jurusan teknik mesin fakultas teknik ... - · pdf fileperancangan trapezoidal wind turbine...

PERANCANGAN TRAPEZOIDAL WIND TURBINE DENGAN

KAPASISTAS 100 WATT UNTUK ATAP (ROOF TOP)

GEDUNG BERTINGKAT PADA HOTEL SYARIAH SOLO

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

ARIS SUBEKTI

NIM.I0411009

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user


commit to user

iv

PERSEMBAHAN

Janji adalah hal yang mudah diucap tapi betapa sulit ditunaikan. Dan

jikalau janji adalah hutang, maka lengkaplah sudah definisi janji beserta

dengan besarnya tanggungan bagi si pengemban. Ini bukanlah tentang

tingginya harga yang harus dikorbankan ketika pemenuhan janji, tetapi

yang berat dari janji adalah ancaman bagi sipengemban yang tak

memenuhi janji.

Maka inilah beratnya. Demikianlah pula, tak ubahnya janji dalam

berjuang menuntut ilmu meniti kehidupan. Bagi sebagian mereka mungkin

sedemikian rupa mengelak dengan dalih, “aku tak berjanji”. Tapi

mengertilah ketika engkau bersedia menerima amanah, itu artinya kau

berjanji untuk mengemban amanah tersebut, dan menuntaskannya.

Maka inilah bentuk pemenuhan janji meski sama sekali tak

terucapkan, tapi nyata terjelaskan. Teruntuk Bunda tercinta yang

senantiasa teguh dalam perjuangannya, dan sabar dalam doanya “terima

kasih telah sabar mendidik hingga tahap ini, semoga kelak mampu

memberikan manfaat yang lebih”. Teruntuk dosen pembimbing yang

senantiasa bersabar dalam membimbing, “terima kasih telah berkenan

membimbing hingga akhir”.

“Jika hidup adalah bergerak, maka sebaik-baik pergerakan adalah yang

mengalami perpindahan. Karena darinyalah kita belajar tentang makna perubahan.

Jika hidup adalah perjuangan, maka perjuangan itu takkan pernah berakhir. Ia

hanya berpindah dan senantiasa bergerak hingga jantung itu tak mampu lagi

berdetak”

Aris Subekti

I0411009


commit to user

v

MOTTO

“Sesungguhnya Alloh tidak merubah keadaan suatu kaum sehingga mereka merubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri”

(Q.S. ArRa’ad : 11)

“Sebaik-baik manusia adalah yang paling bermanfaat bagi manusia lainnya” -Muhammad SAW-

(HR. Ahmad, Ath-Thabrani, Ad-Daruqutni)

“Jalan menuju Allah adalah jalan yang membuat Adam kelelahan. Nuh mengeluh. Imbrahim dilempar ke dalam api. Ismail dibentangkan untuk

disembelih. Yusuf dijual dengan harga yang murah dan dipenjara beberapa tahun. Zakaria di gergaji. Yahya disembelih. Ayub menderita penyakit. Daud menangis melebihi kadar semestinya. Isa berjalan sendirian. Dan Muhammad

SAW mendapat kefakiran dan berbagai gangguan. Sementara kalian ingin mnempuhnya dengan bersantai ria dan bermain-main? Demi Alloh takkan

pernah bisa terjadi” -Ibnul Qoyyum Al Jauziah-

“Dapatkah kekayaan dengan tak berusaha? Dapatkah ilmu dengan tak menuntut? Dapatkah mencapai kemulyaan, kalau tak ditempuh jalannya?

Padahal kapal tak dapat dilayarkan di daratan” -Buya HAMKA-

“Teruslah bergerak, hingga kelelahan itu lelah mengikutimu. Teruslah berlari, hinggga kebosanan bosan mengejarmu. Teruslah berjalan, hingga keletihan letih bersamamu.

Teruslah bertahan, hingga kefuturan itu futur menyertaimu. Teruslah berjaga hingga kelesuan itu lesu menemanimu”

-Ust. Rahmat Abdullah-

“Ada banyak hal dalam hidup yang tidak bisa kita ketahui tanpa mengalaminya.

