unjuk kerja kincir angin savonius dua sudu dua...

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS DUA SUDU DUA TINGKAT

DENGAN SUDUT KEMIRINGAN PELAT PENGARAH ANGIN

0º, 15º, DAN 30º

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan

Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Disusun oleh :

JULIANTO THOMAS GERALDO

NIM : 155214049

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

TWO-BLADE TWO-LEVEL SAVONIUS WINDMILL PERFORMANCE

WITH STEERING PLATES AND ANGELS 0º, 15º, 30º

FINAL PROJECT

Presented as Partitial Fulfilment of The Requirement to Obtain The Sarjana

Teknik Degree in Mechanical Engineering

Presented by :

JULIANTO THOMAS GERALDO

NIM : 155214049

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2019


iii


iv


v

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Dengan ini saya menyatakan dengan sesunguhnya bahwa Tugas Akhir

dengan judul :



0º, 15º, DAN 30º

yang dibuat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Strata1,

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

Dharma. Sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan dari tugas akhir atau

penelitian yang sudah dipublikasikan di Universitas Sanata Dharma maupun di

Perguruan Tinggi manapun. Kecuali bagian informasi yang dicantumkan dalam

daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 20 November 2019

Penulis

Julianto Thomas Geraldo


vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma

Nama : Julianto Thomas Geraldo

Nomor Mahasiswa : 155214049

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah dengan judul :



0º, 15º, DAN 30º

Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata

Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelola

dalam bentuk pangkalan data, mempublikasikan di internet atau media lain untuk

kepentingan akademis tanpa perlu meminta izin kepada saya selama masih

mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian penyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.


Yang menyatakan



vii

ABSTRAK

Ketersediaan energi yang tidak dapat di perbaharui khususnya energi fosil

yang saat ini mengalami penurunan, maka diperlukan solusi sumber energi

alternatif yang ramah lingkungan dan terbarukan. Ada beberapa energi terbarukan

yang dapat di kembangkan salah satunya adalah energi angin dengan ketersedian

yang melimpah dan ramah lingkungan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mengetahui koefisien daya puncak dari model kincir angin Savonius dua sudu dua

tingkat dengan variasi pelat pengarah angin dan tanpa pelat pengarah angin

kemudian menentukan model kincir angin Savonius yang memiliki koefisien daya

puncak tertinggi.

Model kincir angin yang diteliti adalah Savonius dua sudu dua tingkat,

berdiameter 64 cm dan tinggi 86 cm dengan pelat pengarah yang di pasang pada

lingkar terluar kincir berjumlah 9 dan 12 dengan lebar 13 cm dan tinggi 90 cm

bersudut 0°,15°,30°.

Berdasarkan data yang diperoleh, kincir angin dengan pelat pengarah

berjumlah 9 dengan sudut 30˚ menghasilkan koefisien daya puncak tertinggi

sebesar 1,11% pada tip speed ratio 0,38 dengan daya output sebesar 0,79 watt

dan koefisien daya puncak pada kincir tanpa pelat pengarah sebesar 0,96% pada

tip speed ratio 0,36 dengan daya output sebesar 0,68 watt.


viii

ABSTRACT

Fossils are non-renewable energy, and as we know, the source are now in

decline. Therefore, environmentally-friendly and renewable energy is very urgent

to be founded. There are several renewables that can be developed. One of them is

wind energy, which is abundant and environmentally friendly.

The aim of this study is to find out the peak power coefficient of Savonius

Windmill models by two blades and two-level with wind directors plate and

without wind directors plate. The windmill model that studied was Savonius two

blades and two levels, by diameter of 64 cm and 86 cm height, 9 and 12 wind

directors plates with 13 cm width and 90 cm hight, and angular of 0o,

15o,

30o

mounted on the outer ring of the windmill.

The data and data anlysis process was obtained the highest coefficient

power (Cp) with tip speed ratio (tsr), from several windmills found that the

highest power coefficient (Cp) of Savonius windmill is 1,11% with 0.38 TSR and

0.79 watts output power. This result was obtained from Savonius windmill

research with two blades and two levels, in addition 9 director plates by 30o angle.


ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas

segala berkat dan karunia-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat terlaksana dengan

lancar serta penulis dapat menyelesaikan naskah tugas akhir yang berjudul

“UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SAVONIUS DUA SUDU DUA

TINGKAT DENGAN SUDUT KEMIRINGAN PELAT PENGARAH

ANGIN 0º, 15º, DAN 30º”. Tugas akhir ini disusun sebagai syarat kelulusan

pada program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma.

Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bimbingan dan bantuan dari

berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan

terimakasih kepada :

1. Sudi Mungkasi, S.Si, M.Math.Sc., Ph.D selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Budi Setyahandana, ST., MT., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3. Ir. Rines, M.T selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu dan

memberikan bimbingan dalam proses pengerjaan tugas akhir ini.

4. Doddy Purwadianto, S.T,. M.T., Selaku dosen pembimbing akademik yang

telah memberikan dukungan selama proses pengerjaan tugas akhir ini.

5. Seluruh dosen dan laboran Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma, yang telah memberikan pengetahuan selama

kuliah.

6. Orang tua tercinta Stepanus dan Neti serta adik tercinta Alda dan Aldi yang

telah memberikan doa dan dukungan yang diberikan baik secara moral maupun

material yang tak ternilai harganya.

7. Teman dan sahabat : Antonius Hernanto Djatrich, Albertus Sigit A, Robertus

Landung Prasetyo Jati, Arya Praditya, Michael Aji, Bayu Mohamad Rizal,

Billy Tyasto Anugrah Dewanto, Natan Andang P, dan Teman-teman angkatan


x

2015 Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma atas bantuan dan kebersamaan

kita selama ini.

8. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu secara langsung maupun

tidak langsung yang telah memberikan dukungan. Tugas akhir ini masih jauh

dari kesempurnaan, oleh karena itu saran dan kritik sangat diharapkan guna

penyempurnaan. Semoga naskah tugas akhir ini dapat bermanfaat sebagaimana

mestinya untuk semua pihak.


Penulis



xi

DAFTAR SIMBOL

Simbul Keterangan

A Luas penampang (m2)

Cp Koefisien daya (%)

d Diameter kincir (m)

Ek Energi kinetik (joule)

F Gaya pengimbang (N)

m Massa (kg)

ṁ Massa udara yang mengalir per satuan waktu (kg/s)

n Kecepatan putar kincir (rpm)

Pin Daya angin (watt)

Pout Daya kincir (watt)

l Panjang lengan torsi (m)

r Jari-jari

T Torsi (N.m)

tsr Tip speed ratio

V Kecepatan angin(m/s)

ρ Massa jenis udara (kg/m3)

ω Kecepatan sudu (rda/s)

h Tinggi kincir (m)


xii

DAFTAR ISI

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

TITTLE PAGE ...................................................................................................... ii

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

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

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR.................................................. v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ............................ vi

ABSTRAK ........................................................................................................... vii

ABSTRACT ........................................................................................................ viii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix

DAFTAR SIMBOL .............................................................................................. xi

DAFTAR ISI ........................................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xv

DAFTAR TABEL.............................................................................................. xvii

BAB I ...................................................................................................................... 2

PENDAHULUAN .................................................................................................. 2

1.1 Latar Belakang.................................................................................................. 2

1.2 Identifikasi Masalah ......................................................................................... 2

1.3 Rumusan Masalah ............................................................................................ 2

1.4 Batasan Masalah ............................................................................................... 2

1.5 Tujuan Penelitian ............................................................................................. 3

1.6 Manfaat Penelitian ………………………………...…………………….3

BAB II .................................................................................................................... 4

DASAR TEORI ..................................................................................................... 4

2.1 Energi Angin ..................................................................................................... 4

2.2 Kincir Angin ..................................................................................................... 4

2.2.1 Kincir Angin Horisontal .................................................................... 5

2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal ............................................................. 5

2.3 Kincir Angin Savonius. ................................................................................... 6

2.3.1 Prinsip Kerja Kincir Angin ............................................................... 6


xiii

2.4 Perhitungan Pada Kincir .................................................................................. 7

2.4.1 Daya Angin ....................................................................................... 7

2.4.2 Torsi Kincir Angin ............................................................................ 8

2.4.3 Daya Kincir Angin ............................................................................ 8

2.4.4 Tip speed ratio (tsr) ......................................................................... 10

2.4.5 Koefisien Daya (Cp) ........................................................................ 10

2.5 Tinjauan Pustaka………………………………………………………. 10

BAB III ................................................................................................................. 12

3.1 Objek Penelitian ............................................................................................. 12

3.2 Metode Penelitian........................................................................................... 12

3.2.1 Pengumpulan Data ......................................................................... 12

3.2.2 Analisa Data ................................................................................... 13

3.3 Proses Pembuatan Kincir, Pengambilan Data, dan Penelitian .................. 14

3.4 Variabel Penelitian dan Pengambilan Data ................................................. 19

3.5 Langkah Pengolahan Data ............................................................................. 20

BAB IV ................................................................................................................. 21

4.1 Data Penelitian .......................................................................................... 21

4.2 Hasil Penelitian dan Perhitungan ................................................................... 29

4.2.1 Perhitungan Daya Angin (Pin) ............................................................. 29

4.2.2 Perhitungan Daya Kincir Angin (Pout) .................................................. 29

4.2.3 Perhitungan tip speed ratio (tsr) ........................................................... 30

4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) ......................................................... 30

