Karakteristik kincir angin `Magwind` 5 sudu.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KARAKTERISTIK KINCIR ANGIN ” MAGWIND”
5 SUDU

TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin

Oleh :
Prambudi Dangu Nugroho
NIM : 085214029

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2012

i

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

THE FIVE BLADES ” MAGWIND” WIND
MILLS CHARACTERISTIC

FINAL PROJECT
Presented as partitial fulfilment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree
in Mechanical Engineering

by
Prambudi Dangu Nugroho
Student Number : 085214029

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA

2012

ii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Tugas Akhir
dengan judul :

v

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
INTISARI
Indonesia memiliki potensi angin yang cukup baik, karena sebagian pulau
memiliki potensi angin yang bisa dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga
angin, tentunya dengan bantuan alat yang kita sebut dengan kincir angin. Salah satu

kincir angin yang akan dibuat kincir angin ” MAGWIND” . Kincir ini
mempunyai kelebihan penempatanya dapat diletakan diatas atap rumah dan
tidak
membutuhkan kontruksi kincir angin yang besar. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui
unjuk kerja kincir angin ” MAGWIND” 5 sudu.

Kincir angin yang diuji memiliki diameter 400 mm dan tinggi 500 mm.
Pengujian dilakukan didalam terowongan angin yang ada di Laboratorium Konversi
Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Data yang diambil dalam pengujian
kincir angin adalah kecepatan angin, kecepatan putar kincir dan beban pengereman.
Hasil penelitian
berupa daya output (Pout), koefisien daya (Cp), dan
perbandingan kecepatan ujung sudu dengan kecepatan angin (Tip Speed Ratio/tsr).
Daya yang dihasilkan oleh kincir angin ” MAGWIND” dipengaruhi kecepatan angin,
semakin besar kecepatan angin daya yang dihasilkan semakin besar. Pada kecepatan
8,23 m/s menghasilkan daya maksimal sebesar 2,7 watt, koefisien daya maksimum
sebesar 7,5 % pada tsr 0,4 pada kecepatan angin 6,97 m/s.
Kata Kunci : ” MAGWIND” , Daya kincir, koefisien daya, Tip Speed Ratio..

vi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur senantiasa kepada Tuhan Yang Maha Esa karena rahmat yang
diberikan dalam penyusunan Tugas Akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan
tugas akhir ini dengan baik.
Tugas Akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat yang wajib untuk setiap
mahasiswa Jurusan Teknik Mesin. Tugas Akhir ini dilaksanakan dalam rangka
memenuhi syarat untuk mendapatkan gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Berkat bimbingan, dukungan dan nasihat dari berbagai pihak, akhirnya Tugas
Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Pada kesempatan ini dengan segenap
kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya
kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.SI., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Budi Sugiharto, S.T., M.T. sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
4. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
5. Intan Widanarko selaku Laboran Laboratorium Teknologi Mekanik Universitas
Sanata Dharma.
6. Ign. Tri Widaryanto selaku Sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi Universitas
Sanata Dharma.
7. Agus Subali dan Warsini selaku orang tua penulis dan Wahyu Adityo selaku adik
kandung, karena kebaikan dan kerendahan hati memberikan semangat pada
penulis. Keluarga penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah
mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir
8. Dela Kustiani selaku teman dekat penulis yang selalu memberi semangat tiada
hentinya.
9. Robertus Imam Wijaya selaku rekan sekelompok saya, yang telah membantu
dalam perancangan, pembuatan, perbaikkan alat dan pengambilan data.

vii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman lainnya
yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala bantuanya.

Penulis menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna.
Segala kritik dan saran yang membangun akan sangat penulis harapkan demi
penyempurnaan dikemudian hari. Akhir kata seperti yang penulis harapkan semoga
tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

viii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ……….……………...………………………………..

i

TITLE PAGE ……...…………….......……………............………………..

ii

HALAMAN PENGESAHAN ……..……….....…....………………………

iii

DAFTAR DEWAN PENGUJI …….……….……............…………………

iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ….......................................

v

INTISARI ......................................................................................................

vi

KATA PENGANTAR ……………..………..........………............………...

vii

DAFTAR ISI ……….………..........…..............………..…............………...

ix

DAFTAR GAMBAR ……….........................................................................

xii

DAFTAR TABEL …......................................................................................

xiii

BAB I PENDAHULUAN ………...………………………………………..

1

1.1. Latar Belakang .………………………………………………………

1

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

2

1.3.

Batasan Masalah …......…………………………….………………...

2

1.4.

Tujuan Penelitian …............................................................................

3

1.5. Manfaat Penelitian

.………..........................................................

3

BAB II DASAR TEORI …..................................…............…….………….

4

2.1.

Konsep Dasar Angin …...…............……………………….......….....

4

2.2.

Kincir Angin

..........................……........................………………...

4

2.2.1. Kincir Angin Poros Horisontal ……..…………..................................

5

2.2.2. Kincir Angin Poros Vertikal …….................................................…...

6

2.3.

Kincir angin MAGWIND ……………………………………...….....

8

2. 4.

Putaran Pada Kincir ………………......…………………….……......

9

2.5.

Energi Angin (Pin) …….......................................................................

10

ix

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.6. Torsi Kincir …......…….........……........................………...……....

12

2.7. Daya Yang Dihasilkan Angin (Pout)

13

.........…………............…....

2.8. Kecepatan Sudut Kincir…………....................................................

13

2.9. Tip Speed Ratio (tsr) …………….....................................................

14

2.10. Koefisien Daya (efisiensi) Pada Kincir ……....................................

14

BAB III METODE PENELITIAN……….............…………….………...

16

3.1. Diagtam Alir Penelitian .............................……………...…...…....... 16
3.2. Waktu Dan Tempat Penelitian ………………………………............ 17
3.3.

Peralatan Dan Bahan Penelitian .........………………………........…. 17

3.4.

Variabel Penelitian ….............……............………………..…...…... 24

3.5. Langkah Percobaan …........................................................................ 24
3.6. Langkah Pengolahan Data …….......................................................... 26
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ……………….…..…

27

4.1.

Data Hasil Percobaan ..………............………...……..........….…… 27

4.2.

Pengolahan Data Dan Perhitungan ….………...............…….…… ..

