Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Cp dan tips speed ratio TSR Tinjauan Pustaka

2.3 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Cp dan tips speed ratio TSR

Menurut albert Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari kincir angin adalah sebesar 59 seperti yang terlihat pada Gambar 2.8 dan menamai batas maksimal tersebut dengan Betz limit. Gambar 2.8 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Cp dengan Tips Speed Ratio TSR dari beberapa jenis kincir.

2.4 Rumus Perhitungan

Berikut ini adalah rumus- rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang teliti.

2.4.1 Rumus Energi Kinetik

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh satu benda yang bergerak. Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik, sehingga dapat dirumuskan menjadi : = � 1 Keterangan : : Energi kinetik Joule : Massa kg � : Kecepatan angin ms Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat dituliskan dengan rumus sebagai berikut : � � = ṁ � 2 Keterangan : P : Daya angin watt ṁ : Massa udara yang mengalir pada satuan waktu kgs dimana : ṁ = � � � 3 keterangan : � : Massa jenis udara kgm³ A : Luas penampang m² Dengan menggunakan persamaan 3, daya angin dapat dirumuskan menjadi � � = � � � � , yang dapat disederhanakan menjadi : � � = � � � 4

2.4.2 Rumus Perhitungan TSR

tip speed ratio Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir dengan kecepatan angin. Kecepatan diujung sudu Vt dapat dirumuskan sebagai : � = � � 5 Keterangan : � : Kecepatan ujung sudu � : Kecepatan sudut rads � : Jari- jari kincir m Sehingga TSR- nya dapat dirumuskan sebagai berikut : = � 6 6 Keterangan : r : Jari- jari kincir m n : Putaran poros kincir tiap menit rpm v : Kecepatan angin ms

2.4.3 Rumus Torsi

Torsi adalah hasil kali dari gaya pembebanan F dengan panjang lengan torsi l . perhitungan torsi dapat dirumuskan sebagai berikut : = � 7 Keterangan : F : Gaya pembebanan N l : Panjang lengan torsi poros m

2.4.4 Rumusan Daya Mekanis

Daya yang dihasilkan kincir Pout adalah daya yang dihasilkan kincir akibat adanya angin yang melintasi sudu kincir. Sehingga daya kincir yang dihasilkan oleh gerakkan melingkar kincir dapat dirumuskan : � � � � = � 8 Keterangan : T : Torsi N.m � : Kecepatan sudut rad s Dengan ini untuk daya yang dihasilkan kincir dapat dinyatakan dengan persamaan 7, yaitu : � � � � = T � 6 9 Keterangan : � � � � : Daya yang dihasilkan oleh kincir angin watt T : Torsi N.m n : Putaran poros rpm

2.4.5 Rumus Daya Listrik

Daya listrik adalah daya yang dihasilkan generator. Sehingga daya kincir yang dihasilkan oleh generator dapat dirumuskan : � � � � = � � 10 Keterangan : V : Tegangan watt I : Arus ampere

2.4.6 Koefisien Daya

Koefisien Daya Cp adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir Pout dengan daya yang disediakan oleh angin Pin. Sehingga Cp dapat dirumuskan : � = P Pi 11 Keterangan : � : Koefosien Daya . � � : Daya yang disediakan oleh angin. � : Daya yang dihasilkan kincir.

2.5 Tinjauan Pustaka

Kebutuhan listrik di Indonesia dari tahun ke tahun mengalami peningkatan hal ini terjadi dikarenakan, bertambahnya jumlah penduduk, pertumbuhan ekonomi dan dikarenakan ketersediaan bahan bakar minyak, gas maupun batu bara tersebut semakin menipis. Atas dasar kondisi tersebut, muncul adanya ide untuk menghasilkan energi alternatif yang tidak terbatas misalnya energi angin. Untuk tujuan dari penelitian yaitu : Merancan dan membuat desain sudu kincir angin poros horizontal empat sudu bahan komposit, mengetahui unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu, mengetahui nilai Coofisien Performance Cp dan tip speed ratio TSR dari kincir angin poros horizontal empat sudu bahan komposit. Kincir angin yang diteliti adalah kincir angin propeller poros horizontal empat sudu berbahan komposit berdiameter 100 cm lebar maksimum 13 cm berjarak 20 cm dari sumbu poros. Terdapat tiga variasi perlakuan kecepatan angin, variasi kecepatan angin pertama dengan kecepatan angin 10,2 ms, variasi kecepatan kedua 8,2 ms dan kecepatan angin ke tiga 6,2 ms. Agar mendapatkan daya kincir, torsi, koefisien daya maksimal dan tip speed ratio pada kincir, maka poros kincir dihubungkan ke mekanisme pembebanan dengan menggunakan lampu yang berfungsi untuk pemberian beban pada kincir. Dari hasil penelitian ini, untuk variasi kecepatan angin 10,2 ms menghasilkan daya mekanis maksimal sebesar 19,4 pada tip speed ratio 2,6 dengan daya output sekitar 96 watt dan torsi sebesar 1,85 N.m. Untuk variasi kecepatan angin 8,2 ms menghasilkan koefisien daya mekanis maksimal 27,1 pada tip speed ratio 2,5 dengan daya output sekitar 70 watt dan torsi sebesar 1,70 N.m. Untuk variasi kecepatan angin 6,2 ms menghasilkan koefisien daya mekanis maksimal sebesar 36,4 pada tip speed ratio 2,9 dengan daya output sekitar 40 watt dan torsi sebesar 1,17 N.m. Dari ketiga kincir angin yang diteliti, dapat disimpulkan bahwa kincir angin dengan variasi kecepatan angin 6,2 ms memiliki nilai koefisien daya maksimal dan tip speed ratio paling tinggi.

2.6 Komposit