Tabel 3.1 Daya rotor maksimum dengan diameter 1 m dengan variasi kecepatan angin Kecepatan angin ms
Daya rotor watt 1
2 3
4 5
6 7
1,1868 1,1868
1,1868 1,1868
1,1868 1,1868
1,1868 0,276
2,209 7,455
17,672 34,517
59,645 94,715
Namun untuk turbin angin jenis savonius secara teoritis hanya mampu mengekstrak daya angin sebesar 22 dari daya total angin yang melalui area sapuan rotor turbin.
3.1.3 Tip Speed Ratio Tip speed ratio merupakan rasio kecepatan ujung rotor turbin dengan kecepatan angin
yang melalui sudu rotor tersebut. Turbin savonius memanfaatkan gaya hambat drag force untuk mengekstrak daya angin. Pada umumnya turbin tipe drag memiliki tip speed ratio
relatif rendah dibanding turbin angin sumbu horizontal. Berdasarkan grafik koefisien daya vs tip speed ratio pada gambar 2.17, untuk turbin savonius memiliki nilai koefisien daya
maksimum pada nilai tip speed ratio berada dibawah 1. Berdasarkan hal ini juga sebagai acuan penulis dalam membuat perancangan turbin angin.
3.2 Perancangan dan Pembuatan Elemen Turbin Angin Savonius
3.2.1 Rotor Rotor merupakan elemen utama turbin angin karena pada rotor inilah sudu turbin di-
asembly. Karena pada rotor ini terdapat sudu turbin maka rotor dibuat dengan konstruksi yang kuat sehingga pada saat angin kencang bagian rotor tidak mengalami kegagalan
Universitas Sumatera Utara
terutama dalam hal memanfaatkan energi aliran yang melaluinya. Adapun rancangan rotor turbin dibuat dengan spesifikasi seperti dibawah dan gambar desain pada lampiran L3.
Tabel 3.2 Spesifikasi rotor No
Spesifikasi Keterangan
1 Jenis
Sumbu vertikal 2
Diameter 1.000 mm
3 Tinggi
900 mm 4
Lengan Besi siku 20x20 mm
5 Diameter, tebal, bahan Hub
50 mm, 10 mm, St37 6
Diameter, panjang, bahan Poros 25 mm, 1300 mm, St37
3.2.2 Sudu Sudu merupakan bagian dari rotor turbin yang mengekstrak sebahagian dari total
energi angin yang melalui area sapuan rotor. Adapun rancangan desain rotor lampiran L4 sebagai berikut:
Tabel 3.3 Spesifikasi sudu turbin angin No
Spesifikasi Keterangan
1 Tipe sudu
Rata Lengkung
2 Lebar
485 mm 385 mm
3 Tinggi
900 mm 900 mm
4 Tebal
0,35 mm 0,35 mm
5 Bahan
Plat seng Plat seng
6 Kelengkungan
- R198 mm
7 Jumlah sudu
3, 4 dan 6 3, 4 dan 6
Universitas Sumatera Utara
3.2.3 Sudu Pengarah Sudu pengarah dibuat dengan tujuan untuk mengarahkan aliran angin agar angin yang
melalui rotor turbin dapat dimanfaatkan sudu turbin semaksimal mungkin. Dengan adanya sudu pengarah ini, angin yang mengenai sudu tidak lagi mengenai kedua sisi sudu turbin.
Yang dimaksud kedua sisi sudu adalah sisi cembung sudu pada bagian kiri rotor dan sisi cekung sudu pada bagian kanan rotor seperti pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Sudu Pengarah Dengan adanya sudu pengarah ini, hal tersebut tidak terjadi lagi sesuai dengan analogi
teoritis aliran angin sehingga aliran pada bagian kiri dan kanan rotor saling mendukung. Dengan demikian diperoleh daya yang lebih besar dibanding jika tidak menggunakan sudu
pengarah aliran angin. Adapun gambar desain sudu pengarah ada pada lampiran L5 dan spesfikasi dapat dilihat seperti pada tabel berikut:
Sudu Pengarah
Sudu Rotor
sisi Cembung Sudu
Sisi Cekung Sudu
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.4 Spesifikasi sudu pengarah No
Spesifikasi Keterangan
1 Nama
Sudu pengarah 2
Diameter 2.000 mm
3 Tinggi
1.000 mm 4
Frame Besi beton Ø 10 mm
5 Jumlah sudu
4 6
Sudut kemiringan sudu 30
o
3.2.4 Sistem Transmisi Energi angin yang dimanfaatkan sudu turbin savonius dikonversikan rotor menjadi
daya mekanis poros. Penulis memanfaatkan daya mekanis poros untuk membangkitkan energi listrik dengan menggunakan generator magnet permanen DC. Putaran pada poros
rotor turbin relatif rendah sehingga didesain sistem transmisi speed increasing dengan tujuan mendapatkan putaran nominal yang dibutuhkan generator untuk menghasilkan
energi listrik. Sistem transmisi yang digunakan pada awalnya yaitu sistem transmisi speed
increasing sabuk-puli. Namun setelah pengujian dilakukan sistem transmisi tersebut kurang optimal karena pada saat pengujian rotor turbin angin hampir tidak berputar untuk
kecepatan angin 6ms. Hal ini disebabkan kerugian gesekan yang terjadi pada sabuk-puli sangat besar.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.5 Spesifikasi transmisi sabuk-puli No
Spesifikasi Keterangan
1 Transmisi
Speed increasing sabuk-puli 2
Diameter puli Ø50 mm 2 buah, Ø200 mm 1 buah,
Ø150 mm 1 buah 3
Jenis, diameter sabuk Sabuk-V,
4 Jumlah, diameter poros perantara
1 buah, 19 mm
Melihat hasil sistem transmisi sabuk-puli yang kurang optimal, penulis merencanakan kembali sistem transmisi yang digunakan yaitu sistem transmisi roda gigi.
Pada sistem transmisi ini, penulis merencanakan dengan menaikkan putaran sebayak 3 kali, poros perantara sebanyak dua dengan rasio total kenaikan putaran 1 : 10. Gambar desain
ada pada lampiran L7, spesifikasi sistem transmisi seperti pada tabel 3.6. Tabel 3.6 Spesifikasi transmisi roda gigi
No Spesifikasi
Keterangan 1
Transmisi Speed increasing roda gigi
2 Diameter roda gigi
Ø100 mm 1 buah, Ø90 mm 1 buah, Ø60 mm 1 buah, Ø 42 mm 2 buah,
Ø30 mm 1buah 3
Bahan roda gigi St37
4 Jumlah, diameter poros perantara
2 buah, 19 mm
Setelah pemasangan dan uji coba dilakukan, sistem transmisi berjalan optimal, sehingga penulis memutuskan untuk melakukan pengujian.
Universitas Sumatera Utara
BAB IV METODE PENELITIAN
