Unjuk kerja kincir angin propeler bersudu tiga berbahan komposit, diameter 100 cm, lebar sudu maksimum 13 cm pada Jarak 12,5 cm dari pusat poros, dengan variasi lebar sirip.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

UNJUK KERJA KINCIR ANGIN PROPELER BERSUDU TIGA
BERBAHAN KOMPOSIT, DIAMETER 100 CM, LEBAR SUDU
MAKSIMUM 13 CM PADA JARAK 12.5 CM DARI PUSAT POROS,
DENGAN VARIASI LEBAR SIRIP

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

Diajukan oleh :
PIUS SETIAWAN CANDRA
NIM :125214082

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

2016

i

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

THE PERFORMANCE OF THREE BLADE PROPELLER WIND
TURBINE MADE FROM COMPOSITE, DIAMETER OF 100 CM, BLADE
WIDE OF 13 CM AT LENGTH OF 12.5 CM FROM AXIAL CENTER,
WITH THE WIDE FINS VARIATIONS

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

By :
PIUS SETIAWAN CANDRA
Student Number :125214082

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2016

ii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

UI\UUK KER.'A KINCR ANGIN PROPELER BETTSUDU TIGA
BERBAHAN KOMPOSTT, DTAMETER 100 CM,

MAI(SIMT'M

13

rrBAR

SUDU

CM PAI}A JARAK I2.5 CM I}ARI PUSAT POROS,
DENGAN VARIASI LEBAR SIRIP

t; -w

's

gr il *:. I ff:", \\

4ffitu

2,,
rgt, I'})
I
-

^as

. bG.*o*o$$9

t1I

'3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

T}NJT]K IGRJA KINCIR A}IGIN PROPELER BERSUDU TIGA

BERBAHAN KOMPOSIT, DIAMETER

lOO

CM, LEBAR SUDU

MAKSIMUM 13 CM PADA JARAK 12.5 CM DARI PUSAT POROS,
DENGA}I VARIASI LEBAR SIRIP
Yang dipersiapkao dan disusun oleh

:

NAMA :PIUS SETIAWAhI CANI}RA

NIIM: 125214082
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Pada tanggal 04 November 201 6

Susunan Dewan Penguji

Nama Lengkap

Ketua

:

Sekretaris

: RB Dwiseno Wihadi, S.T.,

Anggota

: Doddy

Budi Setyahandana S.T., M.T.

Tugas

M.SI.

hrrwadianto, S.T., M.T.

Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan
Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarta04 November 20 I 6
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma

,ffi 0-/"

., M.Math.,Sc., Pho

lv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

.

PERI\TYATAAII KEASLIAITT TUGAS

AKIIIR

Dengan ini penulis menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam tugas akhir

denganjudul:
T]NJTTK

KERIA MTCm' ATIGIN PROPELER BERST]DU TIGA

BE,RBAHAN KOMPOSIT, DIAMETER lOO CM, LEBAR SUI}U

MAIGIMTTM

13

CM PADA JARA.K T2.5 CM DARI PUSAT FOROS,
DENGA}I VARIASI LEBAR SIRIP

Yang

dibrd untuk melengkapi

Sajana Teltrik

@a

Pe,tguruan

dafrar

Mesin Faknltas Sairs dar
saya ketahui

Teknologi,
bukan

wajib ditempuh rmtuk meqiadi

tv
&+

qlrp.,o"
L
:
7.
e

Dibuatdi : Y
P6alatmggal:04

Pftr Setiawan Candra

di
dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

.

=

LEMBAR PER TYATAAIY PERSETUJUAI\T

PUBLIKA$I KARYA ILMIAH T]NTUK KEPENTINGAI{ AKAI}EMIS

Yaog bertanda tan$ndibawah inr, saya mahasiswa Univetsitas Sanata Dhanna :
Nama

: PIUS SETIAA}.I

NomorMahasisqra

: 125214082

CA}IDRA

Dsmi pengembangan ilmu pengetahuao" saya me,mberikan kepada perpustakaan
Universitas Saruta Dhamra karya ilmiah iang be{udul

:

BERSUDU TIGA

T}NJT]K KERJA

LEBAR ST]DU

BERBAHAN

T noRos,

Universitas

media lain,

Sanata

mengelolanya

terbatas, darl

akademis tanpa

perlu meminta

saya selama

Demikianpernyataan ini yang sayabuat dengan
Dibuat di Yogyakarta
Pada tarrggal 04 November 2016

