan.

/esuai susunan dan *ungsi dari beberapa komponen penting dalam turbin

pembangkit listrik tersebut, maka dapat diuraikan tugas dan *ungsinya masing

masing.

3. Blades +Bilah #ipas( #ebanyakan turbin angin mempunyai 7 atau 5 bilah

kipas angin yang menghembus menyebabkan turbin tersebut berputar.

11


12/54

7. otor( Bilah kipas bersama porosnya dinamakan rotor -o$er +Menara(

Menara bisa dibuat dari pipa baja, beton, ataupun rangka besi. #arena

ken!angnya angin bertambah dengan seiring dengan bertambahnya

ketinggian, maka makin tinggi menara makin besar tenaga angin yang

didapat.

5. Pit!h +/udut Bilah #ipas( Bilah kipas dapat diatur sudutnya sesuai

dengan ke!epatan rotor yang dikehendaki. -ergantung kondisi angin yang

terlalu rendah atau terlalu ken!ang.

:. Brake +em( /uatu rem !akram yang dapat digerakkan se!ara mekanis

dengan bantuan tenaga listrik atau hidrolik untuk menghentikan rotor atau

saat keadaan darurat.

;. Lo$speed sha*t +Poros Puutaran endah( Poros turbin yang berputar

kirakira 50A0 rpm.

A. ear bo= +oda igi( oda gigi menaikkan putaran dari 50A0 rpm

menjadi sekitar 30003400 rpm. Ini merupakan tingkat putaran standar

yang disyaratkan untuk memutar generator listrik.


13/54

37. "ighspeed sha*t +Poros Putaran -inggi( Ber*ungsi untuk menggerakkan

generator.

35. -o$er +Menara

-urbin angin adalah bagian dari sistem yang lebih besar.#omponen

lainnya dinamakan komponen penyeimbang sistem balan!e o* system +B8/ dan

ada beberapa jenis tergantung kepada jenis sistem yang diinstalasi. -iga jenis

sistem energi angin yang utama bisa dibedakanyaitu (

3. /istem yang -erhubung ke jaringan PLN,>ika jaringan PLN sudah ada di daerah tersebut, maka sistem energi

angin bisa dihubungkan ke jaringan tersebut. angkaian /istem yang -erhubung

ke jaringan PLN dapat dilihat pada gambar berikut.

ambar 7.3 /istem yang -erhubung ke >aringan PLN

7. 8** grid atau sistem berdiri sendiri

/istem tersebut bisa beroperasi tanpa topangan eksteriorC sangat sesuai

untuk penggunaan di daerah terpen!il.angkain system o** grid dapat dlihat pada

gambar berikut.

13


14/54

ambar 7.7 /istem 8** rid

5. /istem Listrik "ybrid -urbin ngin

/istem Listrik "ybrid -urbin ngin sebaiknya digunakan dengan

sumbersumber energi lainnya +PD, generator diesel.Ini bisa meningkatkan

produksi energi listrik dari sistem ini dan menurunkan resiko kekurangan

energi.angkain sistem hybrid dapat dilihat pada ambar berikut.

ambar 7.5 /istem Listrik "ybrid

).1.4 0euntungan &an 0erugian &ari Energi Angin

#euntungan utama dari penggunaan pembangkit listrik tenaga angin

se!ara prinsipnya adalah disebabkan karena si*atnya yang terbarukan. "al ini

14


15/54

berarti eksploitasi sumber energi ini tidak akan membuat sumber daya angin yang

berkurang seperti halnya penggunaan bahan bakar *osil. 8leh karenanya tenaga

angin dapat berkontribusi dalam ketahanan energi dunia di masa depan.

-enaga angin juga merupakan sumber energi yang ramah lingkungan,

dimana penggunaannya tidak mengakibatkan emisi gas buang ataupolusi yang

berarti ke lingkungan.

'ampak &isual biasanya merupakan hal yang paling serius dikritik.

Penggunaan ladang angin sebagai pembangkit listrik membutuhkan luas lahan

yang tidak sedikit dan tidak mungkin untuk disembunyikan. Penempatan ladang

angin pada lahan yang masih dapat digunakan untuk keperluan yang lain dapat

menjadi persoalan tersendiri bagi penduduk setempat. /elain mengganggu

pandangan akibat pemasangan barisan pembangkit angin, penggunaan lahan untuk

pembangkit angin dapat mengurangi lahan pertanian serta pemukiman."al ini

yang membuat pembangkitan tenaga angin di daratan menjadi terbatas.Beberapa

aturan mengenai tinggi bangunan juga telah membuat pembangunan pembangkit

listrik tenaga angin dapat terhambat.Penggunaan tiang yang tinggi untuk turbin

angin juga dapat menyebabkan terganggunya !ahaya matahari yang masuk ke

rumahrumah penduduk.Perputaran sudusudu menyebabkan !ahaya matahari

yang berkelapkelip dan dapat mengganggu pandangan penduduk setempat.

6*ek lain akibat penggunaan turbin angin adalah terjadinya derau

*rekuensi rendah. Putaran dari sudusudu turbin angin dengan *rekuensi konstan

lebih mengganggu daripada suara angin pada ranting pohon./elain derau dari

sudusudu turbin, penggunaan gearbox serta generator dapat menyebabkan derau

suara mekanis dan juga derau suara listrik.'erau mekanik yang terjadi disebabkan

oleh operasi mekanis elemenelemen yang berada dalam nacelle atau rumah

pembangkit listrik tenaga angin.'alam keadaan tertentu turbin angin dapat juga

15


16/54

menyebabkan inter*erensi elektromagnetik, mengganggu penerimaan sinyal

tele&isi atau transmisi gelombang mikro untuk perkomunikasian.

Pengaruh ekologi yang terjadi dari penggunaan pembangkit tenaga angin

adalah terhadap populasi burung dan kelela$ar. Burung dan kelela$ar dapat

terluka atau bahkan mati akibat terbang mele$ati sudusudu yang sedang

berputar.Namun dampak ini masih lebih ke!il jika dibandingkan dengan kematian

burungburung akibat kendaraan, saluran transmisi listrik dan akti&itas manusia

lainnya yang melibatkan pembakaran bahan bakar *osil.'alam beberapa studi

yang telah dilakukan, adanya pembangkit listrik tenaga angin ini dapat

mengganggu migrasi populasi burung dan kelela$ar.Pembangunan pembangkit

angin pada lahan yang bertanah kurang bagus juga dapat menyebabkan rusaknya

lahan di daerah tersebut.