Maka bersyukurlah atas apa yang dialami dalam hidup, karena yakinlah selelah

apapun hari ini, sesakit apapun hari ini dan sepahit apapun hari ini, semua itu

akan indah ketika kau kenang kelak”

-Aris Subekti-


commit to user

vi

PERANCANGAN TRAPEZOIDAL WIND TURBINE DENGAN

KAPASISTAS 100 WATT UNTUK ATAP (ROOF TOP) GEDUNG

BERTINGKAT PADA HOTEL SYARIAH SOLO

Aris Subekti Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Indonesia

Email : [email protected]

Abstrak

Energi listrik merupakan komoditas yang sangat dibutuhkan oleh

masyarakat di Indonesia. Selama ini sebagian besar energi listrik di Indonesia

merupakan konversi dari energi fosil yaitu diesel. Indonesia merupakan Negara

dengan potensi energi angin yang cukup tinggi. Oleh karena itu perlu dilakukan

penelitian terkait potensi energi yang ada. Pada penelitian kali ini akan dibahas

potensi energi angin kota Surakarta dan atap gedung Hotel Syariah Solo dengan

menggunakan metode konversi kecepatan angin, dan analisa weibull. Kecepatan

angin yang sering muncul adalah 3,8 m/s. Pada penelitian kali ini juga dibahas

desain turbin angin dengan sudu trapezoidal, yang merujuk pada penelitian Zanette.

Turbin yang dirancang merupakan trapezoidal wind turbine dengan kapasitas 100

Watt. Kemudian jenis air foil yang digunakan adalah jenis NACA 0018.

Kata kunci: turbin, angin, trapezoidal, sudu.


commit to user

vii

TRAPEZOIDAL WIND TURBINE DESIGN WITH 100 WATT CAPACITY FOR

ROOF TOP MULTI-STOREY BUILDING AT HOTEL SYARIAH SOLO

Aris Subekti Department of Mechanical Engineering

Engineering faculty of Sebelas Maret University Surakarta Indonesia

Email : [email protected]

Abstract

Electrical energy is a commodity that is needed by the people in Indonesia.

So far, most of electric energy in Indonesia is a conversion from fossil fuel, that is

diesel. Indonesia is a country that has the wind energy potential which high enough.

Therefore it is necessary to do research which has related to energy potential. This

research will discuss about wind energy potential of Surakarta and the roof of the

Hotel Syariah Solo’s building using wind speed conversion, and Weibull’s analysis.

Wind speed that often arises is 3.8 m/s. In the present study also discussed the

design of wind turbines with trapezoidal blade, which refers to the research of

Zanette. The turbine that designed is trapezoidal wind turbine with 100 Watts in

capacity. Then the kind of airfoil that used is NACA 0018.

Keyword: turbine, wind, trapezoidal, blade


commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahirabbil ‘alamin

Segala puji dan syukur kami panjatkan kehadirat ALLOH SWT, atas rahmat

dan hidayahnya sehingga kami mampu menyelesaikan tugas akhir dengan judul

“PERANCANGAN TRAPEZOIDAL WIND TURBINE KAPASITAS 100 WATT

UNTUK ATAP (ROOF TOP) GEDUNG BERTINGKAT PADA HOTEL

SYARIAH SOLO”, dapat terselesaikan dengan baik sesuai waktu yang diharapkan.

Shalawat serta salam semoga tercurah pada Rasulullah Muhammad SAW beserta

keluarga, sahabat dan pengikutnya, yang telah menyampaikan dien-Nya kepada kita

semua.

Tugas akhir atau skripsi ini merupakan salah satu syarat guna memperoleh

gelar Sarjana Teknik, di jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret. Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan skripsi ini mengalami

berbagai kendala karena keterbatasan dan kemampuan penulis.

Dalam penulisan tugas akhir ini kami mengucapkan banyak terima kasih pada

berbagai pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung.

Dengan segala kerendahan hati, kami ingin mengucapkan terima kasih atas segala

bantuan yang telah diberikan. Dengan rasa tulus ikhlas penulis sampaikan terima

kasih kepada:

1. Bapak D. Danardono, ST., MT., Ph.D selaku Dosen pembimbing I yang

senantiasa memberikan nasehat, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan

skripsi ini.