28

4.2.1. Perhitungan Daya Angin (Pin) ……....................................…....….. . 29
4.2.2. Perhitungan Daya Kincir (Pout) ……....…......………..……….…….

29

4.2.3. Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr) ……......…….…….……….......

30

4.2.4. Perhitungan Koefisien Daya Kincir (Cp) ….........………....……….. 30
4.3.

Hasil Perhitungan …………..........................................…...………. . 31

4.4.

Grafik Hasil Perhitungan …………............…................…...……….

33

BAB V PENUTUP .....……….......................................................………...

36

5.1 Kesimpulan …….……............…………………………........………… 36
5.2 Saran …………............……............……………................………….

x

36

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR PUSTAKA …………………….………………...………....…… 38

LAMPIRAN ...………..…………………………………...………………...

xi

39

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Kincir Angin Poros Horisontal ……..........................….…..

6

Gambar 2.2

Kincir Angin Poros Vertikal ......................................….…..

8

Gambar 2.3

Kincir Angin MAGWIND ..........................................….…..

8

Gambar 2.4

Penempatan kincir angin MAGWIND…………………….. .. 9

Gambar 2.5

Arah Putaran Angin ………………………..............….…...

Gambar 2.6

Grafik HubunganAntara Koefisien Daya (Cp) Dengan Tip

10

Speed Ratio (tsr) Dari Beberapa jenis Kincir......................... 15
Gambar 3.1

Diagram Alir Langkah-langkah Penelitian .....................…..

Gambar 3.2

Konstruksi Kincir Angin .................................................…... 17

Gambar 3.3

Konstruksi Kincir Angin (Lanjutan) ...................…………..

18

Gambar 3.4

Sudu Kincir Keseluruhan ...............................................…..

18

Gambar 3.5

Pembatas Sudu ................................................................…..

19

Gambar 3.6

Penyangga Kincir ............ ...............................................…..

19

Gambar 3.7

Sistem Pembebanan ........................................................…..

20

Gambar 3.8

Terowongan Angin atau Wind Tunel .............................…..

21

Gambar 3.9

Blower .............................................................................…..

21

Gambar 3.10 Tachometer .....................................................................…..

22

Gambar 3.11 Anemometer ....................................................................…..

23

Gambar 3.12 Neraca Pegas ...................................................................…..

23

Gambar 3.13 Tali pengait beban (Lanjutan) .........................................…..

25

Gambar 3.14 Penyangga anemometer

...............................................…..

25

Gambar 4.1

Grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar....…..

33

Gambar 4.2

Grafik hubungan antara daya yang dihasilkan kincir dengan
kecepatan putar ...............................................................…..

Gambar 4.3

16

34

Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan tip speed
ratio (tsr)..........................................................................…..

xii

35

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data Percobaan kincir 5 sudu …………..........................….…..

27

Tabel 4.1. Data Percobaan kincir 5 sudu (Lanjutan) ……................….…..

28

Tabel 4.2. Data hasil perhitungan untuk posisi 1 …………..............….…..

31

Tabel 4.3. Data hasil perhitungan untuk posisi 2 …………..............….…..

31

Tabel 4.4. Data hasil perhitungan untuk posisi 3 …………..............….…..

32

Tabel 4.5. Data hasil perhitungan untuk posisi 4 …………..............….…..

32

xiii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Negara Indonesia memiliki kekayaan alam yang berlimpah, energi bahan
bakar yang ada di setiap wilayah. Kebutuhan energi di dunia dan di Indonesia
pada khususnya terus meningkat karena pertambahan penduduk, pertumbuhan
ekonomi dan sistem penggunaan energi yang terus meningkat. Ketersediaan
energi bahan bakar yang selama ini merupakan sumber utama, kini ketersediannya
mulai terbatas dan terus mengalami penipisan, karena selalu dipakai secara terus
menerus. Sedangkan proses alami dari energi fosil sendiri memerlukan waktu
yang sangat

lama,

sehingga

perlu

energi pengganti

untuk

mengurangi

ketergantungan akan energi bahan bakar.
Salah satu energi yang dapat digunakan sebagai alternatif lain untuk
mengurangi ketergantungan akan energi bahan bakar adalah energi angin.
Indonesia

merupakan

negara

kepulauan

memiliki potensi

besar

dalam

pemanfaatan energi angin. Pemanfaatan energi angin dapat menggunakan
berbagai cara, salah satu cara pemanfaatan energi angin adalah dengan
menggunakan kincir angin. Kincir angin akan mengubah energi kinetik menjadi
energi mekanik yang kemudian dapat dikonversikan menjadi energi listrik. Dalam
fungsinya sebagai energi listrik, maka energi listrik dapat digunakan untuk
menggerakan peralatan elektronik. Energi angin yang memutar turbin angin,

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2

kemudian diteruskan untuk memutar rotor pada generator

sehingga akan

mengasilkan energi listrik.
Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi terbarukan yang
sedang berkembang saat ini. Dari data yang dikeluarkan oleh Pusat Meteorologi
dan

Geofisika,

“ MAGWIND”

pada

tahun

2000.

Dari

data

tersebut

kincir

angin

merupakan salah satu jenis kincir angin yang bisa digunakan

diwilayah Indonesia, karena kincir angin ini memiliki karakteristik yang secara
umum bekerja pada kecepatan angin yang rendah dan menghasilkan torsi yang
tinggi.

1.2. Rumusan Masalah
Pada penelitian ini akan dibuat kincir angin “ MAGWIND”

dengan 5

sudu yang sudunya terbuat dari lembaran alumunium dan alas terbuat dari
triplek. Kincir angin ini akan diteliti unjuk kerjanya pada berbagai variasi
kecepatan angin.

1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah yang ada pada penelitian ini adalah :
1. Jumlah sudu kincir angin “ MAGWIND” yang digunakan adalah 5 sudu.
2. Tinggi kincirangin “ MAGWIND” 50 cm, dengan tinggi sudu 21 cm, dan
diameter 40 cm.
3. Beban pengujian menggunakan rem.
4. Penelitian dilakukan pada terowongan angin yang ada di Laboratorim
Konversi Energi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3

1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Membuat dan menguji kincir angin “ MAGWIND” dengan 5 sudu.
2. Mengetahui Daya dan Efisiensi kincir angin “ MAGWIND” dengan 5 sudu.
3. Mengetahui pengaruh dari kecepatan angin terhadap kerja kincir angin.