Pius SaiawanCandra

\rI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

INTISARI

Kebutuhan energi listrik pada saat ini sangat diperlukan oleh warga
masyarakat pada umumnya terutama untuk negara-negara maju dan negara-negara
yang sedang berkembang. Jumlah pemakaian yang sangat besar dan terus
bertambah ini menyebabkan pemborosan sumber daya energi. Penggunaan energi
yang sangat besar disebabkan oleh pertumbuhan dan kebutuhan masyarakat yang
tidak diimbangi dengan pemasokan energi yang ada dan menyebabkan kebutuhan
pasokan dari energi fosil menjadi semakin besar. Atas dasar kondisi sekarang ini,
muncul adanya ide untuk menghasilkan energi alternatif yang tidak bisa habis,
contohnya yakni angin, dengan melakukan penelitian terhadap kincir angin.
Tujuan penelitian ini adalah untuk menggembangkan kincir angin jenis
propeller 3 sudu berbahan komposit, serta mengetahui koefisien daya dan daya
keluaran dari kincir angin tersebut metode yang digunakan adalah metode
eksperimental dengan memvariasikan kecepatan angin pada 6,2 m/s, 7,2 m/s, dan
8,2 m/s dan variasi sirip dengan lebar 5 cm dan 7 cm dengan panjang 10 cm.
Dari hasil penelitian ini, menunjukan bahwa kincir angin memiliki koefisien
daya kincir angin pada variasi kecepatan angin 6,2 m/s dengan lebar sirip 5 cm
adalah sebesar 53% pada tip speed ratio 4,5, memiliki daya mekanis sebesar
58,33 watt dan daya listrik sebesar 37,67 watt dan dengan lebar sirip 7 cm adalah
sebesar 49,3% pada tip speed ratio 4, memiliki daya mekanis sebesar 55,48 watt
dan daya listrik sebesar 39,11 watt. Koefisien daya kincir angin pada variasi
kecepatan angin 7,2 m/s dengan lebar sirip 5 cm adalah sebesar 39,1% pada tip
speed ratio 4, memiliki daya mekanis sebesar 68,39 watt dan daya listrik sebesar
45,88 watt dan dengan lebar sirip 7 cm adalah sebesar 38,37% pada tip speed
ratio 4,6, memiliki daya mekanis sebesar 66,69 watt dan daya listrik sebesar 48,92
watt. Koefisien daya kincir angin pada variasi kecepatan angin 8,2 m/s dengan
lebar sirip 5 cm adalah sebesar 34,6% pada tip speed ratio 3,96, memiliki daya
mekanis sebesar 87,15 watt dan daya listrik sebesar 57,12 watt dan dengan lebar
sirip 7 cm adalah sebesar 30,97% pada tip speed ratio 3,84, memiliki daya
mekanis sebesar 77,71 watt dan daya listrik sebesar 59,52 watt.

Kata kunci: kincir angin propeller dengan variasi sirip, koefisien daya, tip speed
ratio

vii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ABSTRACT

Nowadays, electricity is needed by many people eapecially for developed and
developing countries. The number of big usage which is increasing all the time
causes the wastage of energy resources. The big energy usage ia caused by
people's growth and need that is not balance with the energy supply and those
things make the energy need of fossil grows bigger. At this condition, there is an
idea to produce an unlimited alternative energy, the example is wind, which is
doing reserch on windmill.
The purpose of this research is to develop the wind turbine as propeller that
has 3 angles composite made and know the efficiency and the power output of the
turbine. This research uses experimental method with varying the speed of wind at
6,2 m/s, 7,2 m/s, and 8,2 m/s and with the fins variation 5 cm and 7 cm the length
is 10 cm.
The result shows, that the windmill has the coefficient power of windmill
upon wind speed variation 6,2 m/s with 5 cm wide fins ammounted to 53% on 4, 5
tip speed ratio, it has mechanical power of 58,33 watt and the electricity of 37,67
watt and the wide fins 7 cm is 49,3% on 4 tip speed ratio, having machanical
power of 55,48 watt and electricity of 39,11 watt. The coefficient power wind
speed variation 7,2 m/s with wide fins 5 cm ammounted to 39,1% on 4 tip speed
ratio, having the mechanichal power of 68,39 watt and the electricity of 45,88
watt and the widw fins of 7 cm ammounted to 38, 37% on 4,6 tip speed ratio,
having the mechanical power of 66,69 watt and the electricity of 48,92 watt. The
windmill coefficient of the wind speed variation 8,2 m/s with the wide fins 5 cm
of 34,6 % on 3,96 tip speed ratio, having the mechanical power of 87,15 watt and
the electricity of 57,12 watt and the wide fins of 7 cm ammounted to 30,97% to
3,84 tip speed ratio, having the mechanical power of 77,71 watt and electricity of
59,52 watt.

Keywords: windmills propeller with the fins variation, the coefficients power,
tipped speed ratio.

viii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KATA PENGANTAR

Dengan mengucap puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
kasih dan anugrahnya yang telah memberi kesempatan bagi penulis untuk dapat
menyelesaikan laporan tugas akhir. Tugas akhir ini diajukan sebagai salah satu
syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin,
Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
Banyak hambatan yang dialami penulis selama proses penulisan tugas
akhir. Namun karena kuasa Tuhan Yang Maha Esa, bantuan dan keterlibatan
berbagai pihak, penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan baik. Oleh karena
itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih atas segala
bantuan, dukungan dan dorongan, baik secara moril, materil dan spiritual antara
lain kepada :
1. Sudi Mungkasih,S.Si., M.Math.,Sc., Pho selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas segala yang telah
diberikan selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas
Sains Dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin
dan selaku Dosen Pembimbing Akedemik atas segala yang telah diberikan
selama penulis belajar di Program Studi Teknik Mesin.
3. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
yang telah memberikan waktu, tenaga dan pikiran selama penulisan tugas
akhir.
4. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah mendidik dan
memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.
5. Seluruh staff Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma,
Yogyakarta atas segala kerjasama, pelayanan dan bimbingan selama penulis
menempuh kuliah dan proses penulisan tugas akhir.
6. Fx.Murkijo dan ibu Margareta Markamah sebagai orang tua dari penulis.
Serta Evan, Agnes, Celi sebagai kakak yang selalu berdoa serta mendukung
secara material dan moril agar study penulis dapat berhasil sesuai harapan.