2. Bapak DR Eng Syamsul Hadi ST., MT., selaku Dosen Pembimbing II yang

turut serta memberikan motivasi, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan

skripsi ini.

3. Bapak Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, ST., MT., Bapak Eko Prasetya B,

ST.,M.T., Bapak Budi Kristiawan ST,.MT., selaku dosen penguji tugas akhir

saya yang telah memberi saran yang membangun.


commit to user

ix

4. Bapak D. Danardono, ST., MT., Ph.D selaku Pembimbing Akademis yang

telah berperan sebagai orang tua penulis dalam menyelesaikan studi di

Universitas Sebelas Maret ini.

5. Bapak DR Nurul Muhayat ST, MT. selaku koordinator Tugas Akhir.

6. Bapak Agung T W ST., MT., PhD selaku koordinator Kerja Praktek.

7. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret yang telah turut serta mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1.

8. Seluruh staf karyawan administrasi Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan kemudahan dalam hal

administrasi.

9. Ibu Rasinem, yang telah melahirkan, mendidik, membimbing serta menjadi

motivasi utama dalam menjalankan studi. Alm. Bapak Syarif Hidayat, yang

telah menjadi perantara Alloh untuk menurunkan saya sebagai manusia hidup

di dunia.

10. Ibu Prihartiningsih, Bapak Suparno yang sudah berjasa dalam menjadi

perantara Alloh agar saya bisa mengeyam pendidikan hingga sampai pada

pendidikan tinggi. Terima kasih telah menjadi sosok Ibu dan Bapak Kedua

untuk saya.

11. Rekan-rekan seperjuangan, teknik mesin angkatan”11 yang telah

membersamai dalam lika-liku perjalan selama di sini. Agus, Agil, Akbar,

Andika, Arif, Arjuna, Bima, Danang, Danu, Dhadung, Evan, Fatur, Dika,

Evan, Fadil, Fadillah (pooh), Fahri, Ibnu, Jupri, Mahendra, Muhamad, Wanto,

Zadid, Welly, Ian, Royan, Satriya, Khoirul, Gesa, Miko, Rifki, Husein, Fandy,

Yusuf. Kalian semua luar biasa.

12. Teman takmir masjid Nurhasanah, mas Tino Prasetyo, mas Galih Timbul

Raharjo, mas Dwi Nur Rahmat.

13. Rekan-rekan BEM FT kabinet Teknik Mengabdi, yang telah membersamai

dalam pembelajaran menggelola dan bertanggung jawab organisasi, naufal,

hilda, kiko, hajar, poppy, tri wahyu, wahyu nur, putri, fikri, nasrullah, edwin,

ridwan, dindha, dandy, ardian, fahry, fahrizal, ririn, atika. Semoga senantiasa

dilancarkan dan dimudahkan dalam setiap usahanya.


commit to user

x

14. Rekan-rekan “Komodo”, Mantas, Tyar, Sunu, Tiara, Astya, Edo, Indra, Hans,

Fikri, Rafiq, Lutfi, Purwanto, Himam, Ibnu, Mahmud, Wulan, Niken, Fitri,

Shalila, Hida.

15. “Indonesiaku”, semoga senantiasa istiqomah dan senantiasa berada dalam

perlindungan Alloh.

16. Segenap adik-adik binaan, hirman, ilham, aldilla, andryansyah, arman, deni,

anwar, fauzi, yang telah memberikan pengalaman dalam menjadi sosok

pembina.

17. Tim pengajar TPA kemana-mana, Agil Rizky Ardiansyah. Semoga

dimudahkan pula dalam menyelesaikan segala urusannya. Semoga senantiasa

menjadi insan yang manfaat.

18. Temen-Temen DEMA UNS 2015 #LANGKAH PERUBAHAN, Tyar,

Yasmin, Ulfa, Wafa, Ratih, Linda, Danu, Febri, Ridho, Hira, Sidiq, Anas,

Ghilman. Begitu pula dengan seluruh staff ahli. Tekhusus untuk Komisi satu,

Febri, Ridho, Linda, Rika, Monik, Cosma, dan tentunya Dhiyon. Terima kasih

atas segala kepercayaan yang telah diberikan.