1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah :
1. Menjadi

sumber

informasi

mengenai

unjuk

kerja

kincir

angin

“ MAGWIND”
2. Memberi manfaat bagi teknologi energi terbarukan khususnya energi angin
yang ada di Indonesia.
3. Memberi solusi sebagai pembangkit tenaga listrik yang dapat diterapkan
pada daerah pemukiman penduduk.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI

2.1. Konsep Dasar Angin
Angin adalah udara bergerak yang dipengaruhi oleh udara disekitarnya. Ketika
matahari bersinar, udara akan memanas dan bergerak naik. Udara panas yang naik
digantikan oleh udara dingin. Kemudian matahari memanaskan juga udara yang
dingin sehingga menjadi panas dan bergerak naik juga. Gerakan udara yang
bergerak bergantian disebut aliran udara. Aliran udara inilah yang disebut sebagai
angin.

Negara Indonesia memiliki beberapa daerah yang memiliki potensi angin yang
baik, sebagai pembangkit listrik tenaga angin dengan bantuan alat kincir angin.
2.2. Kincir Angin
Kincir angin adalah sebuah mesin yang digerakkan oleh tenaga angin
sehingga menghasilkan energi mekanik atau gerak. Kincir angin pertama kali
digunakan di kawasan Eropa, di negara Belanda kincir angin sering juga
dipergunakan sebagai salah satu sarana pembantu dalam bidang pertanian dan
industri. Istilah yang dipakai untuk menamai kincir pada waktu itu adalah
Windmill. Kincir angin memang memegang peranan penting berbagai bidang di
negara tersebut.

4

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5

Berdasarkan posisi poros kincir angin dibedakan menjadi dua kelompok utama,
yaitu kincir angin poros horizontal dan kincir angin poros vertikal.

2.2.1. Kincir Angin Poros Horizontal
Kincir Angin Poros Horizontal atau Horizontal Axis Wind Turbin (HAWT)
adalah kincir angin yang memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan arah
poros utama sesuai dengan arah angin. Kincir ini terdiri dari sebuah menara dan
kincir yang berada pada puncak menara tersebut. Poros kincir dapat berputar 360⁰
terhadap sumbu vertikal untuk menyesuaikan arah angin.
Pada kincir angin poros horizontal memiliki beberapa kelebihan, diantaranya
adalah :
1. Banyak digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan skala besar.
2. Material yang digunakan lebih sedikit.
3. Mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi.
4. Memiliki faktor keamanan yang baik karena posisi sudu yang berada
diatas menara tidak membahayakan keselamatan lingkungan di sekitarnya
Kelemahan yang dimiliki oleh kincir angin poros horisontal adalah :
1. Biaya pemasangan yang sangat mahal.
2. Kontruksi yang tinggi dapat menyulitkan dalam pemasangan kincir.
3. Dapat mempengaruhi radar di bandara.
4. Perlu adanya mekanisme tambahan untuk menyesuaikan dengan arah
angin.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6

Beberapa jenis kincir angin poros horizontal yang ditunjukan pada Gambar 2.1
a. Kincir angin American WindMill.
b. Kincir angin Dutch four arm

a.Kincir angin American WindMill.

b. Kincir angin Dutch four arm.

Gambar 2.1. Kincir Angin Poros Horizontal (Sumberwww.fineartamerica.com, )

2.2.2. Kincir Angin Poros Vertikal
Kincir angin poros vertikal atau Vertical Axis Wind Turbin (VAWT) adalah
jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah angin. Dengan
kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah mata
angin.

Pada kincir angin poros vertikal memiliki kelebihan, diantaranya adalah :
1. Tidak mengubah posisi jika arah angin berubah.
2. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7

3. Dapat bekerja pada putaran rendah.
4. Tidak membutuhkan kontruksi menara yang besar.
5. Biaya pemasangan lebih murah.
Kelemahan yang dimiliki oleh kincir angin poros vertikal adalah :
1. Penempatan yang berada diketinggian

yang rendah maka tingkat

keamanannya rendah karena membahayakan keselamatan lingkungan di
sekitarnya.
2. Karena memiliki torsi awal yang rendah, diperlukan energi yang besar
untuk mulai berputar.
3. Dari konstruksinya berat poros dan sudu yang bertumpu pada bantalan
merupakan beban tambahan.
4. Lebih banyak membutuhkan material.
5. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi listrik yang dihasilkan
kecil.

Beberapa jenis kincir angin poros vertikal yang ditunjukan pada Gambar 2.2.
berikut :
a. Kincir angin Darreus.
b. Kincir angin Savonius.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8

a. Kincir angin Darreus

b. Kincir angin Savonius

Gambar 2.2. Kincir Angin Poros Vertikal (Sumber
::http://wikipedia.org/Kincir_angin.)
2.3 Kincir angin “ MAGWIND”
Kincir angin “ MAGWIND”

diambil dari nama penemunya Maglev atau

sering disebut dengan Maglev Axis Turbin Angin Vertikal ( MVAWT ).
Merupakan salah satu jenis kincir angin poros vertikal yang pada umumnya
mempunyai 3 sudu, 4 sudu, ataupun banyak sudu. Kincir jenis ini memiliki torsi
yang besar pada putaran rendah.

Gambar 2.3. Kincir Angin “ MAGWIND”

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9

Kincir angin ini mempunyai beberapa kelebihan diantaranya:
Kelebihan kincir angin MAGWIND :
•

Tidak memerlukan struktur menara yang besar

•

Biasanya memiliki tsr (perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung
blade dengan laju angin yang sebenarnya ) yang lebih rendah sehingga lebih
kecil kemungkinannya rusak di saat angin berhembus sangat kencang

•

Mampu menerima angin dari segala arah.