ix

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL................................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .....................................................v
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ............................................................ vi
INTISARI ............................................................................................................. vii
ABSTRACT ........................................................................................................ viii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xvii
DAFTAR SIMBOL ........................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................1
Latar Belakang Masalah ..........................................................................................1
Rumusan Masalah ...................................................................................................2
Tujuan Penelitian .....................................................................................................3
Batasan Masalah ......................................................................................................3
Manfaat Penelitian ..................................................................................................4

BAB II DASAR TEORI ..........................................................................................5
2.1 Energi Angin .....................................................................................................5
2.2 Kincir Angin

...................................................................................................9

2.2.1 Kincir Angin Sumbu Horizontal ...........................................................10
2.2.2 Kincir Angin Sumbu Vertikal ...............................................................12
2.3 Rumus-Rumus perhitungan ..............................................................................14

xi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.3.1 Energi Daya Angin ...............................................................................14
2.3.2 Daya Listrik ..........................................................................................16
2.3.3 Daya Kincir Angin ................................................................................16
2.3.4 Torsi Kincir Angin ................................................................................18
2.3.5 Tip Speed Ratio (tsr) ..............................................................................18
2.3.6 Koefisien Daya ......................................................................................19
2.4 Tinjauan Pustaka .............................................................................................19
2.5 Komposit .........................................................................................................20
2.5.1 Klasifikasi Bahan Komposit .................................................................21
2.5.2 Tipe Komposit Serat .............................................................................23
2.5.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Komposit .....................................25
2.5.4 Kelebihan Komposit .............................................................................28
2.5.5 Kekurangan Komposit ..........................................................................29
2.6 Serat .................................................................................................................29
2.6.1 Serat Alami ...........................................................................................30
2.6.2 Serat Buatan ..........................................................................................31
2.6.3 Serat Kaca .............................................................................................32
2.7 Polimer ............................................................................................................33
2.7.1 Polimer Polyester ..................................................................................35
2.7.2 Kelebihan dan Kekurangan Resin .........................................................35

BAB III METODE PENELITIAN.........................................................................36
3.1 Diagram Alir Penelitian ..................................................................................36
3.2 Alat Penelitian .................................................................................................37
3.3 Desain Kincir ..................................................................................................43
3.3.1 Desain Sirip ...........................................................................................43
3.4 Pembuatan Sudu Kincir Angin Serta Sirip ......................................................44

xii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

3.4.1 Alat dan Bahan ......................................................................................44
3.4.2 Proses Pembuatan Sudu Kincir Angin ..................................................45
3.4.3 Proses Pembuatan Sirip Kincir Angin ..................................................52
3.5 Langkah Penelitian ..........................................................................................53

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...............................................................56
4.1 Data Hasil Penelitian ........................................................................................56
4.2 Pengolahan Data...............................................................................................63
4.3 Pembahasan Grafik .........................................................................................73
4.3.1 Grafik Hubungan Kecepatan Putar Poros dan Torsi .............................74
4.3.2 Grafik Hubungan Cp (mekanis) dan TSR .............................................76
4.3.3 Grafik Hubungan Cp (listrik) dan TSR .................................................79
4.3.4 Grafik Hubungan Daya Output dan Torsi .............................................83

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................89
5.1 Kesimpulan .....................................................................................................89
5.2 Saran ................................................................................................................90
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................92

xiii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Angin Laut ...........................................................................................7
Gambar 2.2 Angin Darat .........................................................................................7
Gambar 2.3 Angin Lembah .....................................................................................8
Gambar 2.4 Angin Gunung .....................................................................................9
Gambar 2.5 Kincir Angin Poros Horizontal .........................................................12
Gambar 2.6 Kincir Angin Poros Vertikal .............................................................14
Gambar 2.7 Grafik Hubungan Daya dan tip speed ratio Maksimal Beberapa Jenis
Kincir ................................................................................................17
Gambar 2.8 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Penguatnya ................................22
Gambar 2.9 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Matriknya ..................................23
Gambar 2.10 Tipe discountinus fibre ....................................................................24
Gambar 2.11 Tipe Komposit Serat.........................................................................25
Gambar 2.12 Grafik Hubungan Tegangan dan Regangan Antara Komposit,
Matriks, dan Serat ..........................................................................28
Gambar 2.13 Jenis-jenis Serat ...............................................................................30
Gambar 2.14 Jenis-jenis Serat Alami ....................................................................31
Gambar 2.15 Jenis – Jenis Serat Buatan ................................................................32
Gambar 3.1 Diagram Alir yang Menggambarkan Langkah-langkah penelitian ....36
Gambar 3.2 Blade / Sudu .......................................................................................38
Gambar 3.3 Sirip ...................................................................................................38
Gambar 3.4 Hub Kincir Angin ..............................................................................39
Gambar 3.5 Fan Blower ........................................................................................39
Gambar 3.6 Anemometer .......................................................................................40
Gambar 3.7 Tachometer .........................................................................................40
Gambar 3.8 Neraca Pegas ......................................................................................41
Gambar 3.9 Voltmeter ...........................................................................................41