19. Rekan-rekan kader partai Gerbang UNS, partai tertua dan terbesar di UNS

dengan segenap pengalamannya melanglang buana dalam dinamika politik

kampus, semoga senantiasa meroket.

20. Rekan-Rekan Aliasni Mesin-Muhandis (AMM MERAH) yang telah menjadi

teman untuk mengabdi kembali pada masyarakat. Rois, Mas Ahmed, Rizal,

Maftahur Rizky, David, Edo Suryo, Dion, Fahri, Agil, Fathur, Andi. Semoga

kedepan makin maju TPA-nya dan disukseskan dalam membangun generasi.

21. Tim pengajar TPA Baitullah Desa Jenglong Mojosongo, semoga senantiasa

rajin untuk mengajar disana.

22. Teman-Teman FOLDER, Unicorn, Garuda, DEMA FT UNS, SKI FT UNS,

dari segala periode yang tak mampu saya sebutkan satu-persatu. Terima kasih

teiring doa untuk kalian semua.

23. Dan Tentunya, segenap Keluarga Mahasiswa Teknik Mesin yang telah

memberikan pengajaran tentang arti solidaritas, loyalitas, dan militansi.

24. Dan Semua pihak yang telah membantu proses penyelesaian penulisan skripsi

ini yang belum disebutkan dan tak mampu disebutkan satu persatu.


commit to user

xi

Semoga Alloh membalas segala budi yang telah diberikan dengan yang jauh

lebih baik. Pada akhirnya kami menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini

masih jauh dari sempurna karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan

penulis. Oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat

membangun dari semua pihak supaya menjadi masukan yang sangat berguna bagi

kami untuk memperbaiki dan menyempurnakan penulisan lain yang akan datang.

Akhir kata, kami berharap semoga laporan skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat

bagi kita semua dan bagi penulis pada khususnya.

Wassalamualaykum Wr. Wb.

Surakarta, 17 Maret 2016

Penulis


commit to user

xii

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ ii

HALAMAN MOTTO ......................................................................................... iii

HALAMAN PERSEMBAHAN ......................................................................... iv

ABSTRAK .......................................................................................................... v

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiv

DAFTAR NOTASI ............................................................................................. xv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xviii

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

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

1.2. Rumusan Masalah ................................................................................ 3

1.3. Batasan Masalah .................................................................................. 4

1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................. 4

1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................... 4

1.6. Sistematika Penulisan .......................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 6

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

2.2. Turbin Angin ....................................................................................... 7

2.2.1. Jenis-Jenis Turbin Angin ........................................................... 7

2.3.Turbin angin Tipe Trapezoidal Blade ................................................... 12

2.4. Angka Betz........................................................................................... 14

2.4.1. Tip Speed Ratio .......................................................................... 15

2.5. Distribusi Weibull ................................................................................ 16

2.5.1. Parameter k dan c berdasarkan metod grafik ............................. 17

2.6. Konversi Kecepatan Angin .................................................................. 18

2.7. Kecepatan Angin Rata-rata .................................................................. 18

2.8. VE dan VF ........................................................................................... 19


commit to user

xiii

2.9. Energy Density (ED) ............................................................................ 19

2.10. Torsi Turbin Angin ..................................................................... 20

2.11. Diameter Rotor Turbin ................................................................ 20

2.12. Airfoil ........................................................................................... 20

2.13. Aerodinamik Sudu ....................................................................... 22

2.14. Poros ........................................................................................... 25

2.15. Pasak ........................................................................................... 27

2.16. Bilangan Reynold ........................................................................ 29

2.17..Faktor Keamanan ........................................................................ 29

2.18. Sistem Transmisi Daya ............................................................... 30

2.19. Bantalan ...................................................................................... 30

2.20. Generator ..................................................................................... 33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN............................................................ 35

3.1. Metode Penelitian ................................................................................ 35

3.2.Tempat Dan Wanktu Penelitian ............................................................ 35