Biasanya dipasang diatap rumah, sehingga kecepatan angin lebih besar
dibanding kecepatan disisi lain. Penempatan kincir seperti ditunjukan pada
Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Penempatan kincir angin “ MAGWIND”

2.4. Putaran Pada Kincir
Angin sebagai penggerak rotor pada kincir angin yang bertujuan untuk
menghasilkan tenaga. Hal ini terlihat dengan adanya gaya yang diberikan angin
kepada

kincir. Yaitu obyek yang bergerak searah dengan angin, akan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10

menghasilkan gaya yang disebut gaya seret atau “ drag” . Seperti ditunjukan pada
Gambar 2.5. berikut :
ARAH PUTARAN

DOWN WIND

UP WIND

ARAH ANGIN

Gambar 2.5. Arah putaran angin

n
d

Cara kerja pada kincir angin “ MAGWIND”

yaitu dengan mengkonversikan

energi angin menjadi energi mekanis dalam bentuk gaya dorong “ drag force” .
Salah satu sudu (downwind) mengambil energi angin dan sebagian sudu lagi
(upwind) melawan angin. Besarnya torsi pada rotor dan kecepatan rotor (rpm)
tergantung pada selisih “ drag force” sudu upwind dan sudu downwind.
Terkait dengan sumber daya angin, kincir angin dengan sudu banyak seperti
“ MAGWIND”

lebih cocok diterapkan diwilayah dengan potensi energi angin

rendah karena rated wind speed dapat tercapai pada putaran rendah dan kecepatan
angin tidak terlalu tinggi. sedangkan kincir angin dengan sudu sedikit tidak akan
beroperasi secara efisien pada daerah yang memiliki kecepatan angin rendah.

2.5. Energi Angin (Pin)
Energi angin adalah energi yang dimiliki oleh angin karena kecepatannya,

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11

yang merupakan suatu bentuk energi kinetik. Sehingga dapat ditulis
persamaan 1:

Energi kinetik (EK) = 0,5 . m . v2
dengan

............................................. (1)

:

EK

: Energi kinetik, (Joule)

m

: Massa, (Kg)

v

: Kecepatan angin, (m/s)

Dari Persamaan 1, dapat ditentukan daya yang merupakan energi persatuan
waktu (J/s), sehingga persamaan tersebut dapat ditulis menjadi :
= 0,5 .
dengan

.

.................................................................... (2)

:

Pin

: Daya yang tersedia pada angin, (watt)

m

: Massa udara yang mengalir per satuan waktu, (Kg/s)

v

: Kecepatan angin, (m/s)

Massa udara (ρ ) yang mengalir per satuan waktu adalah

m = ρ . A . v ................................................................................ (3)
dengan

ρ

:
: Massa jenis udara, (Kg/m3)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12

A

: Luasan penampang kincir, (m2)

Persamaan 2 disubtitusikan ke persamaan 3, maka diperoleh daya yang
terdapat pada angin :

Pin = 0,5 . ρ . A . v3

...................................................................... (4)

Dalam penggunaannya dapat disederhanakan dengan mengansumsikan massa
jenis udara (ρ ) = 1,2 Kg/m3, maka diperoleh persamaan daya pada angin :

Pin = 0,6 . A . v3

...................................................................... (5)

2.6. Torsi Kincir
Gaya yang bekerja pada poros dihasilkan oleh gaya dorong pada sudu kincir
yang dikurangi dengan gaya hambat (gaya yang berlawanan arah). Gaya dorong
ini memiliki jarak terhadap sumbu poros kincir

yang berputar. Dengan

mengkalikan keduannya maka akan menghasilkan torsi (T).

Untuk perhitungan Torsi dapat dituliskan dengan persamaan berikut :

T = F.ℓ
dengan

................................................................................ (6)
:

F

: Gaya pembebanan, (N)

ℓ

: Panjang lengan torsi, (m)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13

2.7. Daya Yang Dihasilkan Kincir (Pout)
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 dituliskan dengan persamaan berikut :

Pout = T . ω

................................................................................. (7)

dengan

:

Pout

: Daya yang dihasilkan, (watt)

T

: Torsi, (N.m)

ω

: Kecepatan sudut, (rad/sec)

2.8. Kecepatan Sudut Kincir
Kecepatan sudut dapat dikatakan juga sebagai perubahan sudut persatuan
waktu dalam gerak melingkar, untuk mengkonversikanya perlu diingat bahwa 1
rpm = 2π /60 rad/sec. Kecepatan sudut dapat dituliskan dengan persamaan berikut:

=

.

dengan

:

n

................................................................................ (8)

: Kecepatan putar kincir, (rpm)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14

2.9. Tip Speed Ratio (tsr)
Tip Speed Ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu dengan
kecepatan angin, tsr dapat dituliskan dengan persamaan berikut :

=

dengan

. . .
.

........................................................ (9)

:

r

:Jari-jari kincir, (m)

n

: Kecepatan putar kincir, (rpm)

v

: Kecepatan angin, (m/s)

2.10. Koefisien Daya (Efisiensi) Pada Kincir
Daya angin yang ideal untuk dapat dimanfaatkan kincir angin adalah 59%
dari daya yang disediakan angin. Sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2.6

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15

.

Ideal Propeller

Savonius American
multiblade

High Speed
Propeller

Darrieus

Dutch

Gambar 2.6. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) Dengan Tip
Speed Ratio (tsr) Dari Beberapa Jenis Kincir.

Koefisien daya (Power Coefficient/Cp) adalah bilangan tak berdimensi yang
menunjukkan perbandingan antara daya yang tersedia (Pin) dengan daya yang
dihasilkan oleh kincir (Pout). Sehingga Cp dapat dirumuskan :

=

dengan

.100%

................................................................ (10)

:

Pout

: Daya yang dihasilkan kincir, (watt)

Pin

: Daya yang tersedia, (watt)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB III
METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian
Langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian ini disajikan dalam
diagram alir pada Gambar 3.1.

Mulai
Perancangan Kincir Angin ” MAGWIND”

Pembuatan Kincir Angin Poros Vertikal dengan Jumlah
Sudu 5
Pengambilan Data n, v, dan F

Variasi posisi wind tunnel dengan blower

Pengolahan Data P in, P out, CP, dan TSR

Pembahasan dan Pembuatan Laporan
Selesai

Gambar 3.1. Diagram Alir Langkah– langkah Penelitian

16

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17

3.2. Waktu Dan Tempat Penelitian
Proses pembuatan kincir, pengambilan data, dan penelitian dimulai pada
semester genap tahun ajaran 2011/2012 di Laboratorium Konversi Energi Jurusan
Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3.3. Peralatan Dan Bahan Penelitian
Model kincir angin ” MAGWIND” beserta bagian-bagiannya ditunjukan pada
Gambar 3.2. dan Gambar 3.3.