4.3 Grafik Hasil Perhitungan ................................................................................ 30

4.3.1 Grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar kincir......... 31

4.3.2 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio. ..... 34

4.4 Grafik Perbandingan ...................................................................................... 38

4.5 Pembahasan……………………………………………………………..38

BAB V ................................................................................................................... 41

5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 41

5.2 Saran ................................................................................................................ 42


xiv

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 43

LAMPIRAN..........................................................................................................44


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kincir Angin Poros Horisontal ............................................................ 5

Gambar 2.2 Kincir Angin Poros Vertikal ............................................................... 6

Gambar 2.3 Kerja Kincir angin ............................................................................... 7

Gambar 2.4 Diagram Cp vs tsr ................................................................................ 9

Gambar 3.1 Diagram Alir Langkah Kerja Penelitian............................................ 13

Gambar 3.2 Konstruksi kincir angin dua sudu dua tingkat dengan variasi pelat

pengarah angin berjumlah 12 dan 9 bersudut 0°, 15°, dan 30°. ............................ 14

Gambar 3.3 Sudu Kincir Angin ............................................................................ 14

Gambar 3.4 Pelat Pengarah Angin ........................................................................ 15

Gambar 3.5 Batang Penyangga Kincir Atau Poros ............................................... 15

Gambar 3.6 Sistem Pembebanan........................................................................... 16

Gambar 3.7 Papan Penyanggah Pelat Pengarah .................................................... 16

Gambar 3.8 Blower ............................................................................................... 17

Gambar 3.9 Takometer.......................................................................................... 17

Gambar 3.10 Anemometer .................................................................................... 18

Gambar 3.11 Neraca Pegas ................................................................................... 18

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara putaran poros dengan torsi pada jumlah 12

pelat pengarah bersudut 30°…………………………………………………….. 31


pelat pengarah bersudut 15˚ .................................................................................. 31


pelat pengarah bersudut 0°. ................................................................................... 32


pelat pengarah bersudut 30°. ................................................................................. 32


pelat pengarah bersudut 15°. ................................................................................. 33


pelat pengarah bersudut 0°. ................................................................................... 33


xvi

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara putaran poros dengan torsi tanpa variasi

pengarah angin. ..................................................................................................... 34

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio pada

jumlah 12 pelat pengarah bersudut 30°. ................................................................ 34


jumlah 12 pelat pengarah bersudut 15°. ................................................................ 35


jumlah 12 pelat pengarah bersudut 0°. .................................................................. 35






jumlah 9 pelat pengarah bersudut 0°. .................................................................... 37

Gambar 4.14 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio tanpa

variasi pengarah angin........................................................................................... 37

Gambar 4.15 Grafik hubungan kecepatan poros (n) dengan torsi (T) untuk variasi

yang digunakan…………………………………………………………….…….38

Gambar 4.16 Grafik hubungan antara koefisien daya ) dengan tip speed rasio

(TSR) untuk variasi yang digunakan……………………………………………..39


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data percobaan dan data perhitungn kincir angin tanpa variasi dengan

kecepatan angin rata-rata 6 m/s. ............................................................................ 21

Tabel 4.2 Data percobaan dan data perhitungan kincir angin dengan 12 pelat

pengarah bersudut 30˚ pada kecepatan angin rata-rata 6 m/s. .............................. 22




pengarah bersudut 0˚ pada kecepatan angin rata-rata 6 m/s. ................................ 25






pengarah bersudut 0˚ pada kecepatan angin rata-rata 6 m/s. ................................ 28


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Merupakan suatu kenyataan bahwa kebutuhan akan energi, khususnya

energi listrik di Indonesia, semakin berkembang dan menjadi bagian yang tak

terpisahkan dari kebutuhan masyarakat. Namun ketersedian listrik dari PT. PLN

selaku lembaga resmi yang mengelola masalah listrik di Indonesia, masih belum

bisa memenuhi kebutuhan listrik masyarakat Indonesia terutama didaerah

pedalaman yang aksesnya jauh dari perkotaan.

Selain hal tersebut di atas, semakin berkurangnya ketersedian sumber

energi fosil, khususnya minyak bumi dan batubara yang sampai saat ini

merupakan penyangga energi listrik di Indonesia. Serta semakin meningkatnya

kesadaran untuk melestarikan lingkungan, menjadi pemicu untuk mencari energi

alternatif yang mampu menopang besarnya kebutuhan listrik di Indonesia.

Alternatif energi yang dibutuhkan adalah energi listrik yang berkarakter:

a. Ramah lingkungan, dalam artian proses produksi dan pembuangan limbahnya

tidak merusak lingkungan hidup.

b. Dapat mengurangi penggunaan energi fosil, khususnya minyak bumi dan

batubara.

c. Dapat menyediakan energi listrik dalam skala lokal dan regional.

Sistem penyediaan energi listrik yang dapat memenuhi kriteria di atas

adalah sistem konversi energi yang memanfaatkan sumber daya energi terbarukan,

seperti: angin, air, matahari dan sebagainya. Pengembangan dan pemanfaatan

sumber daya energi terbarukan saat ini telah meningkat, khususnya di negara-

negara berkembang yang memiliki teknologi maju serta dukungan finansial yang

kuat.

Energi angin sebagai energi terbarukan bisa menjadi salah satu energi

untuk menggantikan penggunaan energi fosil. Meski secara umum potensi angin

di Indonesia relatif rendah akan tetapi dibeberapa wilayah terdapat lokasi

potensial yang dapat di manfaatkan dengan menggunakan sistem konvesi energi


2

angin. Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara Barat, Maluku dan pantai selatan

Jawa, dimana kecepatan angin rata-rata tahunan lebih dari 4,5 meter per detik.

Untuk pemanfaatan energi angin maka di butuhkan sebuah kincir angin

yang dapat mengubah energi kinetik menjadi energi mekanik yang kemudian

dapat dikonversikan menjadi energi listrik. Dalam penelitian ini, kincir angin yang

digunakan adalah kincir angin Savonius. Oleh sebab itu penelitian ini dilakukan

untuk tujuan mendapatkan karakteristik sebuah model kincir angin Savonius yang

dilengkapi dengan pelat-pelat pengarah angin.

1.2 Identifikasi Masalah

Dalam latar belakang telah dijelaskan bahwa kincir angin Savonius

dilengkapi dengan pelat-pelat pengarah angin yang digunakan untuk mengarahkan

lebih banyak angin ke arah sudu kincir angin Savonius. Maka dari itu penelitian

ini bertujuan untuk mencari jumlah pelat dan sudut pelat pengarah angin sehingga

didapatkan jumlah pelat dan sudut pelat pengarah angin terbaik.

1.3 Rumusan Masalah

Permasalahan yang dapat dirumuskan pada pembuatan alat ini adalah

sebagai berikut:

1. Unjuk kerja terbaik kincir angin Savonius dengan tambahan pelat pengarah

angin berjumlah 12 dan 9 yang bersudut 0º, 15º, dan 30º.

2. Mengetahui unjuk kerja terbaik dari kincir angin Savonius dengan pelat

pengarah angin dan tanpa pelat pengarah angin.

1.4 Batasan Masalah

Agar topik tidak meluas penulis membatasi penelitian. Batasan-batasan

masalah yang diterapkan dalam penelitian ini adalah :

1. Turbin angin yang digunakan jenis Savonius

2. Jumlah sudu yang digunakan adalah 2 sudu dan 2 tingkat

3. Diameter kincir 64 cm dan tinggi 86 cm.

4. Bahan yang digunakan tripleks dengan tebal 0,8 cm dan seng galvalum tebal

0,4 mm.


3

5. Variasi yang digunakan adalah penelitian jumlah sudu 12 dan 9 dengan

sudut pelat 0º, 15º, dan 30º

6. Beban menggunakan sistem pengereman.

7. Penelitian dilakukan dengan mengoprasikan blower di Laboratorium Teknik

Mesin Universitas Sanata Dharma.

1.5 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui koefisien daya puncak pada model kincir angin Savonius dua

sudu dua tingkat dengan tambahan 12 pelat pengarah angin bersudut 0º, 15º,

dan 30º.


sudu dua tingkat dengan tambahan 9 pelat pengarah angin bersudut 0º, 15º,

dan 30º.


sudu dua tingkat tanpa variasi pelat pengarah.

4. Menentukan model kincir angin Savonius yang memiliki koefisien daya

puncak tertinggi.

1.6 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diperoleh dari penelitian adalah :

1. Menjadi sumber informasi mengenai unjuk kerja kincir angin Savonius

2. Memberi solusi dalam pemanfaatan energi terbarukan khususnya energi

angin.

3. Mengurangi pemakaian sumber energi seperti minyak bumi dan fosil.


4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Energi Angin

Energi angin didapatkan dari alam dan sangat bermanfaat bagi kehidupan

manusia. Energi kinetik yang terdapat pada angin dapat diubah menjadi energi

mekanik untuk memutar peralatan seperti pompa piston, penggilingan, dan lain-

lain. Itu berarti banyak kegiatan manusia yang sangat bergantung pada kekuatan

energi angin.

Energi mekanik selanjutnya berguna untuk memutar generator yang dapat

menghasilkan listrik. Kedua proses pengubahan ini disebut konversi energi angin

sedangkan sistem atau alat yang melakukannya disebut SKEA (Sistem Konversi

Energi Angin). Selanjutnya, untuk menghasilkan listrik disebut SKEA listrik atau

lebih dikenal sebagai turbin angin dan untuk mekanik disebut SKEA mekanik

atau kincir angin.