3.3. Alat Penelitian ..................................................................................... 35

3.4. Data ..................................................................................................... 35

3.5. Prosedur Penelitian .............................................................................. 36

3.6. Mengolah Data Kecepatan Angin ....................................................... 37

3.7. Perancangan Turbin ............................................................................ 37

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ...................................................... 38

4.1. Profil Gedung Hotel SYARIAH SOLO ............................................... 38

4.2. Analisa Potensi Energi Angin .............................................................. 38

4.2.1. Data Kecepatan Angin ............................................................... 38

4.2.2. Konversi Data Kecepatan Angin ............................................... 39

4.2.3. Perhitungan Kecepatan Angin Rata-rata Di Lokasi ................... 41

4.2.4. Penentuan Arah dan Kecepatan Angin Lokasi .......................... 42

4.2.5. Perhitungan Fungsi Probabilitas Dan Kumulatif Distribusi Weibull

44

4.5.6. Perhitungan Potensi Energi Angin ............................................. 46


commit to user

xiv

4.3. Desain Trapezoidal Wind Turbine ....................................................... 49

4.3.1. Konversi Data Jurnal Menjadi Data Desain ............................... 49

4.3.2. Analisa Gaya Pada Sudu Turbin ................................................. 52

4.3.3. Menghitung Potensi Daya yang Dihasilkan ............................... 57

4.3.4. Perhingungan Poros (Shaft) ....................................................... 58

4.3.4. Perhitungan Pasak (key) ............................................................. 62

4.3.5. Perhitungan Dudukan Strut ......................................................... 65

4.3.6. Perhitungan Strut ....................................................................... 66

4.4. Perhitngan Bantalan (Bearing) ........................................................... 67

4.5. Pemilihan Generator ........................................................................... 70

4.6. Sistem Transmisi ................................................................................. 72

4.7. Desain Rangka Turbin ......................................................................... 73

4.8. Gambar Turbin .................................................................................... 74

4.9. Prediksi Peforma Turbin ..................................................................... 75

4.10. Perhitungan Energi Turbin Tahunan (Annual Energy) ..................... 77

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 80

5.1. Kesimpulan ......................................................................................... 80

5.2. Saran ................................................................................................... 81

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 82

LAMPIRAN ........................................................................................................ 85


commit to user

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Konsumsi final energi Indonesia persektor tahun ....................... 2

Gambar 2.1 Variasi Jumlah Blade Pada Turbin Horisontal ......................... 8

Gambar 2.2 Tipe Turbin Vertikal ................................................................... 9

Gambar 2.3 Turbin Darrieus ........................................................................ 10

Gambar 2.4 Turbin Darrieus H-Rotor ........................................................... 10

Gambar 2.5 Tipe Turbin Savonius ................................................................ 11

Gambar 2.6 (a) Rotor Savonius U, dan (b) Rotor Savonius L ..................... 12

Gambar 2.7 a. Darrieus 1931, b. Gorlov 1997, c. Archard dan Maitre 2014

................................................................................................... 13

Gambar 2.8 Trapezoidal-blade CFWT (a. Turbine, b. Tampak atas, c. Tampak

perspektif) .................................................................................. 14

Gambar 2.9 Grafik Hubungan Cp dan λ dengan Batas Betz (Betz Limit) ... 15

Gambar 2.10 Pengaruh K Terhadap Bentuk Grafik Weibull (probability density)

................................................................................................... 17

Gambar 2.11 Pengaruh K Terhadap Bentuk Grafik Weibull (cumulative

distribution) ............................................................................... 17

Gambar 2.12 NACA 0018 airfoil .................................................................... 22

Gambar 2.13 Segitiga Kecepatan Pada Turbin Angin H-Rotor ........................ 22

Gambar 2.14 Penentuan Kecepatan Angin Relatif ........................................... 24

Gambar 2.15 Parameter Utama Karakteristik Turbin Sudu Trapezoidal:

(a)Tampilan Perpektif Sudu, (b) Tampak Atas Sudu. ............... 25

Gambar 2.16 Mode Proyeksi Radial Profil NACA0018 ................................... 25

Gambar 2.17 Diagram Gaya Pada Sudu Turbin Angin..................................... 26