Sudu kincir

Pembatas sudu
Penyangga kincir

Gambar 3.2. Konstruksi Kincir Angin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18

Sistem pembebanan
Gambar 3.3 Konstruksi Kincir Angin (Lanjutan)
Kincir angin plat datar pada konstruksi diatas memiliki beberapa bagian
penting, yaitu :
1. Sudu
Sudu kincir untuk kincir angin plat datar terbuat dari plat aluminium dengan
tebal 2 mm yang digunakan untuk menangkap angin yang melintasi kincir. Untuk
lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.4.

50 cm

21 cm

40 cm
Gambar 3.4 Sudu Kincir Keseluruhan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19

2. Pembatas sudu
Berfungsi sebagai dudukan sudu dan pengikat sudu untuk membentuk sudu
menjadi lengkungan. Terbuat dari triplek berdiameter 50 cm dengan tebal 0,7 cm.
seperti ditunjukkan pada Gambar 3.5

40 cm

Gambar 3.5. Pembatas sudu
3. Penyangga Kincir
Penyangga kincir terbuat dari balok kayu dengan ukuran 3 cm x 3 cm x 100
cm. Bagian ini berfungsi untuk menopang system pembebanan beserta kincir.
Proses pembuatan dengan cara dipaku untuk menguatkan sambungan antar balok
kayu, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.6

Gambar 3.6.Penyangga Kincir

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20

4. Sistem Pembebanan
Sistem pembebanan yang dipakai adalah sistem pengereman pada sepeda
tromol. Sistem ini menggunakan kampas rem yang berbentuk lingkaran dan
terpasang didalam rumah tromolnya.

Sistem ini dapat

disetting dengan

menggunakan sepasang baut yang berfungsi untuk mengatur kerapatan kampas
rem dengan poros tromol. Sedangkan untuk pembebanan digunakan baut dengan
panjang 2,5 cm untuk memvariasikan beban, seperti ditunjukkan pada Gambar
3.7.

Baut pembebanan
Baut Adjuster
Gambar 3.7. Sistem pembebanan
Dalam pengambilan data digunakan beberapa peralatan penunjang,
diantaranya :
1. Terowongan Angin
Terowongan angin atau wind tunnel adalah sebuah lorong berukuran 1,2
m × 1,2 m × 2,4 m yang berfungsi sebagai tempat dimana angin bergerak
dengan kecepatan tertentu sekaligus merupakan tempat pengujian kincir

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21

angin, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.8. Di dalam lorong udara
tekanannya dibuat lebih rendah dari tekanan lingkungan sekitar, tujuannya
agar udara bergerak dengan kecepatan tertentu. Kecepatan angin dapat diatur
dengan cara mengatur jarak antara wind tunnel dan blower sesuai keinginan.

Gambar 3.8. Terowongan Angin atau Wind Tunnel
2. Blower
Blower adalah alat yang digunakan untuk menurunkan tekanan di dalam
terowongan angin sehingga angin dapat berhembus dengan kecepatan
tertentu. Blower digerakkan oleh motor listrik berdaya 5,5 kW, sebagai
transmisinya menggunakan sabuk dan puli, seperti ditunjukkan pada Gambar
3.9.

Gambar 3.9. Blower

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22

3. Tachometer
Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur putaran poros
kincir angin sebagai data yang dibutuhkan. Jenis tachometer yang digunakan
adalah digital light tachometer, prinsip kerjanya berdasarkan pantulan yang
diterima sensor dari reflektor, reflektor ini berupa alumunium foil atau benda
warna yang dapat memantulkan cahaya dan dipasang pada poros, seperti
ditunjukkan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10. Tachometer
4. Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan
angin sesuai dengan data yang dibutuhkan. 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23

menerjemahkan data dari sensor kemudian ditampilkan pada layar digital,
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11. Anemometer
5. Neraca Pegas
Neraca pegas digunakan untuk mengukur gaya pengimbang torsi kincir
angin saat kincir berputar. Neraca pegas dihubungkan pada lengan ayun
dengan panjang lengan yang telah ditentukan, seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 3.12.

Gambar 3.12. Neraca Pegas

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24

3.4. Variabel Penelitian
Variabel penelitian yang digunakan adalah :
1. Variasi pembebanan yaitu dari posisi kincir diam sampai kincir berputar
maksimal.
2. Variasi kecepatan angin dilakukan dengan 4 variasi.

Variabel yang diambil adalah :
1. Kecepatan Angin, (m/s)
2. Gaya Pengimbang, (N)
3. Putaran Kincir, (n)

3.5. Langkah Percobaan
Pengambilan data kecepatan angin, beban, dan kecepatan putar kincir
dilakukan secara bersama-sama. Hal pertama yang dilakukan adalah memasang
kincir angin pada terowongan angin. 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, seperti pada Gambar 3.13.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25

Gambar 3.13. Tali pengait beban

3. Memasang anemometer pada bagian depan terowongan angin, seperti
pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14. Penyangga anemometer
4. Menempatkan tachometer pada tempatnya.
5. Blower siap untuk dihidupkan.
6. Pengaturan kecepatan angin dilakukan dengan mengatur posisi antara
blower dengan terowongan angin. Pengaturan dilakukan dengan cara
menggeser blower sehingga jarak celah antara blower dengan terowongan
angin dapat disesuaikan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26

7. Setelah mendapat kecepatan angin yang konstan pengambilan data dapat
dimulai dari pembacaan kecepatan putar kincir, besar torsi, dan kecepatan
angin.
8. Ulangi langkah 4 hingga 7 sampai variasi posisi ke empat.