Ladang angin lepas pantai memiliki masalah tersendiri yang dapat

mengganggu pelaut dan kapalkapal yang berlayar. #onstruksi tiang pembangkit

listrik tenaga angin dapat mengganggu permukaan dasar laut. "al lain yang terjadi

dengan konstruksi di lepas pantai adalah terganggunya kehidupan ba$ah

laut. 6*ek negati*nya dapat terjadi seperti di Irlandia, dimana terjadinya polusi

yang bertanggung ja$ab atas berkurangnya stok ikan di daerah pemasangan turbin

angin./tudi barubaru ini menemukan bah$a ladang pembangkit listrik

tenaga angin lepas pantai menambah 40 1 330 dB kepada noise *rekuensi rendah

yang dapat mengganggu komunikasi ikan paus dan kemungkinan distribusi

predator laut. Namun begitu, ladang angin lepas pantai diharapkan dapat menjadi

tempat pertumbuhan bibitbibit ikan yang baru.#arena meman!ing dan berlayar di

daerah sekitar ladang angin dilarang, maka spesies ikan dapat terjaga akibat

adanya peman!ingan berlebih di laut.

16


17/54

'alam operasinya, pembangkit listrik tenaga angin bukan tanpa

kegagalan dan ke!elakaan.#egagalan operasi sudusudu akibat perputaran telah

menyebabkan beberapa ke!alakaan dan kematian.#ematian juga terjadi kepada

beberapa penerjun dan pesa$at terbang ke!il yang mele$ati turbin

angin.eruntuhan puingpuing berat yang dapat terjadi merupakan bahaya yang

perlu di$aspadai, terutama di daerah padat penduduk dan jalan raya. #ebakaran

pada turbin angin dapat terjadi dan akan sangat sulit untuk dipadamkan akibat

tingginya posisi api sehingga dibiarkan begitu saja hingga terbakar habis. "al ini

dapat menyebarkan asap bera!un dan juga dapat menyebabkan kebakaran berantai

yang membakar habis ratusan acre lahan pertanian. "al ini pernah terjadi pada

-aman Nasional ustralia dimana 400 km7 tanah terbakar.#ebo!oran minyak

pelumas juga dapat teradi dan dapat menyebabkan terjadinya polusi daerah

setempat, dalam beberapa kasus dapat mengkontaminasi air minum.

).) Turbin Angin

-urbin angin mengambil energi angin dengan menurunkan ke!epatannya.

)ntuk bisa men!apai 300% e*isien, maka sebuah turbin angin harus menahan

300%ke!epatan angin yang ada, dan rotor harus terbuat dari piringan solid dan

tidak berputar sama sekali, yang artinya tidak ada energi kinetik yang akan

dikon&ersi. 6nergi angin bisa ditangkap dengan dua atau tiga buah balingbaling

yang didesain seperti sayap pesa$at terbang.)ntuk mendapatkan ke!epatan angin

yang !ukup tinggi, konstan, dan tidak terlalu banyak turbulensi biasanya turbin

angin dipasang di atas sebuah menara pada ketinggian 50 meter atau lebih.Baling

baling yang digunakan ber*ungsi seperti sayap pesa$at udara. #etika angin

17


18/54

bertiup melalui balingbaling tersebut, maka akan timbul udara bertekanan rendah

di bagian ba$ah dari balingbaling,

-ekanan udara yang rendah akan menarik balingbaling bergerak ke area

tersebut. aya yang ditimbulkan dinamakan gaya angkat. Besarnya gayaangkat

biasanya lebih kuat dari gaya tarik. #ombinasi antara gaya angkat dan gaya tarik

menyebabkan rotor berputar seperti propeler dan memutar generator. -urbin angin

bisa digunakan se!ara stand-alone, atau bisa dihubungkan ke jaringan transmis

).).1 0nstruksi Turbin Angin

ambar 7.: konstruksi turbin angin

).).) /enis Turbin Angin &ikategrikan ber&asarkan "sisi su*bu

Vertical Axis Wind Turbine +D@-

Horizontal Axis Wind Turbine+"@-

).).).1 !ertical A5is 6in& Turbine

18


19/54

-urbin angin sumbu &ertikal merupakan turbin angin yang sumbu rotasi

rotornya tegak lurus terhadap permukaan tanah.#elebihan utama susunan sudu

&erti!al ini adalah turbin tidak harus diarahkan ke arah datangnya angin agar

menjadi e*ekti* karena mampu mendayagunakanmenangkap angin dari berbagai

arah.

#arena sulit dipasang di atas menara, >@- sering dipasang lebih dekat

ke dasar tempat ia diletakkan, seperti tanah atau pun!ak atap sebuah bangunan.

Pada dasar yang rendah +dekat tanah ke!epatan angin lebih pelan sehingga energi

angin yang tersedia sedikit. #ondisi aliran udara di dekat tanah dan obyek lain

juga kurang mendukung dalam turbin angin karena mampu men!iptakan aliran

yang bergolak, yang bisa menyebabkan berbagai permasalahan yang berkaitan

dengan getaran, diantaranya kebisingan dan bearing wear yang akan

meningkatkan biaya pemeliharaan atau memepersingkat umur turbin angin. >ika

tinggi pun!ak atap yang dipasangi menara turbin angin kirakira ;0% dari tinggi

bangunan, ini merupakan titikoptimal bagi energi angin yang maksimal dan

turbulensi angin yang minimal.

ambar 7.; beberapa !ontoh dari Vertical axis wind turbine +D@-.

-ipe 1 tipe turbin &erti!al adalah sebagai berikut (

1"


20/54

3. -urbin angin 'arrieus

-urbin angin 'arrieus pada umumnya dikenal sebagai turbin

eggbeater.-urbin angin 'arrieus pertama kali ditemukan oleh eorges 'arrieus

pada tahun 3953. -urbin angin 'arrieus merupakan turbin angin yang

menggunakan prinsip aerodinamik dengan meman*aatkan gaya lift pada

penampang sudu rotornya dalam mengekstrak energi angin.