Sekarang ini, energi angin lebih umum dimanfaatkan dalam bentuk energi

listrik. Pemanfaatan energi angin secara langsung di bidang pertanian, peternakan,

dan untuk memutar peralatan seperti alat penggilingan sudah mulai jarang

dilakukan.

2.2 Kincir Angin

Kincir angin adalah sebuah alat yang didesain sehingga mampu

memanfaatkan energi angin kemudian mengubah kekuatan angin tersebut menjadi

energi mekanik. Kincir angin banyak ditemukan di Belanda dan Denmark yang

pada waktu itu banyak digunakan untuk irigasi, menyimpan hasil panen, dan

penggilingan gandum.

Berdasarkan posisi poros, kincir angin dapat dibedakan menjadi dua

kelompok utama, yaitu kincir angin poros horisontal dan poros vertikal.


5

2.2.1 Kincir Angin Horisontal

Kincir angin poros horisontal atau Horizontal Axis Wind Turbin (HAWT)

adalah kincir angin yang banyak digunakan saat ini. Kincir angin poros horizontal

adalah kincir angin yang memiliki poros rotasi yang horisontal, atau dengan kata

lain sejajar dengan arah tiupan angin. Jenis poros harisontal/datar ini bisa berupa

turbin angin maupun kincir angin dengan sudu yang terbuat dengan profil pelat

lengkung, layar, atau pun propeller. Kincir ini terdiri dari sebuah menara dan

kincir yang berada pada puncak menara tersebut. Poros kincir dapat berputar 360°

terhadap sumbu vertikal untuk menyesuaikan arah angin. Kincir angin sumbu

horizontal ini ditunjukan dalam Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Kincir Angin Poros Horisontal

(Sumber: http://www.satuenergi.com/2015/10/jenis-jenis-turbin-angin-

serta.html,2019)

2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal

Kincir angin jenis kedua yaitu kincir angin poros vertikal atau Vertical

Axis Wind Turbin (VAWT) pada dasarnya cara kerja komponen-komponen turbin

angin bersumbu vertikal dan horisontal adalah sama, letak perbedaan utamanya

adalah pada turbin angin bersumbu vertikal, rotor berputar pada sumbu vertikal.


http://www.satuenergi.com/2015/10/jenis-jenis-turbin-angin-serta.html


6

Gambar 2.2 Kincir Angin Poros Vertikal

(Sumber: http://www.satuenergi.com/2015/10/jenis-jenis-turbin-angin-serta.html,

2019)

2.3 Kincir Angin Savonius

Kincir angin jenis ini merupakan jenis kincir angin poros vertikal yang

pada umumnya mempunyai 2 sudu, 3 sudu, 4 sudu, ataupun banyak sudu. Kincir

jenis ini memiliki torsi yang besar pada putaran rendah. Kincir angin ini

mempunyai beberapa kelebihan. Kelebihan kincir angin Savonius adalah:

1. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.

2. Tidak berubah posisinya jika arah angin berubah.

3. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah.

2.3.1 Prinsip Kerja Kincir Angin

Prinsip kerja Kincir Angin adalah mengkonversikan energi angin menjadi

energi mekanis dalam bentuk gaya dorong (drag force) dan gaya angkat (lift

force). Kerja kincir angin ditunjukan pada Gambar 2.3



7

Gambar 2.3 Kerja Kincir angin

(Sumber: http://azharrizki.blogspot.com/2016/09/pengaruh-jumlah-sudu-

terhadap-unjuk.html, 2019)

Gaya dorong adalah gaya yang sejajar dengan arah gerakan arah angin

untuk kincir angin Savonius. Gaya angkat adalah gaya yang tegak lurus terhadap

gerakan arah angin untuk kincir angin horisontal.

2.4 Perhitungan Pada Kincir

Dalam analisa unjuk kerja kincir angin diperlukan beberapa rumus

perhitungan, antara lain sebagai berikut.

2.4.1 Daya Angin

Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik, sehingga secara

umum disampaikan pada Persamaan (1):

Ek =

mv

2 (1)

dengan Ek adalah energi kinetik (J), m adalah massa udara (kg), dan v adalah

kecepatan angin (m/s).

Daya merupakan energi per satuan waktu, maka dari persamaan di atas

dapat dituliskan pada Persamaan (2):

Pin =

ṁv

2 (2)

dengan Pin adalah daya yang dihasilkan angin J/s atau watt, adalah massa

udara yang mengalir per satuan waktu, (kg/detik), v adalah kecepatan angin


http://azharrizki.blogspot.com/2016/09/pengaruh-jumlah-sudu-terhadap-unjuk.html

http://azharrizki.blogspot.com/2016/09/pengaruh-jumlah-sudu-terhadap-unjuk.html

8

(m/detik).

Massa udara yang mengalir persatuan waktu adalah

(3)

dengan ρ adalah massa jenis udara (1,18 kg/ m3 ) pada suhu sekitar 28°C, A adalah

luas penampang yang membentuk sebuah lingkaran (m2).

dengan menggunakan persamaan (3), maka daya angin (Pin) dapat dirumuskan

menjadi:

)

disederhanakan menjadi:

(4)

2.4.2 Torsi Kincir Angin

Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya

dorong pada sumbu kincir, dimana gaya dorong ini memiliki jarak terhadap

sumbu poros yang berputar . Persamaannya:

T = F.I (5)

dengan T adalah torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros (Nm), F adalah

gaya pada poros akibat puntiran (N), dan I adalah jarak lengan torsi ke poros (m).

2.4.3 Daya Kincir Angin

Daya kincir angin adalah daya yang dihasilkan oleh poros kincir akibat

daya angin yang melintasi sudu-sudu kincir. Pada tahun 1919 seorang fisikawan

Jerman, Albert Betz, menyimpulkan bahwa tidak akan pernah ada turbin angin

yang dapat mengkonversi energi kinetik angin ke dalam bentuk energi yang

menggerakkan rotor (kinetik) lebih dari 16/27 (59,3%). Dan hingga hari ini

dikenal dengan Betz Limit atau Hukum Betz. Batasan ini tidak ada hubungannya

dengan efisiensi pada generator, tapi lebih kepada bentuk turbin angin itu sendiri.

Diagram Cp vs tsr pada Gambar 2.4 menunjukan karakteristik dari beberapa tipe

kincir angin.


9

Gambar 2.4 Diagram Cp vs tsr

(Sumber: Johnson, 2006, hal.18)

umumnya perhitungan daya gerak melingkar dapat dituliskan dengan persamaan:

P = T.ω (6)

dengan T adalah torsi dinamis (Nm), ω adalah kecepatan sudut (rad/s)

kecepatan sudut (ω) didapat dari :

ω =

ω =

dengan demikian daya yang dihasilkan oleh kincir dinyatakan dengan persamaan:

Pout = T ω

Pout =T

(7)

dengan Pout adalah daya yang dihasilkan kincir angin (watt), n adalah putaran

poros (rpm).


10

2.4.4 Tip speed ratio (tsr)

Tip speed ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu

kincir angin yang berputar dengan kecepatan angin.

Kecepatan diujung sudu (Vt) dapat diperoleh dari :

dengan Vt adalah kecepatan ujung sudu, ω adalah kecepatan sudut (rad/detik),

dan r adalah jari-jari kincir (m).

Sehingga tsr nya dapat dirumuskan dengan:

tsr =

(8)

dengan r adalah jari-jari kincir angin (m), n adalah kecepatan putaran kincir

dengan satuan (rpm), v adalah kecepatan angin (m/s).

2.4.5 Koefisien Daya (Cp)

Koefisien daya (Cp) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh

kincir (Pout) dengan daya yang disediakan oleh angin (Pin), sehingga dapat

dirumuskan:

Cp =

(9)

dengan Cp adalah koefisien daya (%). Pout adalah daya yang dihasilkan oleh

kincir (watt), Pin adalah daya yang dihasilkan oleh angin (watt).

2.5 Tinjauan Pustaka

Berdasarkan penelitian yang pernah dilakukan, faktor-faktor yang

mempengaruhi unjuk kerja dari kincir angin Savonius dengan tambahan pelat

pengarah angin diantaranya pengaruh jumlah pelat pengarah angin dan sudut pelat

pengarah angin. Penelitian–penenlitan yang telah dilakukan oleh peneliti lain

dengan menerapkan pelat pengarah angin ke kincir angin Savonius diantaranya :

Pada tahun 2011 telah dilakukan penelitian oleh Endro Pramulat Sito dengan

judul “Unjuk kerja model kincir angin Savonius dua sudu dua tingkat dengan

sirip-sirip pengarah pada lingkar terluar kincir”, melakukan penelitian terhadap


11

karakteristik kincir angin Savonius dengan variasi penambahan 8 pelat pengarah

bersudut 30º, dan 45º. Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien daya

maksimal diperoleh dengan model kincir angin Savonius berpengarah 30o, yaitu

46 % pada tip speed ratio (tsr) 1,2 menghasilkan daya 27,9 watt pada kecepatan

angin 5,84 m/s dengan torsi 1,2 Nm. Model kincir angin perpengarah 45o

menghasilkan koefisien daya maksimal 40 % pada tip speed ratio 1,46

menghasilkan daya 26,5 watt pada kecepatan angin 6.06 m/s dengan torsi 0,9 Nm.

Model kincir tanpa pengarah menghasilkan koefisien daya maksimal 32,4 % pada

tip speed ratio 1,38 menghasilkan daya 27,4 watt pada kecepatan angin 6,57 m/s

dengan torsi 0,9 Nm.