3.6. 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 diketahui luasan frontal kincir
(A), maka daya angin (Pin) dapat dicari dengan Persamaan 2.
2. Data beban pegas (F) dapat digunakan untuk mencari torsi (T) dengan
Persamaan 7.
3. Data putaran poros (n) dan torsi (T) dapat digunakan untuk mencari daya
yang dihasilkan kincir (Pout) dengan Persamaan 6.
4. Dengan membandingkan kecepatan keliling diujung sudu dan kecepatan
angin, maka tip speed ratio (tsr) dapat dicari dengan Persamaan 8.
5. Dari data daya kincir (Pout) dan daya angin (Pin) maka koefisien daya
dapat diketahui dengan Persamaan 9.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Hasil Percobaan
Data hasil percobaan ditampilkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1. Data percobaan kincir 5 sudu.
No.

Posisi

1
2
3
4
5
6
1
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

2

v (m/s)
8,31
8,26
8,21
8,39
8,21

n (rpm)
337,5
325,7
324,3
313,9
320,1

F (N)
0
0,1
0,1
0,2
0,2

8,11
8,21
8,18
8,23
8,22
8,31
8,18
8,04
7,95
7,84
8,05
7,81
7,81
7,82
7,84
7,81
7,85
7,85
7,97

313,9
301,6
299,6
243,3
212,1
172,5
0
304,9
302,3
294,8
292,6
295,6
291,7
287,9
282,9
215,9
210,9
138,4
0

0,3
0,3
0,3
0,8
1
1,3
1,7
0
0,05
0,1
0,2
0,2
0,2
0,3
0,4
0,8
0,9
1,3
1,5

27

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

28

Tabel 4.1. Data percobaan kincir 5 sudu. (lanjutan)
No.

Posisi

5
2
26
27
28
29
0
3

3

31
32
33
34
35
6
3
37
38
39
40
1
4
42
43
44
45
46

4

v (m/s)
7,08
7,15
7,04
6,94
6,91
7,04
6,98
6,92
6,94
6,91
6,85
6,7
6,81
6,77
6,83
6,88
6,86
6,65
6,89
6,76
6,83
6,85

n (rpm)
286,4
285,7
283,3
276,1
268,2
261,2
258,7
241,4
211,3
179,1
0
270,4
268,3
266,3
263,3
297,3
257,2
256,1
248,2
179,9
166,8
0

F (N)
0
0,05
0,1
0,1
0,2
0,2
0,2
0,3
0,8
0,9
1,3
0
0,05
0,05
0,1
0,1
0,2
0,2
0,3
0,7
0,8
1,2

4.2. Pengolahan Data Dan Perhitungan
Contoh perhitungan untuk kincir angin bersudu 5 pada Tabel 4.1. pada baris
pertama dengan kondisi kincir bergerak dan jarak antara blower dengan
terowongan pada posisi 1 (rapat). Perhitungan yang dilakukan untuk mengetahui
besarnya daya angin (Pin), daya kincir (Pout), Tip Speed Ratio (tsr) dan koefisien
daya kincir (Cp).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

29

4.2.1. Perhitungan Daya Angin (Pin)
Besar daya yang tersedia pada angin pada kincir angin dengan luasan frontal
A= 0,142 m2 dan kecepatan angin 8,26 m/s, maka daya angin dapat dicari dengan
menggunakan persamaan 5 :
Pin = 0,6 . A . v3
= 0,6 . 0,142 m2 . (8,26 m/s)3
= 48,01 watt
Jadi daya yang tersedia pada angin adalah 48,01 watt
Perhitungan Daya Kincir (Pout)

4.2.2.

Untuk mendapatkan daya yang dihasilkan oleh 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 8 dan 7:

2
=

60

. 325,7

= 34,08 rad/sec
Maka kecepatan sudut yang didapatkan adalah 34,08 rad/sec
Untuk mencari

besar

torsi yang

terjadi pada

kincir,

menggunakkan persamaan 7. Sehingga torsi yang didapat adalah :
T=F.ℓ
= 0,1 N . 0,11 m
= 0,01 N.m

Sehingga torsi yang didapatkan adalah 0,01 N.m

maka

dapat

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30

Dengan kecepatan sudut 34,08 rad/sec dan torsi 0,01 N.m, maka daya yang
dihasilkan oleh kincir adalah :
Pout = T . ω
= 0,01 N.m . 34,08 rad/sec
= 0,34 watt
Sehingga daya yang dihasilkan oleh kincir adalah 0,34 watt.
4.2.3. Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr)
Dengan memgetahui kecepatan putar kincir 325,7 rpm dan kecepatan angin
8,26 m/s, maka tsr dapat dicari dengan menggunakan persamaan 9 :

=

. . .
.

. .

=

. ,

.

,
/

= 1,10
Sehingga tsr yang didapatkan adalah 1,10
4.2.4. Perhitungan Koefisien Daya Kincir (Cp)
Dengan mengetahui daya yang dihasilkan oleh angin 48,01 watt dan daya
yang dihasilkan oleh kincir 0,34

watt, maka koefisien daya kincir dapat dicari

dengan menggunakan persamaan 10 :
=

=

. 100 %
,
,

. 100 %

= 0,70 %
Maka Cp yang dihasilkanadalah 0,70 %

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

31

4.3. Hasil Perhitungan
Dari percobaan yang telah dilakukan dengan mengatur kelonggaran blower
dan terowongan, maka data yang didapatkan ditampilkan pada Tabel 4.2 sampai
dengan Tabel 4.5.
Tabel 4.2. Data hasil perhitungan antara blower dan wind tunnel untuk posisi 1

No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

v
(m/s)
8,31
8,26
8,21
8,39
8,21
8,11
8,21
8,18
8,23
8,22
8,31
8,18

n
(rpm)
337,5
325,7
324,3
313,9
320,1
313,9
301,6
299,6
243,3
212,1
172,5
0,00

F
(N)
0,00
0,10
0,10
0,20
0,20
0,30
0,30
0,30
0,80
1,10
1,30
1,70

A
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142

T
(N.m)

ω
(rad/sec)

P in
(watt)

P out
(watt)

TSR

CP
(%)