-urbin 'arrieus memiliki torsi rotor yang rendah tetapi putarannya lebih

tinggi dibanding dengan turbin angin /a&onius sehingga lebih diutamakan untuk

menghasilkan energi listrik. Namun turbin ini membutuhkan energi a$al untuk

mulai berputar. otor turbin angin 'arrieus pada umumnya memiliki &ariasi sudu

yaitu dua atau tiga sudu.Modi*ikasi rotor turbin angin 'arrieus disebut dengan

turbin angin ".

ambar 7.A -urbin angin 'arrieus

20


21/54

ambar 7.< -urbin angin 'arrieus tipe"

7. -urbin angin /a&onius

-urbin angin /a&onius pertama kali diperkenalkan oleh insinyur Einlandia

/igurd >. /a&onius pada tahun 3977. -urbin angin sumbu &ertikal yang terdiri dari

dua sudu berbentuk setengah silinder +atau elips yang dirangkai sehingga

membentuk F/G, satu sisi setengah silinder berbentuk !embung dan sisi lain

berbentuk !ekung yang dilalui angin. Berdasarkan prinsip aerodinamis, rotor

turbin ini meman*aatkan gaya hambat +drag saat mengekstrak energi angin dari

aliran angin yang melalui sudu turbin. #oe*isien hambat permukaan !ekung lebih

besar daripada permukaan !embung. 8leh sebab itu, sisi permukaan !ekung

setengah silinder yang dilalui angin akan memberikan gaya hambat yang lebih

besar daripada sisi lain sehingga rotor berputar. /etiap turbin angin yang

meman*aatkan potensi angin dengan gaya hambat memiliki e*isiensi yang

terbatasi karena ke!epatan sudu tidak dapat melebihi ke!epatan angin yang

melaluinya.

21


22/54

ambar 7.4 Prinsip rotor sa&onius

'engan meman*aatkan gaya hambat, turbin angin sa&onius memiliki

putaran dan daya yang rendah dibandingkan dengan turbin angin 'arrius.

Meskipun demikian turbin sa&onius tidak memerlukan energi a$al memulai rotor

untuk berputar yang merupakan keunggulan turbin ini dibanding turbin 'arrieus.

'aya dan putaran yang dihasilkan turbin sa&onius relati* rendah, sehingga

pada penerapannya digunakan untuk keperluan yang membutuhkan daya ke!il dan

sederhana seperti memompa air. -urbin ini tidak sesuai digunakan untuk

pembangkit listrik dikarenakan tip speed ratio dan *aktor daya yang relati* rendah.

5. -urbin angin orlo&

-urbin angin yang diran!ang sebagai bentuk tanggapan atas meningkatnya

permintaan untuk turbin angin yang bekerja baik di lingkungan perkotaan, di

mana ke!epatan angin lebih rendah dan perubahan arah angin sering terjadi.

-urbin ini adalah hasil pengembangan dari turbin 'arrieus. Ini bertujuan

untuk mengurangi masalh &ibrasi dan kebisingan dari desain turbin 'arrieus

dengan membuat blade heli= yang melengkung yang berbeda dari blade yang

lurus.pada turbin 'arrieus yang lama, selama blade berputar sudut serangan akan

berubah, ini berdampak pada seluruh area rotasi di mana blade terpasang ."al ini

menyebabkan getaran yang akan mengurangi kondisi turbin, dan menyebabkan

22


23/54

suara yang sangat yang tidak diinginkan di perkotaan .Blade tipe orlo&, di sisi

lain, berbentuk melengkung dengan model heliks, yang berarti bah$a di

sepanjang jalan yang rotasi, setidaknya bagian dari blade tidak akan di

kekurangan daya angkat, yang akan sangat mengurangi getaran dan kebisingan

yang dihasilkan.

ambar 7.9 -urbin tipe orlo&

).).).) Hri7ntal A5is 6in& Turbine

-urbin angin sumbu horiHontal merupakan turbin angin yang sumbu rotasi

rotornya paralel terhadap permukaan tanah.-urbin angin sumbu horiHontal

memiliki poros rotor utama dan generator listrik di pun!ak menara dan diarahkan

menuju dari arah datangnya angin untuk dapat meman*aatkan energi angin. otor

turbin angin ke!il diarahkan menuju dari arah datangnya angin dengan pengaturan

baling 1 baling angin sederhana sedangkan turbin angin besar umumnya

menggunakan sensor angin dan motor yang mengubah rotor turbin mengarah pada

angin. Berdasarkan prinsip aerodinamis, rotor turbin angin sumbu horiHontal

mengalami gayalift dan gaya drag, namun gaya lift jauh lebih besar dari gaya

drag sehingga rotor turbin ini lebih dikenal dengan rotor turbin tipe lift ,

udara.

23


24/54

ambar 7.30 aya aerodinamis rotor turbin angin ketika dilalui aliran

Berdasarkan letak rotor terhadap arah angin, turbin angin sumbu

horiHontal dibedakan

menjadi dua ma!am yaitu(

3. Upwind

7. Downwind

-urbin angin jenis upwind memiliki rotor yang menghadap arah datangnya

angin sedangkan turbin angin jenis downwind memiliki rotor yang

membelakangi menurut jurusan arah angin.

ambar 7.33 -urbin angin jenis upwind

24


25/54

ambar 7.37 -urbin angin jenis downwind

otor pada turbin upwind terletak di depan turbin, posisinya mirip

dengan pesa$at terbang yang didorong baling 1 baling. )ntuk menjaga turbin

tetap menghadap arah angin, diperlukan mekanisme yaw seperti ekor turbin.

#euntungannya, naungan menara berkurang. )dara akan mulai menekuk di

sekitar menara sebelum berlalu begitu sehingga ada kehilangan daya dari

gangguan yang terjadi, hanya tidak setingkat dengan turbin downwind .