Pada tahun 2012 telah dilakukan penelitian oleh Suryo Prasetyo dengan judul

“Unjuk kerja kincir angin Savonius empat sudu satu tingkat dengan sirip-sirip

pengarah pada lingkar terluar kincir”, melakukan penelitian terhadap kincir angin

Savonius empat sudu dengan menerapkan variasi 8 pelat pengarah angin bersudut

30º, dan 45 º. Daya kincir angin maksimal sebesar 18,84 watt didapatkan pada

kincir angin dengan mengunakan sirip-sirip pengarah pada sudut 30˚ saat

kecepatan angin 5,76 m/s dan menghasilkan torsi sebesar 1,79 Nm. Pada kincir

angin yang sama dihasilkan pula koefisien daya maksimal sebesar 33% dengan tsr

0,55.


12

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Objek Penelitian

Penelitian ini membahas mengenai unjuk kerja kincir angin Savonius dua

sudu dua tingkat dengan variasi pelat pengarah angin berjumlah 12 dan 9 yang

bersudut 0°, 15°, 30° dan tanpa pelat pengarah. Data penelitian ini diambil dari

hasil proses pembuatan kincir dan pengujian kincir angin di Laboratorium

Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3.2 Metode Penelitian

Dalam metode penelitian data ini dibagi menjadi dua bagian, yaitu

pengumpulan data dan analisa data. Pengumpulan data mendiskusikan mengenai

metode yang digunakan dalam penelitian ini digunakan adalah metode sampli.

3.2.1 Pengumpulan Data

Penelitian ini menggunakan metode sampling. Sampelnya didapatkan dari

hasil penelitian kincir angin Savonius dua sudu dua tingkat dengan variasi pelat

pengarah angin berjumlah 12 dan 9 bersudut 0°, 15°, 30° dan tanpa pelat pengarah

angin. Penelitian ini tidak menggunakan metode populasi karena tidak meneliti

semua tipe kincir vertikal yang ada. Penelitian ini mencari unjuk kerja terbaik

kincir angin Savonius dengan variasi pelat pengarah angin dan tanpa pelat

pengarah angin untuk mengetahui koefisien daya tertinggi. Hasil penelitian

didapatkan dari hasil proses pembuatan kincir dan pengujian di laboratorium

Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.


13

3.2.2 Analisa Data

Langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian ini disajikan dalam

diagram alir penelitian seperti yang ditunjukan dalam Gambar 3.1

Gambar 3.1 Diagram Alir Langkah Kerja Penelitian

Perancangan Kincir Angin

Savonius

Pembuatan Kincir Angin Savonius Dengan Variasi Pelat

Pengarah Angin berjumlah 12 Dan 9 Bersudut 0°,15°,dan 30°

Persiapan uji coba dengan penyetelan kecepatan

angin rata-rata 6 m/s dan pengukuran suhu ruangan

Pengambilan data n dan F pada kincir angin

Savonius tanpa pelat pengarah

Pengolahan data Pin, Pout, Cp, dan tsr

Pembahasan dan pembuatan laporan

Selesai

Uji Coba

Pengambilan data n dan F pada kincir angin Savonius

12 pelat pengarah bersudut 0°,15°, dan 30°

Pengambilan data n dan F pada kincir angin

Savonius 9 pelat pengarah bersudut 0°,15°, dan 30°

Salah

Benar

Mulai


14

3.3 Pross Pembuatan Kincir, Pengambilan Data, dan Penelitian

Proses pembuatan kincir, pengambilan data, dan penelitian dimulai pada

semester genap Tahun Ajaran 2019/2020 di Laboratorium Konversi Energi

Jurusan Teknik Mesin Sanata Dharma Yogyakarta. Model kincir angin dua sudu

dua tingkat dengan variasi pelat pengarah angin berjumlah 12 dan 9 bersudut 0°,

15°, dan 30° dapat dilihat pada Gambar 3.2

Gambar 3.2 Konstruksi kincir angin dua sudu dua tingkat dengan variasi pelat

pengarah angin berjumlah 12 dan 9 bersudut 0°, 15°, dan 30°.

Kincir angin Savonius pada konstruksi diatas terdiri dari beberapa bagian yaitu:

1. Sudu

Sudu kincir angin terbuat dari seng dengan tebal 0,4 mm yang digunakan

untuk menangkap angin yang melintasi kincir. Untuk lebih jelasnya dapat

dilihat pada Gambar 3.3

Gambar 3.3 Sudu Kincir Angin


15

2. Pelat Pengarah Angin

Pelat pengarah berfungsi sebagai penangkap dan mengarahkan angin

menuju sudu utama. Pelat ini terbuat dari triplek dengan panjang 90 cm, lebar 13

cm dan tebal 0,9 cm. Pada sisi bagian atas dan bawah dipasangkan penyanggah

pelat pengarah angin berbentuk lingkaran berdiameter 90 cm yang terbuat dari

triplek dengan cara di baut bagian atas dan bawah pada pelat pengarah angin agar

pelat pengarah angin dapat berdiri untuk mengarahkan angin ke sudu. Untuk lebih

jelasnya terdapat pada Gambar 3.4

Gambar 3.4 Pelat Pengarah Angin

3. Batang Penyanggah Kincir Angin Atau Poros

Penyangga kincir atau poros terbuat dari pipa besi berdiameter 2,45 cm

dengan panjang 120 cm dan tiap ujungnya di satukan dengan pipa alumunium

berdiamer 3cm dengan panjang 3 cm untuk dudukan pada bantalan. Poros ini

berfungsi untuk mentransmisikan putaran kincir menuju alat pembebanan. Poros

dapat dilihat pada Gambar 3.5

Gambar 3.5 Batang Penyangga Kincir Atau Poros


16

4. Sistem Pembebanan atau Rem

Sistem pembebanan yang dipakai adalah sistem pengereman mekanis.

Cara kerja sistem ini yaitu dengan menjepit pelat yang berputar yang terhubung

dengan poros kincir angin kemudian dihimpit 2 buah batang kayu yang dilapisi

karet kemudian untuk kekuatan menjepitnya menggunakan karet gelang sebagai

pengereman, jadi semakin banyak karet gelang yang digunakan maka pengereman

semakin besar. Kemudian dari pengereman tersebut menghasilkan gaya yang

menyebabkan alat pengereman berputar sehingga putaran tersebut dihubungkan

dengan neraca pegas menggunakan tali sehingga beban dapat di baca pada neraca

pegas. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.6

Gambar 3.6 Sistem Pembebanan

5. Papan Penyanggah Pelat Pengarah

Papan penyanggah pelat pengarah terbuat dari papan triplek dengan tebal

0.8 mm berdiameter luar 90 cm dan diameter dalam 68 cm seperti ditunjukan pada

Gambar 3.7

Gambar 3.7 Papan Penyanggah Pelat Pengarah


17

6. Blower

Blower adalah mesin atau alat yang digunakan untuk menaikkan atau

memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan dalam suatu ruangan

tertentu. Blower digerakan oleh motor listrik berdaya 5,5 KW, untuk transmisi

blower sendiri menggunakan sabuk dan puli, seperti ditunjukan pada Gambar 3.8

Gambar 3.8 Blower

7. Takometer

Jenis takometer yang digunakan adalah digital light tachometer, prinsip

kerjanya berdasarkan pantulan yang diterima sensor dari reflektor, reflektor ini

berupa alumunium foil dipasang pada poros kincir angin. Tachometer ditunjukkan

pada Gambar 3.9

Gambar 3.9 Takometer


18

8. Anemometer

Anemometer diletakkan didepan terowongan angin. Alat ini terdiri dari

dua komponen utama, yaitu sensor elektrik yang diletakkan di depan terowongan

angin dan modul digital yang menerjemahkan data dari sensor yang kemudian

ditampilkan pada layar digital, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10

Gambar 3.10 Anemometer

9. Neraca Pegas

Neraca pegas digunakan untuk mengukur gaya pengimbang torsi kincir

angin saat kincir berputar, alat ditunjukan pada Gambar 3.11

Gambar 3.11 Neraca Pegas


19

3.4 Variabel Penelitian dan Pengambilan Data

Variabel penelitian yang digunakan adalah:

1. Variasi pembebanan yaitu dari posisi kincir berputar maksimal atau tanpa

pembebanan sampai kincir berputar minimum akibat pengereman.

2. Variasi kemiringan pelat pengarah yaitu 0o, 15

o, dan 30

o.

3. Variasi jumlah pelat pengarah angin adalah 12, 9, dan tanpa pelat pengarah.

Variabel yang diambil adalah:

1. Kecepatan Angin, (v)

2. Gaya Pengimbang, (F)

3. Putaran Kincir, (n)

Pengambilan data kecepatan angin, beban, suhu dan kecepatan putar kincir

dilakukan secara bersama-sama. Hal pertama yang dilakukan adalah memasang

kincir angin pada terowongan angin lalu mengencangkan pelat pengarah dan

papan penyanggah pelat agar tidak bergerak karena hanya sudu dalam saja yang

bergerak. Selanjutnya untuk pengambilan data memerlukan proses sebagai

berikut:

1. Memasang neraca pegas serta pengaitnya pada tempat yang sudah

ditentukan.

2. Memasang tali pengait pada neraca pegas yang dihubungkan dengan sistem

pembebanan.

3. Memasang anemometer di depan blower.

4. Menyiapkan tachometer.

5. Menghidupkan blower kemudian atur kecepatan angin 6 m/s pada blower

dan diamkan beberapa saat untuk mendapat kecepatan yang konstan

sehingga pengambilan data dapat dimulai.

