Gambar 2.4 Kincir angin Savonius www.cleangreenenergyzone.com
2. Kincir angin Darrieus
Kincir angin Darrieus adalah kincir angin sumbu vertikal berbentuk aerofoil dan memanfaatkan gaya lift dari angin. Kincir angin ini dapat menerima angin
dari segala arah.
Gambar 2.5 Kincir angin Darrieus http:img.bhs4.com
Kelebihan dari kincir angin poros vertikal diantaranya adalah: a.
Kincir angin sumbu vertikal menerima angin dari segala arah sehingga tidak perlu diubah posisinya jika arah angin berubah, tidak seperti kincir
angin sumbu horizontal yang memerlukan mekanisme tambahan untuk menyesuaikan rotor turbin dengan arah angin.
b. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar dan tinggi.
c. Konstruksi kincir lebih sederhana.
d. Kincir angin sumbu vertikal dapat didirikan dekat dengan permukaan tanah,
sehingga memungkinkan menempatkan komponen mekanik dan komponen elektronik yang mendukung beroperasinya turbin.
e. Perawatan lebih mudah karena sebagian besar komponennya terletak dekat
dengan permukaan tanah. Selain memiliki kelebihan, kincir angin sumbu vertikal juga memiliki kelemahan,
yakni: a.
Tinggi dan swept area lebih terbatas dibanding dengan turbin angin sumbu horisontal.
b. Memerlukan permukaan tanah yang relatif datar sehingga tidak cocok
didirikan ditempat-tempat yang terlalu curam. c.
Kebanyakan kincir angin sumbu vertikal hanya menghasilkan energi dengan efisiensi sekitar 50 dari efisiensi yang dapat dihasilkan oleh kincir angin
sumbu horisontal.
2.4 Grafik Hubungan Antara C
p
Terhadap TSR
Menurut Albert Betz seorang ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari kincir angin adalah sebesar 59 seperti yang terlihat pada Gambar 2.5
d a n nama untuk batas maksimal tersebut dengan Betz limit.
Gambar 2.6 Grafik hubungan antara koefisien daya C
p
dengan tip speed ratio TSR dari beberapa jenis kincir
Sumber: www.intechopen.com
2.5 Rumus Perhitungan
Berikut ini adalah rumus-rumus yang digunakan untuk perhitungan dan analisis kincir angin yang akan diteliti.
2.5.1 Rumus Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh benda yang bergerak. Energi kinetik pada angin adalah energi yang dimiliki angin ketika angin itu bergerak,
dimana dapat dirumuskan:
= 1
2 .
1
dengan : E
k
= Energi kinetik m = masa udara
v = kecepatan angin Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat dituliskan dengan
rumus sebagai berikut: =
1 2
̇ .
2
dengan: P
in
= daya angin watt ṁ
= masa udara yang mengalir persatuan waktu kgs v = kecepatan angin
sedangkan untuk ṁ dapat dicari dengan rumus sebagi berikut: ̇ =
. .
3
dengan : ρ =
masa jenis udara kgm
3
A = luas penampang sudu m
2
Dengan menggunakan persamaan 3 maka daya angin P
in
dapat dirumuskan menjadi
= 1
2 . .
yang dapat disederhanakan menjadi :
= 1
2 . .
4
2.5.2 Rumus Torsi
Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya dorong pada sumbu kincir. Torsi dapat dihitung dengan mengkalikan gaya pembebanan
F dengan jarak lengan torsi ke poros r. Perhitungan torsi dapat dituliskan sebagai berikut :
= .
5
dengan: F = gaya pembebanan N
r = jarak lengan torsi ke poros m
2.5.3 Rumus Daya Kincir
Daya yang dihasilkan kincir P
out
adalah daya yang dihasilkan kincir akibat adanya angin yang melintasi sudu kincir. Pada umumnya persamaan daya gerak
melingkar dapat dituliskan sebagai berikut: = .
6
dengan : T = torsi N.m
ω = kecepatan sudut, dapat diperoleh dari:
= 2
60