#ekurangannya, membutuhkan nacelle yang panjang untuk menjaga rotor sejauh

mungkin dari menara untuk menghindari terjadinya tabrakan sudu./udu dibuat

kaku untuk menghindari sudu melentur ke arah menara.

-urbin angin downwind memiliki rotor di sisi bagian belakang

turbin.Bentuk nacelle didesain untuk menyesuaikan dengan arah angin, sehingga

tidak membutuhkan mekanisme ya$.#eunggulannya yaitu sudu rotor dapat lebih

*leksibel karena tidak ada bahaya tabrakan dengan menara./udu *leksibel

memiliki keuntungan, biaya pembuatan sudu lebih murah dan mengurangi

tegangan pada to$er selama keadaan angin dengan ke!epatan tinggi karena

25


26/54

melentur memberikan beban angin didistribusikan se!ara langsung ke sudu

daripada ke menara./udu yang *leksibel dapat juga sebagai kekurangan dimana

kelenturannya menyebabkan keletihan sudu.'ibelakang menara merupakan

masalah dengan mesin downwind karena menyebabkan turbulensi aliran dan

meningkatkan kelelahan pada turbin.

).+ #eneratr

enerator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari

sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik .

Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik . @alau generator dan motor punya

banyak kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi

energi mekanik. enerator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui

sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak men!iptakan listrik yang sudah

ada di dalam kabel lilitannya. "al ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air,

yang men!iptakan aliran air tapi tidak men!iptakan air di dalamnya. /umber enegi

mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melakui

sebuah turbin maupun kin!ir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin, engkol

tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apa pun

sumber energi mekanik yang lain.

Pada 34533457 Mi!hael Earaday menemukan bah$a perbedaan

potensial dihasilkan antara ujungujung konduktor listrik yang bergerak tegak

lurus terhadap medan magnet. 'ia membuat generator elektromagnetik pertama

berdasarkan e*ek ini menggunakan !akram tembaga yang berputar antara kutub

magnet tapal kuda. Proses ini menghasilkan arus searah yang ke!il.

26

https://id.wikipedia.org/wiki/Energihttps://id.wikipedia.org/wiki/Listrikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Listrikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Induksi_elektromagnetikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Induksi_elektromagnetikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Motorhttps://id.wikipedia.org/wiki/Muatan_listrikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Sirkuit_listrikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_uaphttps://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_pembakaran_dalamhttps://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_anginhttps://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Engkol&action=edit&redlink=1https://id.wikipedia.org/wiki/Energi_suryahttps://id.wikipedia.org/wiki/Mataharihttps://id.wikipedia.org/wiki/1831https://id.wikipedia.org/wiki/1831https://id.wikipedia.org/wiki/1832https://id.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttps://id.wikipedia.org/wiki/Perbedaan_potensialhttps://id.wikipedia.org/wiki/Perbedaan_potensialhttps://id.wikipedia.org/wiki/Medan_magnethttps://id.wikipedia.org/wiki/Tembagahttps://id.wikipedia.org/wiki/Magnethttps://id.wikipedia.org/wiki/Arus_searahhttps://id.wikipedia.org/wiki/Listrikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Induksi_elektromagnetikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Motorhttps://id.wikipedia.org/wiki/Muatan_listrikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Sirkuit_listrikhttps://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_uaphttps://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_pembakaran_dalamhttps://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_anginhttps://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Engkol&action=edit&redlink=1https://id.wikipedia.org/wiki/Energi_suryahttps://id.wikipedia.org/wiki/Mataharihttps://id.wikipedia.org/wiki/1831https://id.wikipedia.org/wiki/1832https://id.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttps://id.wikipedia.org/wiki/Perbedaan_potensialhttps://id.wikipedia.org/wiki/Perbedaan_potensialhttps://id.wikipedia.org/wiki/Medan_magnethttps://id.wikipedia.org/wiki/Tembagahttps://id.wikipedia.org/wiki/Magnethttps://id.wikipedia.org/wiki/Arus_searahhttps://id.wikipedia.org/wiki/Energi


27/54

'esain alat yang dijuluki F!akram EaradayG itu tidak e*isien dikarenakan

oleh aliran arus listrik yang arahnya berla$anan di bagian !akram yang tidak

terkena pengaruh medan magnet. rus yang diinduksi langsung di ba$ah magnet

akan mengalir kembali ke bagian !akram di luar pengaruh medan magnet. rus

balik itu membatasi tenaga yang dialirkan ke ka$at penghantar dan menginduksi

panas yang dihasilkan !akram tembaga. enerator homopolar yang dikembangkan

selanjutnya menyelesaikan permasalahan ini dengan menggunakan sejumlah

magnet yang disusun mengelilingi tepi !akram untuk mempertahankan e*ek

medan magnet yang stabil. #elemahan yang lain adalah amat ke!ilnya tegangan

listrik yang dihasilkan alat ini, dikarenakan jalur arus tunggal yang melalui *luks

magnetik.

).+.1 Prinsi" 0er-a #eneratr

Prinsip kerja generator adalah kebalikan daripada saat mesin induksi bekerja

sebagai motor.ketika mesin ber*ungsi sebagai motor, kumparan stator diberi

tegangan tiga *asa sehingga akan timbul medan putar dengan ke!epatan sinkron

+ns. Namun jika motor ber*ungsi sebagai generator, pada rotor motor diputar oleh

sumber penggerak dengan ke!epatan lebih besar daripada ke!epatan sinkronnya.

Bila suatu konduktor yang berputar didalam medan magnet +kumparan stator

akan membangkitkan tegangan sebesar.

'an bila dihubungkan ke beban akan mengalirkan arus. rus pada rotor ini

akan berinteraksi dengan medan magnet pada kumparan stator sehingga timbul

arus pada kumparan stator sebagai reaksi atas gaya mekanik yang diberikan. Pada

proses perubahan motor induksi menjadi generator induksi dibutuhkan daya

27


28/54

reakti* atau daya magnetisasi untuk membangkitkan tegangan pada terminal

keluarannya. 'alam hal ini yang ber*ungsi sebagai penyedia daya reakti* adalah

kapasitor yang besarnya disesuaikan dengan daya reakti* yang diperlukan.