6. Mengatur sistem pembebanan dengan cara menghubungkan sistem

pengereman dengan neraca pegas menggunakan tali dan mengatur neraca

pegas pada posisi nol.

7. Pengambilan data pertama kali menggunakan kincir angin tanpa variasi

dengan mengambil data tanpa beban meliputi rpm, kecepatan angin, dan

suhu ruangan.


20

8. Pengambilan data selanjutnya dengan menambahkan 1 gelang karet pada

tuas pengereman dan ambil data rpm dan beban. Kemudian tambahkan

gelang karet satu per satu sambil mengambil data disetiap penambahan

gelang karet hingga kincir angin tidak dapat berputar karna pembebanan

yang semakin besar.

9. Mengulangi langkah 4 sampai 8 untuk variasi jumlah pelat pengarah 12 dan

9 dengan sudut 0°, 15°, dan 30° disetiap jumlah pelat pengarah angin.

10. Satu variasi diambil 3 kali percobaan dalam pengambilan data sehingga

jumlah pengambilan data sebanyak 13 kali.

3.5 Langkah Pengolahan Data

Dari data yang telah didapat, maka data tersebut dapat diolah dengan

langkah-langkah sebagai berikut:

1. Dari data kecepatan angin (v) dan dengan mengetahui luasan frontal kincir

(A), maka daya angin (Pin) dapat dicari dengan Persamaan 4.

2. Data beban pegas (F) dapat digunakan untuk mencari torsi (T) dengan

Persamaan 5.

3. Data putaran poros (n) dan torsi (T) dapat digunakan untuk mencari daya

yang dihasilkan kincir (Pout) dengan Persamaan 7.

4. Dengan membandingkan kecepatan keliling diujung sudu dan kecepatan

angin, maka tip speed ratio dapat dicari dengan Persamaan 8.

5. Dari data daya kincir (Pout) dan daya angin (Pin) maka koefisien daya dapat

diketahui dengan Persamaan 9.


21

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

Data hasil percobaan ditampilkan pada Tabel 4.1, Tabel 4.2, Tabel 4.3,

Tabel 4.4, Tabel 4.5, Tabel 4.6, dan Tabel 4.7.

Tabel 4.1 Data percobaan dan data perhitungn kincir angin tanpa variasi dengan

kecepatan angin rata-rata 6 m/s.

No n F Torsi A ω Pin Pout

TSR Cp

(rpm) (N) (Nm) (m²) (rad/sec) (watt) (watt) (%)

1

1 115,23 0 0 0,55 12,06 71,33 0 0,64 0

2 64,51 0,5 0,1 0,55 6,75 71,33 0,68 0,36 0,95

3 58,11 0,55 0,11 0,55 6,08 71,33 0,67 0,32 0,94

4 50,34 0,6 0,12 0,55 5,27 71,33 0,63 0,28 0,89

5 45,65 0,65 0,13 0,55 4,78 71,33 0,62 0,25 0,87

6 39,78 0,7 0,14 0,55 4,16 71,33 0,58 0,22 0,82

7 33,56 0,75 0,15 0,55 3,51 71,33 0,53 0,19 0,74

8 28,89 0,8 0,16 0,55 3,02 71,33 0,48 0,16 0,68

9 23,96 0,85 0,17 0,55 2,51 71,33 0,43 0,13 0,6

10 20,45 0,9 0,18 0,55 2,14 71,33 0,39 0,11 0,54

11 17,66 0,95 0,19 0,55 1,85 71,33 0,35 0,1 0,49

12 13,22 1 0,2 0,55 1,38 71,33 0,28 0,07 0,39

13 10,53 1,05 0,21 0,55 1,1 71,33 0,23 0,06 0,32

14 8,71 1,1 0,22 0,55 0,91 71,33 0,2 0,05 0,28

15 5,03 1,15 0,23 0,55 0,53 71,33 0,12 0,03 0,17

2

1 114,89 0 0 0,55 12,03 71,33 0 0,64 0

2 65,34 0,5 0,1 0,55 6,84 71,33 0,68 0,36 0,96

3 58,02 0,55 0,11 0,55 6,07 71,33 0,67 0,32 0,94

4 50,21 0,6 0,12 0,55 5,26 71,33 0,63 0,28 0,88

5 46 0,65 0,13 0,55 4,81 71,33 0,63 0,26 0,88

6 39,5 0,7 0,14 0,55 4,13 71,33 0,58 0,22 0,81

7 34,07 0,75 0,15 0,55 3,57 71,33 0,53 0,19 0,75

8 28,74 0,8 0,16 0,55 3,01 71,33 0,48 0,16 0,67

9 23,55 0,85 0,17 0,55 2,46 71,33 0,42 0,13 0,59

10 20,93 0,9 0,18 0,55 2,19 71,33 0,39 0,12 0,55

11 16,82 0,95 0,19 0,55 1,76 71,33 0,33 0,09 0,47

12 14 1 0,2 0,55 1,47 71,33 0,29 0,08 0,41


22


TSR Cp


13 11,65 1,05 0,21 0,55 1,22 71,33 0,26 0,07 0,36

14 8,88 1,1 0,22 0,55 0,93 71,33 0,2 0,05 0,29

15 5,79 1,15 0,23 0,55 0,61 71,33 0,14 0,03 0,2

3

1 115,23 0 0 0,55 12,06 71,33 0 0,64 0

2 64,79 0,5 0,1 0,55 6,78 71,33 0,68 0,36 0,95

3 58,11 0,55 0,11 0,55 6,08 71,33 0,67 0,32 0,94

4 50,27 0,6 0,12 0,55 5,26 71,33 0,63 0,28 0,89

5 45,55 0,65 0,13 0,55 4,77 71,33 0,62 0,25 0,87

6 39,78 0,7 0,14 0,55 4,16 71,33 0,58 0,22 0,82

7 32,56 0,75 0,15 0,55 3,41 71,33 0,51 0,18 0,72

8 29,02 0,8 0,16 0,55 3,04 71,33 0,49 0,16 0,68

9 23,92 0,85 0,17 0,55 2,5 71,33 0,43 0,13 0,6

10 20,45 0,9 0,18 0,55 2,14 71,33 0,39 0,11 0,54

11 17,66 0,95 0,19 0,55 1,85 71,33 0,35 0,1 0,49

12 13,62 1 0,2 0,55 1,43 71,33 0,29 0,08 0,4

13 10,79 1,05 0,21 0,55 1,13 71,33 0,24 0,06 0,33

14 8,68 1,1 0,22 0,55 0,91 71,33 0,2 0,05 0,28

15 5,11 1,15 0,23 0,55 0,53 71,33 0,12 0,03 0,17


pengarah bersudut 30˚ pada kecepatan angin rata-rata 6 m/s.