Gambar 2.18 Pasak (Key) ................................................................................ 29

Gambar 2.19 Radial Ball Bearing ................................................................... 32

Gambar 2.20 Generator Turbin Angin ........................................................... 34

Gambar 3.1 Diagram Alir Prosedur Percobaan ............................................ 36

Gambar 4.1 Hotel SYARIAH SOLO ............................................................ 38

Gambar 4.2 Grafik Arah Angin Berdasarkan Kecepatan Angin Tahun 2013-

2014 ........................................................................................... 42

Gambar 4.3 Grafik Frekuensi Arah Angin Kumulatif Tahun 2013-2014 ..... 43


commit to user

xvi

Gambar 4.4 Grafik Estimasi k dan c ............................................................. 44

Gambar 4.5 Grafik Distribusi Weibull (Fungsi Probability Density) tahun

2013-2014 .................................................................................. 45

Gambar 4.6 Grafik Kumulatif Weibull (Fungsi Distribusi Kumulatif) tahun

2013-2014 .................................................................................. 46

Gambar 4.7 Diagram Potensi Energi Tiap Bulan .......................................... 49

Gambar 4.8 Desain Sudu (Blade) .................................................................. 51

Gambar 4.9 Penentuan Kecepatan Angin Relatif .......................................... 54

Gambar 4.10 Diagram Gaya Pada Sudu Turbin Angin ................................... 56

Gambar 4.11 Analisa Gaya Drag Pada Poros.................................................. 59

Gambar 4.12 Poros (Shaft) .............................................................................. 62

Gambar 4.13 Pasak (key) ................................................................................. 64

Gambar 4.14 Dudukan strut ............................................................................ 66

Gambar 4.15 Strut ........................................................................................... 67

Gambar 4.16 Analisa Gaya Pada Bantalan (Bearing) .................................... 68

Gambar 4.17 Bantalan Bolt Flange Mounted Bearing (Seal Master) ............. 63

Gambar 4.18 Generator model NE – 100S...................................................... 64

Gambar 4.19 Dudukan Turbin......................................................................... 74

Gambar 4.20 Trapezoidal Wind Turbine ......................................................... 75

Gambar 4.21 Grafik Nilai Faktor Kapasitas Berdasarkan Kecepatan Angin .. 77

Gambar 4.22 Diagram Energi Turbin Tahunan (EA) Tahun 2013-2014 ........ 78


commit to user

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai koefisien kekasaran dan layer thickness berdasarkan lokasi yang

berbeda ................................................................................................ 18

Tabel 2.2 Faktor Km dan Kt ................................................................................ 27

Tabel 2.3 Ukuran pasak berdasarkan diameter poros ........................................... 28

Tabel 2.4 Nilai Faktor Keamanan Material........................................................... 30

Tabel 2.7 Pemilihan faktor koreksi pada bantalan ................................................ 32

Tabel 4.1 Konversi Kecepatan Angin ................................................................... 39

Tabel 4.2 Frekuensi kecepatan angin pada bulan Mei 2013 ................................. 41

Tabel 4.3 Distribusi Frekuensi Kecepatan Angin tahun 2013-2014 ..................... 43

Tabel 4.4 Hasil perhitungan VEmax ....................................................................... 46

Tabel 4.5 Hasil pergitungan potensi Energi selama dua tahun ............................ 47

Tabel 4.6 Spesifikasi Turbin Berdasar Jurnal ....................................................... 49

Tabel 4.7 Data Turbin Angin ................................................................................ 52

Tabel 4.8 Variasi Sudut Serang Dengan Sudut Pitch ........................................... 53

Tabel 4.9 Koefisien Lift dan Drag Pada Variasi Sudut Serang Menggunakan

XFLR5 ............................................................................................... 54

Tabel 4.10 Sudut Β, Sudut ϒ, dan Kecepatan Relatif Pada Variasi Sudut Pitch .. 55

Tabel 4.11 Gaya Angkat, Dorong, Normal, dan Axial Pada Variasi Sudut Pitch.56

Tabel 4.12 Daftar koefisien drag (Cd) ................................................................... 58