xiv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 3.10 Amperemeter ...................................................................................42
Gambar 3.11 Pembebanan Lampu ........................................................................43
Gambar 3.12 Desain Sudu Kincir Angin ..............................................................43
Gambar 3.13 Desain sudu kincir angin dengan tambahan variasi sirip lebar 5 cm
................................................................................................................................43
Gambar 3.14 Desain sudu kincir angin dengan tambahan variasi sirip lebar 7 cm
................................................................................................................................44
Gambar 3.15 Desain Sirip Kincir Angin ...............................................................44
Gambar 3.16 Proses Pemotongan Pipa .................................................................46
Gambar 3.17 Mal / Cetakan Kertas .......................................................................46
Gambar 3.18 Pembentukan Sudu Dengan Mal kertas ..........................................47
Gambar 3.19 Sudu yang Sudah dihaluskan ...........................................................47
Gambar 3.20 Pelapisan Mal dengan Alumunium Foil ..........................................48
Gambar 3.21 Resin dan Khatalis ...........................................................................48
Gambar 3.22 Pengolesan Awal diatas Permukaan Alumuniu Foil ......................51
Gambar 3.23 Proses Pelapisan dan Perataan Serat Kaca ......................................51
Gambar 3.24 Peletakan Plat Alumunium .............................................................51
Gambar 3.25 Finishing Sudu ...............................................................................52
Gambar 3.26 Skema Pembebanan ........................................................................54
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Kecepatan Putar Poros dan Torsi untuk
Ketiga Variasi Kecepatan Angin, (a) Variasi Lebar Sirip 5 cm dan (b)
variasi Lebar Sirip 7 cm. ..........................................................................75
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Cp (mekanis) Dengan Tip Speed Ratio
Untuk Ketiga Variasi Kecepatan Angin, (a) Variasi Lebar Sirip 5 cm dan
(b) Variasi Lebar Sirip 7 cm. ...................................................................76
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Antara Cp (listrik) Dengan Tip Speed Ratio Untuk
Ketiga Variasi Kecepatan Angin, (a) Variasi Lebar Sirip 5 cm dan (b)
Variasi lebar sirip 7 cm. ...........................................................................80

xv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Antara Daya Output Dengan Torsi Pada Variasi
Kecepatan Angin 6,2 m/s, (a) Variasi Lebar Sirip 5 cm dan (b) Variasi
Lebar Sirip 7 cm ....................................................................................84
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Antara Daya Output Dengan Torsi Pada Variasi
Kecepatan Angin 7,2 m/s, (a) Variasi Lebar Sirip 5 cm dan (b) Variasi
Lebar Sirip 7 cm.......................................................................................86
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Antara Daya Output Dengan Torsi Pada Variasi
Kecepatan Angin 8,2 m/s, (a) Variasi Lebar Sirip 5 cm dan (b) Variasi
Lebar Sirip 7 cm.......................................................................................87

xvi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Tingkat Kecepatan Angin .........................................................................5
Tabel 2.2 Sifat-sifat Serat.......................................................................................33
Tabel 2.3 Karakteristik Serat E-glass ....................................................................33
Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu dan Sirip ...........................................44
Tabel 4.1 Data Pengujian Pada Variasi Kecepatan Angin Rata-rata 6,2 m/s dengan
Variasi Lebar Sirip 5 cm. ...........................................................................57
Tabel 4.2 Data Pengujian Pada Variasi Kecepatan Angin Rata-rata 6,2 m/s dengan
Variasi Lebar Sirip 7 cm. ...........................................................................58
Tabel 4.3 Data Pengujian Pada Variasi Kecepatan Angin Rata-rata 7,2 m/s dengan
Variasi Lebar Sirip 5 cm ............................................................................59
Tabel 4.4 Data Pengujian Pada Variasi Kecepatan Angin Rata-rata 7,2 m/s dengan
Variasi Lebar Sirip 7 cm ............................................................................60
Tabel 4.5 Data Pengujian Pada Variasi Kecepatan Angin Rata-rata 8,2 m/s dengan
Variasi Lebar Sirip 5 cm ............................................................................61
Tabel 4.6 Data Pengujian Pada Variasi Kecepatan Angin Rata-rata 8,2 m/s dengan
Variasi Lebar Sirip 7 cm ............................................................................62
Tabel 4.7 Pengolahan Data Pada Variasi Kecepatan Angin 6,2 m/s dengan variasi
lebar sirip 5 cm ...........................................................................................68
Tabel 4.8 Pengolahan Data Pada Variasi Kecepatan Angin 6,2 m/s dengan variasi
lebar sirip 7 cm ...........................................................................................69
Tabel 4.9 Pengolahan Data Pada Variasi Kecepatan Angin 7,2 m/s dengan variasi
lebar sirip 5 cm ...........................................................................................70
Tabel 4.10 Pengolahan Data Pada Variasi Kecepatan Angin 7,2 m/s dengan
variasi lebar sirip 7 cm ...............................................................................71
Tabel 4.11 Pengolahan Data Pada Variasi Kecepatan Angin 8,2 m/s dengan
variasi lebar sirip 5 cm ...............................................................................72
Tabel 4.12 Pengolahan Data Pada Variasi Kecepatan Angin 8,2 m/s dengan
variasi lebar sirip 5 cm ...............................................................................73

xvii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR SIMBOL

Simbol

Keterangan
Massa jenis (kg/m3)

r

Jari-jari kincir (m)