0,00
0,01
0,01
0,02
0,02
0,03
0,03
0,03
0,09
0,11
0,14
0,19

35,32
34,08
33,94
32,85
33,50
32,85
31,56
31,35
25,46
22,19
18,05
0,00

48,89
48,01
47,14
50,31
47,14
45,44
47,14
46,63
47,49
47,32
48,89
46,63

0,00
0,37
0,37
0,72
0,73
1,08
1,04
1,03
2,24
2,44
2,58
0,00

0,85
0,82
0,82
0,78
0,81
0,81
0,76
0,76
0,61
0,54
0,43
0,00

0,00
0,78
0,79
1,43
1,56
2,38
2,20
2,21
4,71
5,16
5,28
0,00

TSR

CP
(%)

Tabel 4.3. Data hasil perhitungan antara blower dan wind tunnel untuk posisi 2
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

v
(m/s)
8,04
7,95
7,84
8,05
7,81
7,81
7,82
7,84
7,81
7,85
7,85
7,97

n
(rpm)
304,9
302,3
294,8
292,6
295,6
291,7
287,9
282,9
215,9
210,9
138,4
0,00

F
(N)
0,00
0,05
0,10
0,20
0,20
0,20
0,30
0,40
0,80
0,90
1,30
1,50

A
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142

T
(N.m)

ω
(rad/sec)

P in
(watt)

P out
(watt)

0,00
0,01
0,01
0,02
0,02
0,02
0,03
0,04
0,09
0,10
0,14
0,17

31,91
31,64
30,85
30,62
30,93
30,53
30,13
29,61
22,59
22,07
14,48
0,00

44,28
42,80
41,05
44,44
40,58
40,58
40,74
41,05
40,58
41,21
41,21
43,13

0,00
0,17
0,33
0,67
0,68
0,67
0,99
1,30
1,98
2,18
2,07
0,00

0,79
0,79
0,78
0,76
0,79
0,78
0,77
0,75
0,57
0,56
0,36
0,00

0,00
0,40
0,82
1,51
1,67
1,65
2,44
3,17
4,89
5,30
5,02
0,00

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

32

Tabel 4.4. Data hasil perhitungan antara blower dan wind tunnel untuk posisi 3
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

v
(m/s)
7,08
7,15
7,04
6,94
6,91
7,04
6,98
6,92
6,94
6,91
6,85

n
(rpm)
286,4
285,7
283,3
276,1
268,2
261,2
258,7
241,4
211,3
179,1
0,00

F
(N)
0,00
0,05
0,10
0,10
0,20
0,20
0,20
0,30
0,80
0,90
1,30

A
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142

T
(N.m)

ω
(rad/sec)

P in
(watt)

P out
(watt)

TSR

CP
(%)

0,00
0,01
0,01
0,01
0,02
0,02
0,02
0,03
0,09
0,10
0,14

29,97
29,90
29,65
28,89
28,07
27,33
27,07
25,26
22,11
18,74
0,00

30,23
31,14
29,72
28,47
28,11
29,72
28,97
28,23
28,47
28,11
27,38

0,00
0,16
0,32
0,31
0,61
0,60
0,59
0,83
1,94
1,85
0,00

0,84
0,83
0,84
0,83
0,81
0,77
0,77
0,73
0,63
0,54
0,00

0,00
0,52
1,09
1,11
2,19
2,02
2,05
2,95
6,83
6,60
0,00

Tabel 4.5. Data hasil perhitungan antara blower dan wind tunnel untuk posisi 4
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

v
(m/s)
6,07
6,81
6,77
6,83
6,88
6,86
6,65
6,89
6,76
6,83
6,85

n
(rpm)
270,4
268,3
266,3
263,3
297,3
257,2
256,1
248,2
179,9
166,8
0,00

F
(N)
0,00
0,05
0,05
0,10
0,10
0,20
0,20
0,30
0,70
0,80
1,20

A
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142
0,142

T
(N.m)

ω
(rad/sec)

P in
(watt)

P out
(watt)

TSR

CP
(%)

0,00
0,01
0,01
0,01
0,01
0,02
0,02
0,03
0,08
0,09
0,13

28,30
28,08
27,87
27,55
31,11
26,92
26,80
25,97
18,82
17,45
0,00

25,62
26,90
26,43
27,14
27,74
27,50
25,05
27,86
26,31
27,14
27,38

0,00
0,15
0,15
0,30
0,34
0,59
0,58
0,85
1,44
1,53
0,00

0,84
0,82
0,82
0,80
0,90
0,78
0,80
0,75
0,55
0,51
0,00

0,00
0,57
0,57
1,11
1,23
2,15
2,35
3,07
5,50
5,65
0,00

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

33

4.4. Grafik Hasil Perhitungan
Dari data yang telah diperoleh, kemudian diolah kembali kedalam bentuk grafik untuk
mengetahui hubungan antara torsi (N.m) dengan kecepatan putar kincir (rpm), daya yang
dihasilkan kincir (Pout) dengan kecepatan putar kincir (rpm) dan koefisien daya kincir (Cp)
dengan Tip Speed Ratio (tsr). Grafik disajikan untuk setiap variasi percobaan dapat dilihat pada
Gambar 4.1 sampai dengan 4.3.

0.2
0.15
kecepatan angin 8,23m/s
0.1

kecepatan angin 7,88m/s
kecepatan angin 6,97m/s

0.05

kecepatan angin 6,80m/s
0
0

100

200

300

400

-0.05

kecepatan putar kincir (rpm)

Gambar 4.1. Grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar

Seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.1., semakin besar kecepatan putar kincir maka
semakin kecil torsi yang dihasilkan. Semakin besar kecepatan angin maka semakin besar torsi
yang dihasilkan pada kecepatan putar kincir yang sama. Pada kecepatan angin 8,23 m/s torsi
statis yang dihasilkan adalah 0,19 N.m dan kecepatan putar kincir maksimalnya adalah 337,5
rpm.
Data yang tampak pada Gambar 4.1., mengelompok kesisi kanan sedang sisi kiri tertlihat
renggang dikarenakan pengaturan pengereman dilakukan dengan pemutaran baut yang sama.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34

3
2.5
2

kecepatan angin 8,23m/s
kecepatan angin 7,88m/s

1.5

kecepatan angin 6,97m/s
kecepatan angin 6,80m/s

1
0.5
0
0

100

200

300

400

kecepatan putar kincir (rpm)

Gambar 4.2. Grafik hubungan antara daya yang dihasilkan kincir dengan kecepatan putar

Seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.2., semakin besar kecepatan putar semakin besar
daya yang dihasilkan, sampai kondisi tertentu (maksimal) kemudian daya mengecil. Dari
perbandingan kecepatan angin semakin kecil kecepatan angin semakin kecil pula daya yang
dihasilkan. Daya maksimal dicapai sebesar 2,7 watt pada kecepatan putar 170 rpm.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35

8
7
6
kecepatan angin 8,23m/s

5

kecepatan angin 7,88m/s

4

kecepatan angin 6,97m/s

3

kecepatan angin 6,80m/s

2
1
0
0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

tsr

Gambar 4.3. Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (tsr)

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3., semakin besar tsr maka semakin besar koefisien
daya yang dihasilkan, sampai kondisi tertentu (maksimal) kemudian mengecil. Koefisien daya
maksimal dicapai sebesar 7,5 % pada tsr 0,4. Saat kecepatan angin 6,97 m/s. Meskipun semakin
cepat kecepatan angin menghasilkan daya yang lebih besar seperti pada Gambar 4.2. namun
koefisien daya yang dihasilkan tidak bertambah besar. Kecepatan angin 6,97 m/s merupakan
kecepatan angin yang menghasilkan koefisien daya kincir angin “ MAGWIND” dengan jumlah
sudu 5 paling optimum. Hal tersebut dimungkinkan kecepatan angin bertambah besar semakin
besar pula angin yang lewat sudu tanpa memberikan dayanya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB V
PENUTUP

5.1

Kesimpula n
Dari pengujian

model kincir angin ” MAGWIND”

yang telah

dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1.

Telah berhasil dibuat model kincir

angin ” MAGWIND”

dengan jumlah sudu 5. Daya maksimal dicapai sebesar 2,7 watt
pada kecepatan angin 8,23 m/s.
2. Daya maksimal dicapai sebesar 2,7 watt pada kecepatan angin 8,23
m/s.

Koefisien daya maksimal yang dihasilkan untuk kincir angin
” MAGWIND”

adalah 7,5 % dengan nilai tsr adalah 0,4 pada

kecepatan angin 6,97 m/s .
3. Kincir angin “ MAGWIND” memiliki koefisien daya optimum pada
kecepatan angin 6,97 m/s. Kecepatan angin diatas atau dibawah
6,97 m/s menghasilkan koefisien daya yang lebih rendah.

5.2

Saran
Adapun saran untuk pihak yang akan mengembangkan penelitian pada
bidang ini adalah :

36

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37

1. Untuk mendapatkan daya maksimal pada kincir dibutuhkan
kecepatan angin yang besar dengan keadaan yang stabil.
2. Sebaiknya dilakukan

pengambilan

data lebih

banyak,

agar

mendapatkan hasil yang lebih baik dengan cara pengaturan
pengereman dengan pemutaran baut yang

lebih

sedikit

per

pengambilan data.
3. Untuk lebih meningkatkan kinerja kincir angin perlu dilakukan
pengembangan lebih lanjut dengan memvariasikan jumlah sudu
dan kelengkungan sudu.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR PUSTAKA

Anwar, M. S, 2008, Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Pada Stasiun Pengisian Accu Mobil Listrik, Tugas Akhir,
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Institute Teknologi
Sepuluh November Surabaya, Surabaya.
Betz, A, 1966, Introduction to the Theory of Flow Machines, (D. G.Randall,
Trans.) Oxford: Pergamon Press.
Burton, T., Sharpe, D, 2001, Wind Energi Handbook, England.
Daryanto, T, 2012, Energi Terbarukan, http://www.Kompas.com diakses:
Tanggal 22 April 2012.
Daryanto,Y, 2007, Kajian Potensi angin UntukPembangkit Listrik Tenaga
Bayu,Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, 2007.
Pengelolaan Energi Nasional.
Johnson, G.L, 2006, Wind Energy System, Manhattan, diakses : Tanggal 12
Agustus 2011.
Mulyani, 2008, Kajian Potensi Angin Indonesia. Central Library Institute
Technology Bandung.
Okbrianto, C, 2009, Yogyakarta.Unjuk Kerja Kincir Angin Savonius Dua
Tingkat, Tugas Akhir, jurusan Teknik Mesin, Universitas Sanata
Dharma, Yogyakarta..
Sastrowijoyo, F, 2008, Permasalahan Yang Sering Terjadi Pada Sistem
Wind Turbine di Indonesia, : http://konversi.wordpress.com.
diakses : Tanggal 22 Februari 2012.
Sutrisna, F. K, 2011, Prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga Angin.
Alamat web : http://indone5ia.wordpress.com, diakses : Tanggal 10
April 2012.

38

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

LAMPIRAN

Proses pengambilan data

39

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
INTISARI
Indonesia memiliki potensi angin yang cukup baik, karena sebagian pulau
memiliki potensi angin yang bisa dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga
angin, tentunya dengan bantuan alat yang kita sebut dengan kincir angin. Salah satu
kincir angin yang akan dibuat kincir angin ” MAGWIND” . Kincir ini
mempunyai kelebihan penempatanya dapat diletakan diatas atap rumah dan
tidak
membutuhkan kontruksi kincir angin yang besar. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui
unjuk kerja kincir angin ” MAGWIND” 5 sudu.

Kincir angin yang diuji memiliki diameter 400 mm dan tinggi 500 mm.
Pengujian dilakukan didalam terowongan angin yang ada di Laboratorium Konversi
Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Data yang diambil dalam pengujian
kincir angin adalah kecepatan angin, kecepatan putar kincir dan beban pengereman.
Hasil penelitian
berupa daya output (Pout), koefisien daya (Cp), dan
perbandingan kecepatan ujung sudu dengan kecepatan angin (Tip Speed Ratio/tsr).
Daya yang dihasilkan oleh kincir angin ” MAGWIND” dipengaruhi kecepatan angin,
semakin besar kecepatan angin daya yang dihasilkan semakin besar. Pada kecepatan
8,23 m/s menghasilkan daya maksimal sebesar 2,7 watt, koefisien daya maksimum
sebesar 7,5 % pada tsr 0,4 pada kecepatan angin 6,97 m/s.
Kata Kunci : ” MAGWIND” , Daya kincir, koefisien daya, Tip Speed Ratio..

vi