#ebutuhan daya reakti* dapat dipenuhi dengan memasang suatu unit

kapasitor pada terminal keluaran, dimana kapasitor menarik daya reakti* kapasiti*

atau dengan kata lain kapasitor memberikan daya reakti* indukti* pada mesin

induksi. #erja dari kapasitor ini dapat dipandang sebagai suatu sistem penguat

+eksitasi sehingga generator induksi juga dikenal dengan sebutan generator

induksi penguatan sendiri +sel* e=!ited o* indu!tion generator. "al terpenting

yang harus diperhatikan dalam kinerja generator induksi adalah *luksi sisa atau

medan magnet pada kumparan stator, dimana tanpa adanya *luksi sisa ini proses

pembangkitan tegangan tidak akan tejadi.

'engan adanya *luksi sisa ini dan perputaran rotor akan menimbulkan

tegangan induksi pada rotor. -egangan induksi ini akan terinduksi pula pada sisi

stator dan akan menimbulkan arus yang akan mengisi kapasitor hingga terjadi

keseimbangan. #eseimbangan tersebut ditandai dengan titik pertemuan antara

lengkung magnetisasi dengan garis reaktansi kapasiti* seperti terlihat pada gambar

di ba$ah ini .Lengkung magnetisasi tersebut terjadi akibat adanya kejenuhan inti

besi dari generator.

Pada generator tidak terdapat hubungan listrik antara stator dengan rotor,

karena arus pada rotor merupakan arus induksi./ehingga prinsip kerjanya dapat di

simpulkan bah$a (

28


29/54

3. Bila sumber tegangan yang dipasang pada kumparan stator, akan timbul

medan putar dengan ke!epetan tertentu

7. Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduksi pada rotor

5. kibatnya pada rotor akan timbul ggl induksi

:. #arena rotor merupakan rangkaian yang tertutup maka ggl induksi

akanmengalirkan arus + I

;. danya arus +I dalam medan magnet akan menimbulkan gaya pada rotor

A. Pada kopel muka yang dihasilkan oleh gaya pada rotor !ukup besar

memikulkopel beban, rotor akan berputar searah dengan putar rotor


30/54

menuju ke beban disalurkan melalui stator. otor adalah bagian generator yang

berputar. otor ber*ungsi sebagai kumparan medan untuk menghasilkan *luks.

'igunakan dua buah rotor yang mengapit stator untuk menghasilkan *luks

magnet. )ntuk menghasilkan medan magnetik digunakan magnet permanen pada

rotor yang dilekatkan pada piringan rotor. 'ua buah rotor tersebut dihubungkan

menggunakan suatu poros sebagai media putar. ntara rotor dan stator dipisahkan

oleh !elah udara +air gap. >umlah kutub magnet yang digunakan untuk

masingmasing piringan rotor dapat ditentukan menggunakan persamaan sebagai

berikut +uhal, 3990 (

f = P

2 x

n

60 ....+7.3

p=120 f

n ....+7.7

dengan(

n J #e!epatan putar rotor +rpm

J >umlah kutub rotor

f J *rekuensi +"H

Perputaran rotor akan memutar medan magnet yang dihasilkan oleh

kumparan medan. Medan putar yang dihasilkan pada rotor akan diinduksikan

pada kumparan jangkar sehingga pada kumparan jangkar yang terletak di stator

akan menghasilkan *luks magnetik yang berubahubah besarnya terhadap

$aktu.danya perubahan *luks magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan

menimbulkan ggl induksi pada akhir kumparan tersebut.

-.E. 2han,700< melakukan penelitian untuk membuat enerator sinkron

magnet. Permanen a=ial *luks. 'imana jenis generator ini !o!ok digunakan pada

30


31/54

sistem pembangkit listrik tenaga bayu baik dengan turbin angin sumbu &ertikal

maupun turbin angin sumbu horiHontal. enerator tersebut didesain dengan desain

rotor bagian luar yang dapat se!ara langsung dikopel atau dipasangkan dengan

turbin angin, selain itu desain dari angker generator tanpa inti dapat

menghilangkan daya tarik magnet antara bagian yang statis dengan bagian yang

bergerak. "al yang ditinjau dari desain dan konstruksi enerator sinkron magnet

permanen a=ial *luks ini adalah mempelajari laju kerapatan *luks magnet agar

dapat memprediksi besanya nilai 6ME.

"o$ey pada tahun 7009 telah melakukan penelitian tentang generator listrik

yaitu enerator Magnet Permanen ksial yang diaplikasikan pada Pembangkit

Listrik -enaga Piko"idro +PL-P".'aya Piko "idro sangat baik dan memiliki

biaya murah untuk memproduksi listrik di Negara berkembang, tetapi masih ada

beberapa hal yang dapat dikembangkan dari segi per*ormansinya.enerator

magnet permanen aksial banyak digunakan pada beberapa jenis mesin listrik

untuk turbin bayu namun masih sedikit diaplikasikan pada PL-B. /ehingga '..

"o$ey melakukan penelitian penggunaan enerator Magnet Permanen ksial

pada PL-P" dapat memproduksi listrik lebih besar dari sekitar 90 % e*isiensi

lebih besar dari menggunakan generator sinkron dengan e*isiensi sebesar


32/54

5.

Menghasilkan per*orma dinamis yang lebih besar +kerapatan *luks magnet lebih

besar pada !elah udara dibandingkan dengan menggunakan eksitasi.

:. Menyederhanakan konstruksi dan pera$atan.

;. Mengurangi biaya pemeliharaan pada beberapa tipe mesin.

Pada mesin *luks aksial ini ada beberapa desain, antara lain adalah (

3.

Mesin /isi anda otor -unggal

7.