A

Luas penampang (m2)
Kecepatan angin (m/s)
Kecepatan sudut (rad/s)

n

Kecepatan putar poros (rpm)

F

Gaya pembebanan (N)

T

Torsi (Nm)
Daya angin (Watt)
Daya listrik (Watt)
Daya kincir (Watt)
Tip Speed Ratio
Koefisien daya (%)
Koefisien daya maksimal (%)

m

massa (kg)
Energi kinetic (wH)

V

Tegangan (Volt)

I

Arus (Ampere)
Waktu (s)

ṁ

Laju aliran massa udara (kg/s)
Kecepatan di ujung sudu kincir (m/s)

L

Panjang lengan torsi (m)
Lebar maksimal (m)

xviii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Pemakaian energi terutama energi listrik pada saat ini sangat diperlukan oleh
warga masyarakat pada umumnya terutama di negara-negara maju dan negaranegara yang sedang berkembang. Menurut Kementrian Energi dan Sumber Daya
Mineral, Direktorat Jendral Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi
(EBTKE), sumber daya energi yang ada di indonesia dan di dunia semakin langka
dan semakain mahal dengan konsumsi energi rata-rata 7% pertahun. Jumlah
pemakaian yang sangat besar dan terus bertambah ini menyebabkan pemborosan
sumber daya energi. Penggunaan energi yang sangat besar disebabkan oleh
pertumbuhan dan kebutuhan masyarakat yang tidak diimbangi dengan pemasokan
energi yang ada dan menyebabkan kebutuhan pasokan dari energi fosil menjadi
semakin besar. Pengunaan dari energi fosil ini juga berakibat menimbulkan efek
samping yang berakibat pada perubahan iklim global yang disebabkan oleh
meningkatnya Gas rumah kaca (GRK) yang terjadi di atmosfir bumi.
(http://ebtke.esdm.go.id/post/2012/05/31/14/, diakses 1 April 2015).
Dalam ilmu energi terbarukan saat ini muncul banyak ide-ide yang
bermunculan untuk mencari energi alternatif yang tidak bisa habis dan mudah di
dapatkan. Di indonesia banyak energi alternatif yang tidak bisa habis salah
satunya adalah sumber energi yang ada di alam yaitu angin. Angin di indonesia
banyak terdapat pada pesisir-pesisir pantai dan di daerah pegunungan. Dengan

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2

adanya energi angin yang melimpah ini masarakat di wilayah pesisir dan
pegunungan masih bisa menggunaan listrik tanpa harus menghabiskan energi dari
bumi yang pasokannya sudah mulai menipis. Akan tetapi sumber energi angin
tersebut tidak bisa menghasilkan listrik tanpa menggunakan sebuah alat konversi
yang bisa menggubah energi angin tersebut menjadi energi listrik.
Alat yang digunakan untuk bisa mendapatkan energi alternatif dari alam
terutama energi angin adalah kincir angin. Penulis mencoba melakukan penelitian
dengan merancang dan membuat sebuah kincir angin berporos Horisontal 3 sudu
yang mempunyai diameter sebesar 100 cm, berbahan komposit dan mempunyai
sebuah variasi dengan menambahkan sirip pada ujung sudu. Pada penelitian ini
penulis mencoba mencari berapa energi yang bisa di dapat dengan kincir angin
dengan menggunakan variasi pada ujung sudu tersebut apakah lebih besar atau
akan lebih kecil juga torsi yang didapat.

1.2 Rumusan Masalah
Permasalahan yang dapat dirumuskan pada penelitian ini adalah :
1. Alat untuk mengkonversikan energi angin masih perlu di kembangkan.
2. Angin merupakan sumber energi terbarukan yang murah dan tidak
menimbulkan efek samping pada lingkungan.
3. Indonesia merupakan negara dengan potensi angin yang besar akan tetapi di
indonesia energi angin belum dimanfaatkan secara maksimal.
4. Diperlukan bentuk atau tipe kincir angin yang cocok dan mampu
mengkonversi energi dengan efisiensi maksimal.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3

1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan melakukan penelitian ini adalah :
1. Membuat kincir angin sumbu horisontal 3 sudu yang berbahan komposit
berdiameter 100 cm, dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 12,5 dari
pusat poros dan menambahkan variasi sirip yang memiliki lebar 5 cm dan 7
cm dengan panjang 10 cm pada setiap ujung sudu.
2. Mengetahui nilai koefisien daya mekanis tertinggi dari ketiga variasi
kecepatan angin dan dari kedua variasi sirip.
3. Mengetahui nilai koefisien daya listrik tertinggi dari ketiga variasi kecepatan
angin dan dari kedua variasi sirip.
4. Mengetahui nilai Torsi tertinggi dari ketiga variasi kecepatan angin angin dan
dari kedua variasi sirip
5.

Mengetahui daya mekanis tertinggi dari ketiga variasi kecepatan angin dan
dari kedua variasi sirip.