No

n F Torsi A ω Pin Pout TSR

Cp


1

1 104,22 0,00 0,00 0,55 10,91 71,33 0,00 3,49 0,00

2 57,34 0,50 0,10 0,55 6,00 71,33 0,60 0,96 0,84

3 53,08 0,60 0,12 0,55 5,56 71,33 0,67 0,59 0,93

4 42,97 0,65 0,13 0,55 4,50 71,33 0,58 0,36 0,82

5 38,88 0,70 0,14 0,55 4,07 71,33 0,57 0,26 0,80

6 28,44 0,75 0,15 0,55 2,98 71,33 0,45 0,16 0,63

7 24,14 0,80 0,16 0,55 2,53 71,33 0,40 0,12 0,57

8 20,01 0,85 0,17 0,55 2,09 71,33 0,36 0,08 0,50

9 17,14 0,90 0,18 0,55 1,79 71,33 0,32 0,06 0,45

10 15,82 1,00 0,20 0,55 1,66 71,33 0,33 0,05 0,46

11 14,52 1,05 0,21 0,55 1,52 71,33 0,32 0,04 0,45


23



No


Cp


1 88,53 0,00 0,00 0,55 9,27 71,33 0,00 2,97 0,00

2 52,80 0,50 0,10 0,55 5,53 71,33 0,55 0,88 0,77


TSR Cp


12 13,00 1,10 0,22 0,55 1,36 71,33 0,30 0,04 0,42

13 12,39 1,15 0,23 0,55 1,30 71,33 0,30 0,03 0,42

2

1 101,80 0,00 0,00 0,55 10,66 71,33 0,00 3,41 0,00

2 66,05 0,50 0,10 0,55 6,91 71,33 0,69 1,11 0,97

3 62,23 0,55 0,11 0,55 6,51 71,33 0,72 0,69 1,00

4 45,07 0,60 0,12 0,55 4,72 71,33 0,57 0,38 0,79

5 39,75 0,65 0,13 0,55 4,16 71,33 0,54 0,27 0,76

6 34,52 0,70 0,14 0,55 3,61 71,33 0,51 0,19 0,71

7 25,41 0,75 0,15 0,55 2,66 71,33 0,40 0,12 0,56

8 20,46 0,80 0,16 0,55 2,14 71,33 0,34 0,09 0,48

9 18,03 0,85 0,17 0,55 1,89 71,33 0,32 0,07 0,45

10 15,76 0,90 0,18 0,55 1,65 71,33 0,30 0,05 0,42

11 13,28 1,00 0,20 0,55 1,39 71,33 0,28 0,04 0,39

12 10,59 1,05 0,21 0,55 1,11 71,33 0,23 0,03 0,33

13 8,81 1,10 0,22 0,55 0,92 71,33 0,20 0,02 0,28

3

1 103,40 0,00 0,00 0,55 10,82 71,33 0,00 3,46 0,00

2 60,34 0,50 0,10 0,55 6,32 71,33 0,63 1,01 0,89

3 53,00 0,55 0,11 0,55 5,55 71,33 0,61 0,59 0,86

4 43,21 0,60 0,12 0,55 4,52 71,33 0,54 0,36 0,76

5 38,13 0,65 0,13 0,55 3,99 71,33 0,52 0,26 0,73

6 28,44 0,70 0,14 0,55 2,98 71,33 0,42 0,16 0,58

7 23,89 0,75 0,15 0,55 2,50 71,33 0,38 0,11 0,53

8 20,45 0,80 0,16 0,55 2,14 71,33 0,34 0,09 0,48

9 16,97 0,85 0,17 0,55 1,78 71,33 0,30 0,06 0,42

10 15,14 0,90 0,18 0,55 1,58 71,33 0,29 0,05 0,40

11 14,04 1,00 0,20 0,55 1,47 71,33 0,29 0,04 0,41

12 13,00 1,05 0,21 0,55 1,36 71,33 0,29 0,04 0,40

13 12,11 1,10 0,22 0,55 1,27 71,33 0,28 0,03 0,39


24

1


TSR Cp


3 50,51 0,55 0,11 0,55 5,29 71,33 0,58 0,56 0,82

4 44,29 0,60 0,12 0,55 4,64 71,33 0,56 0,37 0,78

5 34,06 0,65 0,13 0,55 3,56 71,33 0,46 0,23 0,65

6 24,55 0,70 0,14 0,55 2,57 71,33 0,36 0,14 0,50

7 21,39 0,75 0,15 0,55 2,24 71,33 0,34 0,10 0,47

8 18,17 0,80 0,16 0,55 1,90 71,33 0,30 0,08 0,43

9 15,33 0,85 0,17 0,55 1,60 71,33 0,27 0,06 0,38

10 12,69 0,95 0,19 0,55 1,33 71,33 0,25 0,04 0,35

11 10,13 1,00 0,20 0,55 1,06 71,33 0,21 0,03 0,30

12 9,70 1,05 0,21 0,55 1,02 71,33 0,21 0,03 0,30

13 6,87 1,10 0,22 0,55 0,72 71,33 0,16 0,02 0,22

2

1 92,07 0,00 0,00 0,55 9,64 71,33 0,00 3,08 0,00

2 54,34 0,50 0,10 0,55 5,69 71,33 0,57 0,91 0,80

3 49,41 0,55 0,11 0,55 5,17 71,33 0,57 0,55 0,80

4 40,15 0,60 0,12 0,55 4,20 71,33 0,50 0,34 0,71

5 33,67 0,65 0,13 0,55 3,52 71,33 0,46 0,23 0,64

6 25,10 0,70 0,14 0,55 2,63 71,33 0,37 0,14 0,52

7 20,65 0,75 0,15 0,55 2,16 71,33 0,32 0,10 0,45

8 17,62 0,80 0,16 0,55 1,84 71,33 0,30 0,07 0,41

9 13,95 0,85 0,17 0,55 1,46 71,33 0,25 0,05 0,35

10 12,79 0,90 0,18 0,55 1,34 71,33 0,24 0,04 0,34

11 11,09 0,95 0,19 0,55 1,16 71,33 0,22 0,03 0,31

12 9,01 1,00 0,20 0,55 0,94 71,33 0,19 0,03 0,26

13 7,03 1,05 0,21 0,55 0,74 71,33 0,15 0,02 0,22

3

1 90,34 0,00 0,00 0,55 9,46 71,33 0,00 3,03 0,00

2 53,56 0,50 0,10 0,55 5,61 71,33 0,56 0,90 0,79

3 50,23 0,55 0,11 0,55 5,26 71,33 0,58 0,56 0,81

4 43,63 0,60 0,12 0,55 4,57 71,33 0,55 0,37 0,77

5 34,00 0,65 0,13 0,55 3,56 71,33 0,46 0,23 0,65

6 25,54 0,70 0,14 0,55 2,67 71,33 0,37 0,14 0,52

7 21,11 0,75 0,15 0,55 2,21 71,33 0,33 0,10 0,46

8 17,89 0,80 0,16 0,55 1,87 71,33 0,30 0,07 0,42

9 14,77 0,85 0,17 0,55 1,55 71,33 0,26 0,05 0,37

10 12,69 0,90 0,18 0,55 1,33 71,33 0,24 0,04 0,34

11 11,25 0,95 0,19 0,55 1,18 71,33 0,22 0,03 0,31

12 9,20 1,00 0,20 0,55 0,96 71,33 0,19 0,03 0,27

13 6,82 1,05 0,21 0,55 0,71 71,33 0,15 0,02 0,21


25



No


Cp


1

1 64,78 0,00 0,00 0,55 6,78 71,33 0,00 2,17 0,00

2 35,48 0,50 0,10 0,55 3,71 71,33 0,37 0,59 0,52

3 33,71 0,55 0,11 0,55 3,53 71,33 0,39 0,38 0,54

4 30,50 0,60 0,12 0,55 3,19 71,33 0,38 0,26 0,54

5 27,75 0,65 0,13 0,55 2,90 71,33 0,38 0,19 0,53

6 19,16 0,70 0,14 0,55 2,01 71,33 0,28 0,11 0,39

7 16,06 0,75 0,15 0,55 1,68 71,33 0,25 0,08 0,35

8 12,07 0,80 0,16 0,55 1,26 71,33 0,20 0,05 0,28

9 9,02 0,85 0,17 0,55 0,94 71,33 0,16 0,03 0,22

10 5,28 0,90 0,18 0,55 0,55 71,33 0,10 0,02 0,14

2

1 64,50 0,00 0,00 0,55 6,75 71,33 0,00 2,16 0,00

2 39,15 0,50 0,10 0,55 4,10 71,33 0,41 0,66 0,57

3 32,29 0,55 0,11 0,55 3,38 71,33 0,37 0,36 0,52

4 29,40 0,60 0,12 0,55 3,08 71,33 0,37 0,25 0,52

5 24,27 0,65 0,13 0,55 2,54 71,33 0,33 0,16 0,46

6 18,87 0,70 0,14 0,55 1,98 71,33 0,28 0,11 0,39

7 15,69 0,75 0,15 0,55 1,64 71,33 0,25 0,08 0,35

8 12,09 0,80 0,16 0,55 1,27 71,33 0,20 0,05 0,28

9 8,20 0,85 0,17 0,55 0,86 71,33 0,15 0,03 0,20

10 4,16 0,90 0,18 0,55 0,44 71,33 0,08 0,01 0,11

3

1 64,70 0,00 0,00 0,55 6,77 71,33 0,00 2,17 0,00

2 36,11 0,50 0,10 0,55 3,78 71,33 0,38 0,60 0,53

3 32,74 0,55 0,11 0,55 3,43 71,33 0,38 0,37 0,53

4 29,89 0,60 0,12 0,55 3,13 71,33 0,38 0,25 0,53

5 27,31 0,65 0,13 0,55 2,86 71,33 0,37 0,18 0,52

6 19,20 0,70 0,14 0,55 2,01 71,33 0,28 0,11 0,39

7 15,55 0,75 0,15 0,55 1,63 71,33 0,24 0,07 0,34

8 18,86 0,80 0,16 0,55 1,97 71,33 0,32 0,08 0,44

9 8,67 0,85 0,17 0,55 0,91 71,33 0,15 0,03 0,22

10 5,13 0,90 0,18 0,55 0,54 71,33 0,10 0,02 0,14


26



No


Cp


1

1 109,06 0,00 0,00 0,55 11,41 71,33 0,00 3,65 0,00

2 71,81 0,50 0,10 0,55 7,52 71,33 0,75 1,20 1,05

3 57,57 0,55 0,11 0,55 6,03 71,33 0,66 0,64 0,93

4 52,81 0,60 0,12 0,55 5,53 71,33 0,66 0,44 0,93

5 40,41 0,65 0,13 0,55 4,23 71,33 0,55 0,27 0,77

6 29,95 0,70 0,14 0,55 3,13 71,33 0,44 0,17 0,62

7 25,35 0,75 0,15 0,55 2,65 71,33 0,40 0,12 0,56

8 22,82 0,80 0,16 0,55 2,39 71,33 0,38 0,10 0,54

9 19,23 0,85 0,17 0,55 2,01 71,33 0,34 0,07 0,48

10 16,28 0,90 0,18 0,55 1,70 71,33 0,31 0,05 0,43

2

1 109,02 0,00 0,00 0,55 11,41 71,33 0,00 3,65 0,00

2 70,01 0,50 0,10 0,55 7,33 71,33 0,73 1,17 1,03

3 68,59 0,55 0,11 0,55 7,18 71,33 0,79 0,77 1,11

4 52,56 0,60 0,12 0,55 5,50 71,33 0,66 0,44 0,93

5 39,89 0,65 0,13 0,55 4,18 71,33 0,54 0,27 0,76

6 29,90 0,70 0,14 0,55 3,13 71,33 0,44 0,17 0,61

7 25,40 0,75 0,15 0,55 2,66 71,33 0,40 0,12 0,56

8 21,81 0,80 0,16 0,55 2,28 71,33 0,37 0,09 0,51

9 18,81 0,85 0,17 0,55 1,97 71,33 0,33 0,07 0,47

10 15,80 0,90 0,18 0,55 1,65 71,33 0,30 0,05 0,42

3

1 109,00 0,00 0,00 0,55 11,41 71,33 0,00 3,65 0,00

2 71,22 0,50 0,10 0,55 7,45 71,33 0,75 1,19 1,05

3 57,91 0,55 0,11 0,55 6,06 71,33 0,67 0,65 0,93

4 52,64 0,60 0,12 0,55 5,51 71,33 0,66 0,44 0,93

5 40,11 0,65 0,13 0,55 4,20 71,33 0,55 0,27 0,77

6 30,05 0,75 0,15 0,55 3,15 71,33 0,47 0,17 0,66