Mesin /isi anda /tator -unggal

5. Mesin -unggal

:. Mesin /isi anda -anpa Besi

;. Mesin /isi Banyak

).+.+.1 0nstruksi "er*anen *agnet generatr secara u*u*

/e!ara umum permanent magnet generator memiliki beberapa

komponen utama seperti digamabarkan seperti pada gamabar 7.35.

ambar 7.35 Bagian 1 bagian PM

32


33/54

ambar 7.3: PM dengan magnet permanen di luar

ambar 7.3; PM dengan magnet permanen di poros

). turbin #rl$

)..1 %e-arah turbin #rl$

-urbin orlo& "eli!al adalah jenis turbine yang baru dikembangkan

pada tahun 399;, mengubah energi kinetik yang dihasilkan oleh arus aliran

menjadi energy mekanisgerak putar, /ebuah turbin yang memodi*ikasi turbin

'arrieus dengan blade berbentuk helik. #elemahan dari turbin 'arrieus di

dapatkan solusinya oleh turbin orlo& ini. -urbin di temukan oleh Pro*esor

orlo& dari Northeastern )ni&ersity dan salah satunya telah di gunakan sebagai

pembangkit listrik meman*aatkan air pasang surut +tidal energy di pedesaan

33


34/54

maHonBrasil, struktur pendukung dalam instalasi turbin jenis ini jauh lebih

mudah.

)..) 0nstruksi turbin #rl$

ambar 7.3A -ampilan turbin orlo& dari atas dan samping

ambar 7.3< /kema turbin orlo& heliks

ambar 7.34 -urbin angin &ertikal tipe orlo&

)..+ Perancangan turbin #rl$

34


35/54

da dua *aktor yang mempengaruhi daya yang akan dihasilkan oleh

turbin. Pertama adalah *aktor eksternal antara lain massa jenis *luida +K kgm5,

ke!epatan *luida +D ms. #edua adalah *aktor internal yang merupakan

geometri turbin yang berbentuk helik yaitu radius turbin + m, tinggi turbin +"

m, ke!epatan sudut yang dapat dihasilkan oleh turbin + rads, twist angle +,

pitc! angle +d, panjang c!ord +! m, jumlah blade +n.

Penentuan daya angin daya angin adalah energi per satuan $aktu, maka(

Pt =1

2(aliran masa perdetik ) × v2

..+7.5

Pt =1

2(Cp×A×v )×v2

..+7.:

Pt =1

2 ρ × A × v

3

..+7.;

'imana (

t J daya mekanik angin +@att " J ke!epatan udara +ms

#p J koe*isien daya, 2p O0,A J luas penampang turbin +m7

$ J kerapatan udara +kmm5

)ntuk menentukan daya yang dihasilkan oleh turbin maka menggunakan

persamaan(

P=1

2 x Cp x ρ x A x v

3

..+7.A

dimana (

t J 'aya keluaran rotor turbin angin +@att

#p J #oe*isien daya turbin angin

$ J Massa jenis udara +kgm

A J Luas sapuan rotor +m

35


36/54

" J #e!epatan angin +mdet

-ip /peed ratio menentukan karakteristik keluaran dari daya blade. "al

ini dapat dilihat dengan keluaran daya yang sama dimana blade pada keadaan

turbin yang mempunyai -/ yang besar akan menghasilkan torsi yang besar.

'engan demikian dalam peman*aatan energi yang dihasilkan oleh turbin, jenis

beban yang hendak diberikan harus disesuaikan dengan karakteristik keluaran

agar men!apai hasil yang maksimal -/ + -ip /peed ratio merupakan

perbandingan antara ke!epatan tangensial pada ujung rotor dengan ke!epatan

*luida. Perhitungan tip speed ratio dapat ditentukan dengan !ara berikut (

-ip speed ratio + Jspeed of rotor speed

fluids speed JV

v Jω . D

2 v ..

+7.


37/54

D J diameter turbin +m

-urbin adalah panjang diameter buc&et turbin + D dikali tinggi turbin +!, atau

se!ara matematis dapat digambarkan pada persamaan(

A'D! ..+7.9

'imana (

A J luas daerah sapuan turbin +m7

D J diameter turbin +m

! J ketinggian turbin +m

Penentuan untuk -$ist angle

Pada umumnya turbin helikal orlo& mempunyai dua jenis twist angle

+ yaitu twist angle A0 derajat dan twist angle + 370

Penentuan pit!h angle

#eliling lingkaran turbin adalah ( 7Q ..+7.30

itc! dari turbin adalah (320×h

ψ =2πtan!

..+7.33

'ari kedua persamaan tersebut didapatkan bah$a pitc! angle +d adalah (

! =tan−1 320×h

ψ ×2π ..+7.37

)ntuk menghitung e*isiensi turbin dalat di kalkulasi dengan rumus berikut (

37


38/54

6**¿

Pt

Pudara x 100

dengan PtJ T ω ..+7.35

'imana (

t J daya pengukuran +@

fluida J daya yang ada pada *luida +@

T J torsi turbin

ω J ke!epatan angular turbin+pm

/edangkan untuk penghitungan sudu turbin dapat menggunakan persamaan

sebagai berikut (

C ="πD

# ..+7.3:

'imana (

D J 'iameter turbin +!m

( J >umlah blade

# J Panjang sudu

" J /oliditas bahan

#arena pro*il sudu yang digunakana adalah pro*il N2 0034 maka untuk

menghitung ketebalan sudu yang sesuai dengan standart adalah (

t =18

×C ..+7.3;

38


39/54

).., A"likasi turbin #rl$

)ntuk pengaplikasian turbin jenis ini biasanya digunakan pada daerah

yang ke!epatan udaranya rendah karena turbin orlo& ini dapat berputar meski

ke!epatan *luida yang menerjang bladenya ke!il, seperti ditunjukkan pada table

berikut

-abel 7.5 da*tar jenis turbin-urbin Eisiensi 'aerah 8perasi

+ms

arman 3; 34 R0.;

-yson 3A R0.;

/a&onius 39 R7

seaElo$ 70 R7

'arries 75 R7

orlo& 5; R0.A

Derdant :5 R7

-etapi karena beberapa keterbatasan maka penggunaan turbin ini hanya

digunakan untuk hanya dalam kondisi tertentu seperti (

3. Penggunaan untuk turbin air

-urbin orlo& banyak di aplikasikan untuk turbin air untuk pembangkit mikro

hidro di berbagai Negara seperti BraHil, merika, dan #orea.

ambar 7.39 Mikrohidro di maHon

3"


40/54

ambar 7.70 -urbin air tipe orlo& di #orea

ambar 7.73 -urbin air tipe orlo& di 2ape 2od

7. Penggunaan untuk turbin angin

-urbin tipe orlo& juga sering digunakan sebagai turbin angin untuk pembangkit

mikro untuk gedung 1 gedung tertentu.