6. Mengetahui daya listrik tertinggi dari ketiga variasi kecepatan angin dan dari
kedua variasi sirip.

1.4 Batasan Masalah
Permasalahan dalam penelitian ini dibatasi pada :
1. Model kincir yang di gunakan adalah kincir angin Horisontal memiliki 3 sudu
berbahan komposit memiliki diameter sebesar 100 cm, lebar maksimum sudu
13 cm pada jarak 12,5 cm dari pusat poros, dengan variasi sirip lebar 5 cm
dan 7 cm dengan panjang 10 cm.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4

2. Penelitian dilakukan dengan mengoprasikan model kincir angin tersebut
dengan bantuan blower yang tersedia di Universitas Sanata Dharma.
3. Variasi kecepatan angin dilakukan sesuai keperluan pengujian yang
diperlukan.
4. Menggunakan kincir angin propeler tiga sudu dengan tipe horizontal axis
wind turbine (HAWT).

1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :
1. Bisa mengetahui unjuk kerja kincir angin dengan variasi penambahan sirip
pada ujung tiap sudu.
2. Bisa menjadi lahan informasi bagi masyarakat yang membutuhkan energi
alternatif selain energi dengan menggunakan fosil.
3. Dapat menjadi refrensi bagi masyarakat yang daerahnya berpotensi dengan
angin agar bisa mengembangkan energi terbarukan dengan menggunakan
bantuan angin.
4. Dapat menambah literatur (pustaka) mengenai kincir angin yang dapat
dikembangkan sebagai pembangkit listrik dan bagi energi terbarukan,
khususnya energi terbarukan dengan menggunakan bantuan angin.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI

2.1 Energi Angin
Angin adalah suatu energi yang sangat berlimpah yang tersedia di alam,
pembangit listrik tenaga angin mengkonversikan energi angin menjadi energi
listrik dengan menggunakan sebuah alat yang di sebut kincir angin atau turbin
angin. Caranya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin atau
kincir angin dan diteruskan pada rotor pada generator dibagian belakang kincir
angin, sehingga akan menghasilkan listrik yang biasanya akan disimpan kedalam
sebuah baterai terlebih dahulu sebelum di manfaatkan.
Syarat- syarat dan kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan
energi listrik dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin
Tingkat Kecepatan Angin 10 meter diatas Permukaan Tanah
Kelas

Kecepatan angin

Angin

(m/d)

1

0.00 – 0.02

------------------------------------------------

2

0.3 – 1.5

Angin bertiup, asap lurus keatas.

3

1.6 – 3.3

Kondisi Alam di Daratan

Asap bergerak mengikuti arah angin.
Wajah terasa ada angin, daun-daun bergoyang

4

3.4 – 5.4

5

5.5 – 7.9

6

8.0 – 10.7

Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar.

7

10.8 – 13.8

Ranting pohon besar bergoyang, air kolam

pelan, petunjuk arah angin bergerak.
Debu dijalan, kertas berterbangan, ranting
pohon bergoyang.

5

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6

berombak kecil.
Ujung pohon melengkung, hembusan angin

8

13.9 – 17.1

9

17.2 – 20.7

10

20.9 – 24.4

11

24.5 – 28.4

12

28.5 – 32.5

Dapat menimbulkan kerusakan parah.

13

32.6 – 42.3

Tornado

terasa ditelinga.
Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat
melawan arah angin.
Dapat mematahkanranting pohon, rumah
rubuh.
Dapat merubuhkan pohon, dapat menimbulkan
kerusakan.

Sumber : http://www.kincirangin.info/pdf/kondisi-angin.pdf, diakses mei 2016.
Angin kelas 3 adalah batas minimun angin untuk menggerakan sebuah kincir
angin dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapat
dipergunakan untuk menghasilkan energi listrik.
Jenis – jenis angin antara lain :
1. Angin laut
Angin laut adalah angin yang berhembus dari dari arah laut ke arah darat dan
biasanya ngain laut ini terjadi pada siang hari. Hal ini disebabkan karena
daratan memiliki temperatur yang lebih tinggi dibandingkan temperatur di
laut seperti yang didapat dilihat pada gambar 2.1 angin laut biasanya
digunakan oleh para nelayan untuk pulang sehabis menangkap ikan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7

Gambar 2.1 Angin Laut
Sumber: http://imangeografi10.blogspot.co.id diakses mei 2016.
2. Angin darat
Angin darat adalah angin yang berhembus dari arah daratan ke arah lautan
dan biasanya angin darat ini berlangsung pada malam hari. Hal ini terjadi
karena temperatur laut lebih tinggi dari pada temperatur yang ada didaratan
seperti yang ditunjukan pada gambar 2.2 angin darat ini biasa dimanfaatkan
oleh para nelayan untuk berangkat mencari ikan dengan menggunakan perahu
layar.

Gambar 2.2 Angin Darat
Sumber: http://imangeografi10.blogspot.co.id diakses mei 2016.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8

3. Angin lembah

Gambar 2.3 Angin Lembah
Sumber: http://imangeografi10.blogspot.co.id diakses mei 2016.

Angin lembah adalah angin yang berhembus dari lembah ke puncak gunung
dan biasanya angin jenis ini terjadi pada siang hari. Arah hembusan angin
yang disebabkan karna adanya perbedaan temperature antara puncak gunung
dan lembah, puncak gunung lebih dahulu menerima panas matahari sehingga
tekanan yang ada dipuncak menjadi turun dan terjadi aliran udara.
4. Angin gunung
Angin gunung adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di kawasan
pengunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari gunung menuju
lembah. Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami
pendinginan lebih cepat dibandingkan di atas permukaan lembah, sehingga
tekanan udara di atas permukaan lembah menjadi lebih rendah di atas
permukaan gunung seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9

Gambar 2.4 Angin Gunung
Sumber : http://imangeografi10.blogspot.co.id diakses mei 2016.