7 26,20 0,80 0,16 0,55 2,74 71,33 0,44 0,13 0,62

8 22,53 0,85 0,17 0,55 2,36 71,33 0,40 0,09 0,56

9 19,13 0,90 0,18 0,55 2,00 71,33 0,36 0,07 0,51

10 15,98 0,95 0,19 0,55 1,67 71,33 0,32 0,05 0,45


27



No


Cp


1

1 91,33 0,00 0,00 0,55 9,56 71,33 0,00 3,06 0,00

2 57,87 0,50 0,10 0,55 6,06 71,33 0,61 0,97 0,85

3 50,93 0,55 0,11 0,55 5,33 71,33 0,59 0,57 0,82

4 42,81 0,60 0,12 0,55 4,48 71,33 0,54 0,36 0,75

5 38,10 0,65 0,13 0,55 3,99 71,33 0,52 0,26 0,73

6 31,15 0,70 0,14 0,55 3,26 71,33 0,46 0,17 0,64

7 25,87 0,75 0,15 0,55 2,71 71,33 0,41 0,12 0,57

8 19,50 0,80 0,16 0,55 2,04 71,33 0,33 0,08 0,46

9 16,99 0,85 0,17 0,55 1,78 71,33 0,30 0,06 0,42

10 13,39 0,90 0,18 0,55 1,40 71,33 0,25 0,04 0,35

2

1 90,37 0,00 0,00 0,55 9,46 71,33 0,00 3,03 0,00

2 57,24 0,50 0,10 0,55 5,99 71,33 0,60 0,96 0,84

3 49,39 0,55 0,11 0,55 5,17 71,33 0,57 0,55 0,80

4 40,98 0,60 0,12 0,55 4,29 71,33 0,51 0,34 0,72

5 38,01 0,65 0,13 0,55 3,98 71,33 0,52 0,25 0,73

6 30,81 0,70 0,14 0,55 3,22 71,33 0,45 0,17 0,63

7 24,10 0,75 0,15 0,55 2,52 71,33 0,38 0,12 0,53

8 20,08 0,80 0,16 0,55 2,10 71,33 0,34 0,08 0,47

9 17,55 0,85 0,17 0,55 1,84 71,33 0,31 0,07 0,44

10 12,21 0,90 0,18 0,55 1,28 71,33 0,23 0,04 0,32

3

1 91,13 0,00 0,00 0,55 9,54 71,33 0,00 3,05 0,00

2 57,56 0,50 0,10 0,55 6,02 71,33 0,60 0,96 0,84

3 50,45 0,55 0,11 0,55 5,28 71,33 0,58 0,56 0,81

4 42,22 0,60 0,12 0,55 4,42 71,33 0,53 0,35 0,74

5 38,06 0,65 0,13 0,55 3,98 71,33 0,52 0,25 0,73

6 30,97 0,75 0,15 0,55 3,24 71,33 0,49 0,17 0,68

7 24,77 0,80 0,16 0,55 2,59 71,33 0,41 0,12 0,58

8 20,29 0,85 0,17 0,55 2,12 71,33 0,36 0,08 0,51

9 17,24 0,90 0,18 0,55 1,80 71,33 0,32 0,06 0,46

10 12,88 0,95 0,19 0,55 1,35 71,33 0,26 0,04 0,36


28



No


Cp


1

1 70,96 0,00 0,00 0,55 7,43 71,33 0,00 2,38 0,00

2 39,85 0,50 0,10 0,55 4,17 71,33 0,42 0,67 0,58

3 33,28 0,55 0,11 0,55 3,48 71,33 0,38 0,37 0,54

4 29,22 0,60 0,12 0,55 3,06 71,33 0,37 0,24 0,51

5 24,92 0,65 0,13 0,55 2,61 71,33 0,34 0,17 0,48

6 15,94 0,70 0,14 0,55 1,67 71,33 0,23 0,09 0,33

7 13,54 0,75 0,15 0,55 1,42 71,33 0,21 0,06 0,30

8 11,74 0,80 0,16 0,55 1,23 71,33 0,20 0,05 0,28

9 8,14 0,85 0,17 0,55 0,85 71,33 0,14 0,03 0,20

10 6,11 0,90 0,18 0,55 0,64 71,33 0,12 0,02 0,16

2

1 74,67 0,00 0,00 0,55 7,82 71,33 0,00 2,50 0,00

2 40,81 0,50 0,10 0,55 4,27 71,33 0,43 0,68 0,60

3 34,74 0,55 0,11 0,55 3,64 71,33 0,40 0,39 0,56

4 28,51 0,60 0,12 0,55 2,98 71,33 0,36 0,24 0,50

5 24,11 0,65 0,13 0,55 2,52 71,33 0,33 0,16 0,46

6 15,97 0,70 0,14 0,55 1,67 71,33 0,23 0,09 0,33

7 12,97 0,75 0,15 0,55 1,36 71,33 0,20 0,06 0,29

8 10,83 0,80 0,16 0,55 1,13 71,33 0,18 0,05 0,25

9 8,58 0,85 0,17 0,55 0,90 71,33 0,15 0,03 0,21

10 5,91 0,90 0,18 0,55 0,62 71,33 0,11 0,02 0,16

3

1 74,12 0,00 0,00 0,55 7,76 71,33 0,00 2,48 0,00

2 40,21 0,50 0,10 0,55 4,21 71,33 0,42 0,67 0,59

3 33,76 0,55 0,11 0,55 3,53 71,33 0,39 0,38 0,54

4 29,00 0,60 0,12 0,55 3,04 71,33 0,36 0,24 0,51

5 24,18 0,65 0,13 0,55 2,53 71,33 0,33 0,16 0,46

6 15,99 0,75 0,15 0,55 1,67 71,33 0,25 0,09 0,35

7 13,36 0,80 0,16 0,55 1,40 71,33 0,22 0,06 0,31

8 11,02 0,85 0,17 0,55 1,15 71,33 0,20 0,05 0,27

9 8,24 0,90 0,18 0,55 0,86 71,33 0,16 0,03 0,22

10 5,98 0,95 0,19 0,55 0,63 71,33 0,12 0,02 0,17


29

4.2 Hasil Penelitian dan Perhitungan

Contoh perhitungan untuk kincir angin Savonius dua sudu dua tingkat

dengan variasi penambahan pelat pengarah angin berjumlah 12 dan 9 bersudut 0°,

15°, 30°, dan tanpa pelat pengarah angin. Contoh perhitungan pada jumlah 9 pelat

pengarah bersudut 30° percobaan ke-2 pada Cp tertinggi yang dilakukan:

4.2.1 Perhitungan Daya Angin (Pin)

Besar daya yang tersedia pada angin pada kincir angin dengan luasan frontal

A=d.h, kecepatan angin 6 m/s, dengan massa jenis udara 1,18 kg/m3 dengan suhu

ruangan 28°C maka daya angin dapat dicari dengan menggunakan Persamaan 4

yaitu:

Pin

1,18 kg/m

3 . 0,5504m² . (6m/s)

3

=71,3 watt

jadi daya yang tersedia pada angin adalah 70,14 watt.

4.2.2 Perhitungan Daya Kincir Angin (Pout)

Untuk mendapatkan daya yang dihasilkan kincir, dapat menggunakan

Persamaan 6, namun untuk mendapatkan daya kincir sebelumnya harus

mengetahui kecepatan sudut dan torsi kincir, maka untuk itu perlu dicari terlebih

dahulu dengan menggunakan Persamaan 5 dan 6 yaitu:

ω =

= 68,59 rpm

= 7,18 rad/sec

maka kecepatan sudut yang didapatkan adalah 7.18 rad/sec

Untuk mencari besar torsi yang terjadi pada kincir, maka dapat

menggunakan Persamaan 5. Sehingga torsi yang didapat adalah:

T = F.I

= 0.55N . 0,2 m

= 0,11 Nm


30

jadi torsi yang didapat adalah 0,11 Nm

Dengan kecepatan sudut 7,18 rad/sec dan torsi 0,11 Nm, maka daya yang

dihasilkan oleh kincir adalah:

Pout = T ω

= 0,11 Nm . 7,18 rad/sec

= 0,79 watt

sehingga daya yang dihasilkan kincir adalah 0,79 watt

4.2.3 Perhitungan Tip Speed Ratio (TSR)

Dengan mengetahui kecepatan putar kincir 68,59 rpm dan kecepatan angin 6

m/s dan jari-jari kincir angin 0,32m, maka tsr dapat dicari dengan menggunakan

Persamaan 8 yaitu:

tsr =

=

= 0,38

jadi TSR yang didapat adalah 0,38

4.2.4 Perhitungan Koefisien Daya (Cp)

Cp =

=

= 1,11

maka Cp yang dihasilkan adalah 1,11 %

4.3 Grafik Hasil Perhitungan

Dari data yang diperoleh, kemudian diolah kedalam bentuk grafik untuk

mengetahui hubungan antara torsi (N.m) dengan kecepatan putar kincir (rpm) dan

koefisien daya kincir (%) dengan Tip Speed Ratio (TSR). Grafik yang disajikan

untuk setiap percobaan variasi dengan percobaan terbaik dapat dilihat pada grafik

berikut ini :


31

4.3.1 Grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar kincir.

Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan pada Tabel 4.1, 4.2, 4.3,

4.4, 4.5, 4.6, dan 4.7 maka dapat dibuat grafik hubungan antara torsi dengan

kecepatan putar kincir yang disajikan pada Gambar 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, dan

4.7.


pelat pengarah bersudut 30°.


pelat pengarah bersudut 15˚

0

20

40

60

80

100

120

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25

Puta

ran p

oro

s, n

(rp

m)

Torsi, T (Nm)

0

20

40

60

80

100

120

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25

Puta

ran p

oro

s, n

(rp

m)

Torsi, T (Nm)


32





0

20

40

60

80

100

120

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

Puta

ran p

oro

s, n

(rp

m)

Torsi, T (Nm)

0

20

40

60

80

100

120

140

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

Puta

ran p

oro

s, n

(rp

m)

Torsi, T (Nm)


33





0

20

40

60

80

100

120

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

Puta

ran p

oro

s, n

(rp

m)

Torsi, T (Nm)

0

20

40

60

80

100

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

Puta

ran p

oro

s, n

(rp

m)

Torsi, T (Nm)


34

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara putaran poros dengan torsi tanpa variasi

pengarah angin.