40


41/54

ambar 7.77 -urbin angin orlo& di amerika

ambar 7.75 -urbin angin orlo& di London

41


42/54

BAB III

MET3D3L3#I PENELITIAN

+.1 6aktu &an Te*"at

@aktu penelitian ( Eebruari 703A sampai Mei 703A

-empat penelitian ( edung dan edung # Politeknik Negeri

Malang

+.) Met&e Penga*bilan DataPada penelitian ini, diambil tahapan 1 tahapan untuk memperoleh

kebenaran in*ormasi agar penulisan laporan akhir dan pembuatan alat ini

memperoleh hasil sesuai yang diinginkan dan memberikan dampak positi* untuk

masa mendatang. 8leh karena itu, dalam penulisan laporan akhir menggunakan

metode 1 metode yang diterapkan dalam hal ini antara lain (

+.).1 %tu&i Literatur

42


43/54

/tudi literature merupakan studi pemahaman teori dan konsep agar

penulisan laporan akhir dan pembuatan alat ini lebih terarah dan diperoleh kondisi

yang lebih baik dari sebelumnya dan memenuhi standar yang diiHinkan. /tudi

literature ini dilakukan dengan !ara memba!a buku, jurnal maupun re*erensi yang

dapat menunjang penyusunan tugas akhir ini.

+.).) Met&e 3bser$asi

8bser&asi bertujuan untuk memperoleh in*ormasi dengan !ara pengamatan

langsung terhadap keadaan yang terjadi di tempat sebenarnya. 8bser&asi ini

dilakukan di edung dan edung # Politeknik .Negeri Malang.

+.).+ Perancangan alat

'alam proses pembuatan turbin angin tipe orlo& ini diperlukan

beberapa material dan alat, yaitu (

+.).+.1 Bahan

Peran!angan model turbin didasarkan atas pertimbangan material yang

banyak tersedia di pasaran dan kemampuan *abrikasi. Proses *abrikasi yang paling

sulit adalah pembuatan sudu turbin dengan penampang aero*oil yang berbentuk

helikal. )ntuk itu dalam penelitian ini, sudu turbin dibuat dari bahan aluminium.

/edangkan bagian turbin lainnya dibuat dari besi.

Pro*il N2 yang diterapkan pada bentukan air*oil adalah N2

0034, pertimbangan ini didasarkan pada pro*il N2 tersebut sering diterapkan

juga pada turbin dengan sudu helikal +orlo&. /elanjutnya dari bentukan N2

yang ada tersebut maka dengan menga!u pada panjang dan diameter yang telah

ditetapkan selanjutnya ditentukan besaranbesaran pada c!ord blade turbin.

+.).+.) Alat

dapun alatalat yang dibutuhkan adalah (.

3. ergaji besi

43


44/54

7. Mesin las listrik dan Mesin Las lumunium

5. Mesin bor

;. -ang dan 8beng

A. Mistar meteran


45/54

+.+ T"lgi

+.+.1 Turbin angin

-urbin angin sumbu &ertikaltegak +atau -/D memiliki porossumbu

rotor utama yang disusun tegak lurus. #elebihan utama susunan ini adalah turbin

45

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Turbin_angin_sumbu_vertikal&action=edit&redlink=1https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Turbin_angin_sumbu_vertikal&action=edit&redlink=1


46/54

tidak harus diarahkan ke angin agar menjadi e*ekti*. #elebihan ini sangat berguna

di tempattempat yang arah anginnya sangat ber&ariasi. D@- mampu

mendayagunakan angin dari berbagai arah.

'engan sumbu yang &ertikal, generator serta gearbo= bisa ditempatkan

di dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses

untuk keperluan pera$atan. -api ini menyebabkan sejumlah desain menghasilkan

tenaga putaran yang berdenyut. Drag +gaya yang menahan pergerakan sebuah

benda padat melalui *luida +Hat !air atau gas bisa saja ter!ipta saat kin!ir berputar.

#arena sulit dipasang di atas menara, turbin sumbu tegak sering

dipasang lebih dekat ke dasar tempat ia diletakkan, seperti tanah atau pun!ak atap

sebuah bangunan. #e!epatan angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah,

sehingga yang tersedia adalah energi angin yang sedikit. liran udara di dekat

tanah dan obyek yang lain mampu men!iptakan 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. >ika tinggi pun!ak atap yang dipasangi menara

turbin kirakira ;0% dari tinggi bangunan, ini merupakan titik optimal bagi energi

angin yang maksimal dan turbulensi angin yang minimal.

+.+.) #eneratr

enerator sebagai pembangkit tenaga listrik pada pengaplikasian PL-B ini

menggunakan generator tipe PM atau generator yang menggunakan magnen

permanen pada rotornya sebagai pembangkit medan magnetis yang nantinya akan

berputar mengikuti turbin. Penggunaan generator jenis ini lebih menguntungkan

46

https://id.wikipedia.org/wiki/Gaya_hambathttps://id.wikipedia.org/wiki/Gaya_hambathttps://id.wikipedia.org/wiki/Gaya_hambat


47/54

karena tidak diperlukannya suntikan arus '2 untuk membangkitkat medan

magnetis. /ehingga konstruksinya lebih simple dan mudah untuk di aplikasikan

serta diamati.