2.2 Kincir Angin
Kincir angin adalah sebuah alat yang digerakkan oleh energi angin yang
digunakan untuk mengkonversi energi ke energi yang lain. Kincir angin pada
awalnya dimanfaatkan oleh para petani untuk menumpuk hasil pertanian, irigasi,
memompa air dan penggiling gandum. Kincir angin awalnya banyak dibuat di
Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya yang lebih dikenal dengan
nama windmill. Kincir angin modern adalah kincir angin yang saat ini banyak
digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Kini kincir angin lebih banyak
digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik masyarakat dengan menggunakan
prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang tidak dapat
habis yaitu angin. Walaupun saat ini pembangunan kincir angin belum bisa
mengimbangi pembangkit listrik konvensional (contoh : PLTU, PLTD dan lain –
lain) akan tetapi kincir angin saat ini terus dikembangkan oleh para ilmuwan
dikarenakan dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah
kekurangan sumber daya alam tak terbaharui ( Batu bara, minyak bumi, gas)
sebagai bahan dasar pembangkit listrik.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10

Berdasarkan posisi porosnya, kincir angin dibagi menjadi dua kelompok
utama yaitu : kincir angin poros horisontal dan kincir angin poros vertikal. Dalam
penelitian ini akan dikembangkan mengenai kincir angin poros horisontal.

2.2.1

Kincir Angin Poros Horisontal
Kincir angin poros horisontal atau Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT)

adalah kincir angin yang poros utamnya sejajar dengan arah datangnya angin.
Kincir angin jenis ini banyak digunakan oleh para petani garam di Indonesia
untuk memompa air laut. Adapun kelebihan dari kincir angin jenis HAWT antara
lain :
1. Adanya gaya angkat yang di berikan angin sehingga membuat kecepatan sudu
kincir bisa lebih besar dari pada kecepatan angin.
2. Kincir jenis ini dapat mengkonversi angin pada saat kecepatan angin tinggi.
3. Tidak memerlukan sudut orientasi.
4. Setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%.
5. Memiliki faktor keamanan yang lebih baik karena posisi sudu yang berada
diatas menara.
6. Tidak memerlukan karateristik angin karena arah angin langsung menuju
rotor.
7. Banyak digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan skala besar.
Dari beberapa kelibihan diatas kincir jenis HAWT ini juga mempunyai beberapa
kekurangan antara lain :

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11

1. Karna arah datangnya angin yang tidak menentu dibutuhkan mekanisme lain
antara lain penambahan ekor pengarah angin.
2. Kontruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah – bilah yang
berat (Gearbox dan Generator).
3. Pembuatan dan pemasangan sudu kincir angin poros horisantal yang sulit
sehingga membutuhkan waktu yang lama untuk proses pengerjaannya.
Beberapa jenis kincir angin poros horisontal antara lain : American windmill,
cretan sail windmill, Dutch four arm dan Rival calzonil, seperti yang ditunjukan
pada gambar 2.5.

(a)
(b)
(a) Sumber : http://www.awwasc.com diakses mei 2016.
(b) Sumber : http://www.dilos.com diakses mei 2016.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12

(c)
(d)
(c) Sumber : https://s-media-cache-ak0.pinimg.com diakses mei 2016.
(d) Sumber : http://aerotrope.com diakses mei 2016.
Gambar 2.5 Kincir Angin Poros Horisontal
(a) American windmill, (b) cretan sail windmill, (c) Dutch four arms, (d) Rival
calzoni

2.2.2

Kincir Angin Poros Vertikal
Kincir angin poros vertikal atau vertical axis wind turbine (VAWT) adalah

salah satu kincir angin yang arah posisi porosnya tegak lurus dengan datangnya
angin atau dengan pengertian lain jenis kincir seperti ini dapat mengkonversi
tenaga angin dari segala arah. Adapun kelebihan dari kincir angin jenis VAWT
antara lain :
1. Dapat menerima angin dari arah manapun.
2. Memiliki torsi yang besar walaupun putaran porosnya rendah.
3. Mampu bekerja pada putaran yang rendah.
4. Memiliki luasan frontal yang besar karna dalam perhitungan luasan berbentuk
persegi panjang.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13

Dari beberapa kelebihan yang terdapat pada kincir angin jenis VAWT di atas
namun kincir angin jenis VAWT ini juga memiliki beberapa kekurangan yaitu :
1. Bekerja pada angin rendah, sehingga energi yang dihasilkan sangat kecil.
2. Pemasangan kincir angin poros vertikal yang rendah membuat resiko
kecelakaan yang besar bagi manusia.
3. Sudu yang mampu mendapatkan energi angin dinamakan downwind dan sudu
yang menolak angin dinamakan upwind, sudu bagian ini cenderung
menghambat putaran poros.
4. Dari desainnya, berat poros dan sudu yang bertumpu pada bantalan (bearing)
menjadi suatu beban tambahan dari beberapa desain kincir angin poros
vertikal yang ada.