4.3.2 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan Tip Speed Ratio.

Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan pada Tabel 4.1, 4.2, 4.3,

4.4, 4.5, 4.6, dan 4.7 maka dapat dibuat grafik hubungan antara koefisien daya

dengan Tip Speed Ratio yang disajikan pada Gambar 4.8, 4.9, 4.10, 4.11, 4.12,

4.13, dan 4.14.

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan Tip Speed Ratio pada

jumlah 12 pelat pengarah bersudut 30°.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 , 0 0 0 , 0 5 0 , 1 0 0 , 1 5 0 , 2 0 0 , 2 5

Puta

ran p

oro

s, n

(rp

m)

Torsi, T (Nm)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Koef

isie

n d

aya,

cp

Tip speed ratio, tsr


35

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan Tip Speed Ratio pada

jumlah 12 pelat pengarah bersudut 15°.

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara koefisien daya dengan Tip Speed Ratio

pada jumlah 12 pelat pengarah bersudut 0°.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Koef

isie

n d

aya,

cp


0

0,2

0,4

0,6

0,8

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Koef

isie

n d

aya,

cp



36





0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Koef

isie

n d

aya,

cp


0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Koef

isie

n d

aya,

cp



37




tanpa variasi pengarah angin.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Koef

isie

n d

aya,

cp


0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 0 , 1 0 , 2 0 , 3 0 , 4 0 , 5 0 , 6 0 , 7

Koef

isie

n d

aya,

cp



38

4.4 Grafik Perbandingan

Setelah mendapatkan grafik dari setiap variasi selanjutnya akan dilakukan

perbandingan dari setiap variasi kincir angin Savonius dengan variasi 12 dan 9

pelat pengarah angin bersdut 0˚, 15˚, 30˚, dan tanpa pelat pengarah.

1. Grafik hubungan antara kecepatan poros (n) dengan torsi (T)

Gambar 4.15 Grafik hubungan kecepatan poros (n) dengan torsi (T) untuk variasi

yang digunakan.

0

20

40

60

80

100

120

0 0 , 0 5 0 , 1 0 , 1 5 0 , 2 0 , 2 5

Puta

ran p

oro

s, n

(rp

m)

Torsi, T (Nm)

Tanpa PelatPengarah

12 Pelat PengarahBersudut 30






39

2. Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan tip speed rasio (tsr)

Gambar 4.16 Grafik hubungan antara koefisien daya ) dengan tip speed rasio

(tsr) untuk variasi yang digunakan.

4.5 Pembahasan

Dalam penelitian ini telah berhasil dibuat model kincir angin Savonius dua

sudu dua tingkat dengan memvariasikan sirip-sirip pengarah angin. Penggunaan

sirip-sirip pengarah ini diharapkan mampu meningkatkan unjuk kerja kincir.

Seperti yang telah diketahui sebelumnya, kincir angin berfungsi untuk

mengkonversikan energi kinetik dari angin. Sudu-sudu kincir mengubah energi

tersebut menjadi energi mekanik yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan,

dapat dihubungkan dengan pompa air pada sumur, dihubungkan dengan generator

sehingga dapat menghasilkan energi listrik dan kebutuhan lainnya.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 0 , 1 0 , 2 0 , 3 0 , 4 0 , 5 0 , 6 0 , 7

Koef

isie

n D

aya,

(𝐶𝑝

)


Tanpa PelatPengarah








40

Untuk memperoleh data torsi kincir angin diberikan variasi pembebanan.

Pembebanan ini bertujuan untuk memberiakan efek pengereman pada poros

kincir, beban yang diberiakan mempunyai arah yang berlawanan dengan arah

putaran poros sehingga gaya yang berlawanan arah inilah yang menjadi data torsi

pada kincir angin.

Dari hasil penelitian pada kincir angin Savonius dua sudu dua tingkat

dengan pelat pengarah angin berjumlah 12 dan 9 bersudut 0˚, 15˚, 30˚ dan tanpa

pelat pengarah, dapat dicari unjuk kerja kincir angin yang terbaik. Dari data hasil

perhitungan dapat diketahui bahwa pada kincir angin tanpa pengarah angin

menghasilkan daya sebesar 0,68 watt pada kecepatan angin 6 m/s dengan

koefisien daya sebear 0,96%, sedangkan hasil data terbaik pada variasi kincir

angin dengan pelat pengarah berjumlah 12 didapat pada sudut 30˚, menghasilkan

daya sebesar 0,72 watt dengan koefisien daya sebesar 1,0%. Pada pelat pengarah

berjumlah 9 hasil data terbaik didapat pada sudut 30˚ dengan menghasilkan daya

sebesar 0,79 watt dan koefisien daya sebesar 1,11%.

Berdasarkan data yang diperoleh menunjukan bahwa kincir angin Savonius

dua sudu dua tingkat dengan tambahan pelat pengarah angin berjumlah 9 bersudut

30˚ dapat menghasilkan koefisien daya sebesar 1,11%.


41

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan terhadap variasi pelat

pengarah angin dan tanpa pelat pengarah, maka dapat diambil beberapa

kesimpulan sebagai berikut:

1. Koefisien daya puncak pada variasi pelat pengarah angin berjumlah 12

bersudut 0° menghasilkan koefisien daya puncak sebesar 0,57% pada TSR

0,22 dengan daya output sebesar 0,41 watt, besudut 15° menghasilkan

koefisien daya puncak sebesar 0,82% pada TSR 0,28 dengan daya output

sebesar 0,58 watt dan besudut 30° menghasilkan koefisien daya puncak

sebesar 1,00% pada TSR 0,35 dengan daya output sebesar 0,72 watt.

2. Koefisien daya puncak pada variasi pelat pengarah angin berjumlah 9

bersudut 0° menghasilkan koefisien daya puncak sebesar 0,60% pada TSR

0,23 dengan daya output sebesar 0,43 watt, bersudut 15° menghasilkan


sebesar 0,61 watt dan bersudut 30° menghasilkan koefisien daya puncak

sebesar 1,11% pada TSR 0,38 dengan daya output sebesar 0,79 watt.

3. Koefisien daya puncak pada kincir tanpa pelat pengarah menghasilkan


sebesar 0,68 watt.

4. Dari model-model kincir angin yang diuji, variasi 9 pelat pengarah bersudut

30° menghasilkan koefisien daya puncak yang tertinggi sebesar 1,11% pada

TSR 0,38 dengan daya output sebesar 0,79 watt.


42

5.2 Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, ditemukan beberapa

hambatan. Untuk penelitian selanjutnya penulis menganjurkan beberapa perbaikan

diantaranya :

1. Perlu menggunakan blower yang dapat menghasilkan kecepatan angin yang

konstan agar kecepatan angin tidak berubah-ubah.

2. Pengambilan data rpm harap dilakukan pada waktu yang tepat yaitu saat

kincir berputar konstan.


43

DAFTAR PUSTAKA

Daryanto, Y., 2007. Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga

Bayu. Balai PPTAGG- UPT-LAGG

Pramulat Sito, Endro., 2011. Unjuk kerja model kincir angin Savonius dua tingkat

dengan sirip-sirip pengarah pada lingkar terluar kincir. Tugas akhir,

Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Prasetyo, Suryo.,2012. Unjuk kerja kincir angin Savonius empat sudu satu tingkat

dengan sirip-sirip pengarah pada lingkar terluar kincir. Tugas akhir,

Teknik Mesin, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Rines, 2016, Unjuk Kerja Model-Model Kincir Angin Savonius Dua Tingkat

Dengan Kelengkungan Sudu Termodifikasi,Media Teknika Jurnal

Teknologi, Vol.11, No.1.

Riya, Natalis., 2012. Unjuk kerja model kincir angin Savonius tiga sudu dengan

sirip-sirip pengarah pada lingkar terluar kincir. Tugas akhir, Teknik

Mesin, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Suhendra, Andri., 2015. Kincir angin Savonius dua sudu dua tingkat dengan 12

pelat pengarah bersudut 15˚, 30˚, dan 45˚. Tugas akhir, Teknik Mesin,

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.


44

Lampiran


unjuk kerja kincir angin savonius dua sudu dua...

Documents