+.+.+ Pen'earah

Penyearah elombang adalah suatu bagian dari angkaian 2atu 'aya atau

Po$er /upply yang ber*ungsi sebagai pengubah sinyal 2 +lternating 2urrent

menjadi sinyal '2 +'ire!t 2urrent. angkaian e!ti*ier atau Penyearah

elombang ini pada umumnya menggunakan 'ioda sebagai #omponen

)tamanya. "al ini dikarenakan 'ioda memiliki karakteristik yang hanya

mele$atkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah

sebaliknya. >ika sebuah 'ioda dialiri arus Bolakbalik +2, maka 'ioda tersebut

hanya akan mele$atkan setengah gelombang, sedangkan setengah gelombangnya

lagi diblokir

+.+., 0n$erter D8 9 D8

#on&erter '2'2 berlaku seperti halnya tra*otransfor)er yang

mengubah tegangan 2 tertentu ke tegangan 2 yang lebih tinggi atau lebih

rendah. -idak ada peningkatan ataupun pengurangan daya masukan selama

pengkon&ersian bentuk energi listriknya. #on&erter '2'2 dapat dibagi menjadi

47


48/54

dua kategori besar, yaitu yang terisolasi dan yang tak terisolasi. #ata FisolasiG

disini se!ara sederhana bermakna adanya penggunaan tra*o +Isolasi al&anis

antara tegangan masukan dan tegangan keluaran !on&erter '2'2 yang tak

terisolasi dengan istilah dire!t !on&erter dan !on&erter yang terisolasi dengan

istilah indire!t !on&erter

+.+. Batere :aki;

Merupakan jenis aki yang diran!ang mampu menghasilkan energi +arus

listrik yang tinggi dalam $aktu singkat sehingga dapat menyalakan mesin seperti

mesin kendaraan.'engan kata lain untuk menghidupkan mesin dibutuhkan arus

listrik yang tinggi. /etelah mesin hidup aki istirahat sambil di!as kembali oleh

generator +alternator.>adi aki akan selalu penuh terisi arus listrik tidak pernah

sampai habis. >ika aki sering terpakai sampai habis aki jenis ini akan !epat rusak.

#onstruksinya menggunakan banyak pelat tipis se!ara paralel agar resistansinya

rendah dengan permukaan yang lebih luas agar dapat melepas arus listrik yang

tinggi saat dibutuhkan.ki jenis ini banyak digunakan pada kendaraan untuk

menyalakan mesin

+.+.4 In$erter

In&erter adalah angkaian elektronika daya yang digunakan untuk

mengkon&ersikan tegangan searah +'2 ke suatu tegangan bolakbalik +2. da

beberapa topologi in&erter yang ada sekarang ini, dari yang hanya menghasilkan

tegangan keluaran kotak bolakbalik +pushpull in&erter sampai yang sudah bisa

menghasilkan tegangan sinus murni +tanpa harmonisa. In&erter satu *asa, tiga

*asa sampai dengan multi*asa dan ada juga yang namanya in&erter multile&el

+kapasitor split, diode !lamped dan susunan kaskade. da beberapa !ara teknik

48


49/54

kendali yang digunakan agar in&erter mampu menghasilkan sinyal sinusoidal,

yang paling sederhana adalah dengan !ara mengatur keterlambatan sudut

penyalaan in&erter di tiap lengannya.

+.+.< Du*" La&

'ump load adalah komponen dengan resisti&itas rendah yang

menghasilkan panas dari daya yang disuplaikan. "al ini digunakan dalam sistem

baik melindungi batere dari pengisian yang berlebihan atau dalam sistem gridtied

untuk melindungi in&erter. )ntuk sistem o**grid yang menggunakan batere,

rating daya dari dump load harus setara dengan total output daya sistem. 'alam

sistem gridtied rekomendasi umum adalah untuk dimensi dump load memiliki

ukuran yang sama, sebagai selisih antara daya terpasang dan rating daya dari

in&erter.

+.+.= Beban

Sang dimaksud beban dalam ran!angan ini adalah bebanbeban yang dapat

ditampung oleh in&erter seperti beban penerangan, tele&isi, c!arger, atau yang

lainnya. Bisa disebut juga peralatan 1 peralatan yang mengkonsumsi daya listrik

dengan skala ke!il.

+.+.> Pen-elasan &iagra* alir "rses "e*buatan turbin?

dapun penjelasan terhadap diagram alir proses pembuatan turbin yaitu(

3. Memulai.

7. Melakukan persiapan untuk mendesain dengan mempelajari literatur.

5. Mengumpulkan datadata yang dibutuhkan untuk mendesain.

:. Mendesain turbin angin tipe orlo&.

;. Membuat desain untuk bentuk sudu, jumlah sudu dan ukuran turbin.

A. Melakukan penyesuaian dengan keadaan real, jika tidak sesuai dilakukan

pendesainan ulang.

4"


50/54


51/54

+.+.> Pen-elasan &iagra* alir "rses "enger-aan la"ran?

51

%E%UAI

%E%UAI

3

4

30

33

37

9

<

A

;

:

5

7


52/54

dapun penjelasan terhadap diagram alir pengerjaan Laporan akhir yaitu(

3. Memulai pengerjaan dengan pembuatan proposal L

7. Memnentukan permasalahan yang akan di angkat

5. /etelah ditemukan permasalahan yang bisa diangkat, mulai dibuat

rumusan masalah, tujuan serta batasan terhadap permasalahan tersebut.

:. 'ilakukan studi dari literatur yang ada untuk medesain turbin.

;. Men!ari datadata yang dibutuhkan seperti ke!epatan angin,massa jenis

udara, daya generator, dll.

A. Memeriksa kembali data yang diperoleh apakah sudah memenuhi atau

belum jika belum dilakukan pengambilan data ulang.

ika data sudah terpenuhi dilakukan peran!angan turbin.

4. >ika turbin sudah jadi maka dilakukan pengujian terhadap turbin.

9. Pengujian dititik beratkan pada kemampuan dan karakteristik turbin.

30. Membuat kesimpulan dari hasil pengujian.

33. Melakukan penulisan laporan akhir.

37. /elesai.

+., Diagra* alir "rses "enger-aan la"ran akhir

52


53/54

53

12

11

10

"

8

7

6

5

4

3

2

1


54/54

+.4 Rencana anggaran bia'a

Bahan s"esiikasi /u*la

h

Harga satuan Ttal harga

Lembaran

alumunium

3770 = 7::0 = 3

mm

5 :0:000 3737000

Plat besi 3770 = 7::0 = 7

mm

3 :70000 :70000

Pipa besi berongga 3;0 !m 3 300000 300000

bearing -ipe &erti!al

+ro!hes

5

dadi fiks ta ku

Documents