Tabel 4.13 Rekomendasi nilai Km dan Kt ........................................................... 61

Tabel 4.14 Ukuran Pasak Berdasarkan Diameter Poros ....................................... 63

Tabel 4.15 Dimensi Bantalan Seri 5206 (Seal Master) ......................................... 70

Tabel 4.16. Data Teknik Generator NE – 100S .................................................... 64

Tabel 4.17. Nilai Energi Turbin Tahunan (EA) .................................................... 74


commit to user

xviii

DAFTAR NOTASI

A luas area (m2) dan

At luas sapuan rotor turbin (m2)

c parameter skala distribusi Weibull

c panjang chord sudu turbin angin (m)

C0 kapasitas beban statik

C kapasitas beban dinamik

e jarak antara dua sudu turbin Savonius (m)

d panjang chord sudu turbin Savonius (m)

Cd koefisien Drag

Cp koefisien daya turbin

D diameter turbin angin (m)

dp diameter poros (m)

Ed energi per satuan waktu

Et energi selama satu satuan waktu

f(V) fungsi probability density distribusi Weibull

Fd gaya Drag (N)

F(V) fungsi cumulative distribusi Weibull

H tinggi turbin angin (m)

k parameter bentuk distribusi Weibull

Km faktor kombinasi beban kejut dan lelah untuk pembebanan bending

Ks faktor keamanan untuk bearing

Kt faktor kombinasi beban kejut dan lelah untuk pembebanan torsi

l panjang pasak (m)

M momen (N.m)

Me momen bending (N.m)

mb massa sudu (kg)

N kecepatan putar (rpm)


commit to user

xix

N safety factor

P daya (Watt)

Pt daya yang dihasilkan turbin (Watt)

R jari jari turbin angin (m)

Rw kecepatan tangensial (m/s)

SF faktor keamanan (safety factor)

Sy tegangan yield material (N/m2)

t tebal pasak (m)

T torsi yang dihasilkan oleh turbin angin (N.m)

Te twisting momen (N.m)

V kecepatan angin (m/s2)

V2 kecepatan angin yang diukur pada ketinggian Z2 (m/s)

V1 kecepatan angin yang diukur Badan Meteorologi (m/s)

𝑉𝑎 kecepatan aksial sudu

Vc kecepatan tangential sudu

Vf kecepatan angin yang sering muncul selama satu periode waktu (m/s)

VE besar kecepatan angin yang menghasilkan energi maksimum (m/s)

Vm kecepatan rata rata (m/s)

𝑉𝑛 kecepatan normal sudu

V∞ kecepatan angin lingkungan

w lebar pasak (m)

W beban radial ekivalen dinamik

W kecepatan angina relatif (m/s)

WA beban aksial (N)

WR beban radial (N)

X faktor beban radial

Y faktor rotasi

Z1 nilai gradien tinggi pada puncak lapis batas lokasi Badan Meteorologi

Z2 nilai gradien tinggi pada puncak lapis batas lokasi yang ingin diketahui

𝛼 sudut serang

α1 kekasaran permukaan di lokasi Badan Meteorologi

α2 kekasaran permukaan di lokasi yang ingin diketahui


commit to user

xx

λ tip speed ratio

ρ massa jenis udara (kg/m3),

𝜃 sudut pitch

τd tegangan geser ijin material untuk desain (N/m2)

ω kecepatan sudut putar turbin angin (rad/s)

σ solidity

σd tegangan tarik ijin material untuk desain (N/m2)

σy tegangan luluh (N/m2)

δ overlap ratio


commit to user

xxi

DAFTAR LAMPIRAN

1. Tabel data kecepatan angin

2. Tabel hasil perhitungan VEmax per bulan

3. Tabel hasil perhitungan per tahun

4. Tabel hasil perhitungan arah angin

5. Tabel standar ukuran pasak

6. Tabel standar ukuran bantalan

7. Tabel Standar ukuran sabuk

8. Nilai koefisien Drag

9. Tabel hasil perhitungan annual energy

10. Tabel kekuatan material


commit to user

jurusan teknik mesin fakultas teknik ... - · pdf fileperancangan trapezoidal wind turbine...

Documents