(a)
(b)
(a) Sumber : http://www.bdonline.co.uk diakses mei 2016.
(b) Sumber : http://www.alternativeconsumer.com diakses mei 2016.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14

(c)
(d)
(c) Sumber : https://en.wikipedia.org diakses mei 2016.
(d) Sumber : www.pinterest.com diakses mei 2016.
Gambar 2.6 Kincir Angin Poros Vertikal.
(a) Quet Revolution , (b) Wepower, (c) Darrieus wind turbine ,
(d) Savonius wind turbine.

2.3 Rumus-Rumus Perhitungan
Dalam penelitian kerja kincir angin sangat diperlukan beberapa rumus
perhitungan, antara lain sebagai berikut.

2.3.1

Energi dan Daya Angin
Energi angin adalah energi yang dimiliki angin karna adanya kecepatan,

karna adanya tenaga yang dimiliki angin maka dinamakan energi kinetik angin.
Maka secara umum energi kinetik angin dapat dirumuskan :
Ek= 1/2 m v 2

(1)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15

yang dalam hal ini :
Ek : Energi kinetik, J (joule)
m : massa udara, kg
v : kecepatan angin, m/s
Dari persamaan (1), didapat daya yang dihasilkan angin adalah energi
kinetik angin tiap satuan waktu ( J/s ) sehingga persamaan tersebut dapat ditulis
menjadi :
Pa = 1/2 ṁ v2

(2)

yang dalam hal ini :
Pa : daya yang dihasilkan angin, J/s (watt)
ṁ : massa udara yang menggalir dalam satuan waktu, kg/s
v : kecepatan angin, m/s
Aliran udara yang menggalir per satuan waktu adalah :
ṁ=ρAv

(3)

yang dalam hal ini :
ρ : massa jenis udara, kg/m3
A : daerah sapuan angin, m2
v : kecepatan angin, m/s
Dengan cara mensubtitusikan Persamaan (3) ke Persamaan (2), maka
dapat diperoleh rumusan daya angin :
Pa = 1/2( ρ A v) v2
dapat disederhanakan menjadi :
Pa = 1/2 ρ A v3

(4)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16

2.3.2

Daya Listrik
Daya listrik adalah daya yang dihasilkan oleh putaran generator, daya

listrik dapat ditulis dengan persamaan sabagai berikut :
PL = V.I

(5)

yang dalam hal ini :
PL : daya listrik, Watt
V : tegangan, Volt
I : arus yang menggalir pada beban, Ampere

2.3.3

Daya Kincir Angin
Daya kincir angin adalah suatu daya yang dihasilkan oleh kincir angin

akibat adanya kerja yang dilakukan oleh sudu dengan cara mengkonversi energi
kinetik menjadi energi potensial. Daya kincir angin tidak sama dengan daya
angin, karna daya kincir angin dipengaruhi oleh koefesien daya angin. Pada suatu
penelitian yang dilakukan oleh seorang insiyur dari Jerman yang bernama Albert
Bets telah ditemukan efisiensi maksimum kincir angin, yaitu sebesar 59,3%.
Angka ini dikatakan Bets Limits, pada gambar 2.7 disajikan koefisien daya
beberapa kincir.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17

Gambar 2.7 Grafik hubungan Koefisien daya dan tip speed ratio maksimal
beberapa jenis kincir.
Sumber : http://mcensustainableenergy.pbworks.com diakses 16 mei.

Secara teori daya kincir yang dihasilkan oleh gerak melingkar pada poros
kincir angin dapat dirumuskan :
Pk = T ω

(6)

yang dalam hal ini :
Pk : daya yang dihasilkan kincir angin, watt
T : torsi, Nm
ω : kecepatan sudut, rad/s
Kecepatan sudut adalah adalah radian per detik (rad/det), satuan lain yang
digunakan adalah putaran per menit (rpm). Konvesi satuan yang menghubungkan
(rpm) dan (rad/s) adalah 1 rpm = 2

/60 rad/det, maka persamaan (6) dapat di

konfersi menjadi :
Pk = T

(7)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18

yang dalam hal ini :
: putaran poros, rpm

2.3.4

Torsi Kincir Angin
Gaya yang bekerja pada poros baik itu pada jenis kincir angin poros

horizontal maupun kincir angin poros vertikal, ditimbulkan karna adanya gaya
dorong pada sudu-sudu kincir dikurangi dengan gaya-gaya hambat (arah putaran
yang berlawanan). Gaya dorong pada sudu ini memiliki lengan atau jarak terhadap
smbu putaran (poros). Hasil kali kedua gaya ini disebut dengan torsi (τ). Secara
teori dapat dirumuskan :
T=Fl

(8)

yang dalam hal ini :
T : torsi akibat putaran poros, Nm
l : panjang lengan torsi ke poros, m
F : gaya yang di berikan pada kincir, N

2.3.5

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

angin yang berputar dengan kecepatan angin yang melewatinya, tsr dapat
dirumuskan :
TSR =
yang dalam hal ini :
r : jari-jari kincir, m

(9)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19

n : putaran poros, rpm
v : kecepatan angin, m/s

2.3.6

Koefisien Daya
Koefisien daya atau power coeffisient (Cp) adalah bilangan daya tak

berdimensi yang menunjukan perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir
dengan daya yang dihasilkan angin sesuai teori yang sudah ada, maka dapat
dirumuskan :
Cp =

(10)

yang dalam hal ini :
Pout : daya yang dihasilkan kincir, watt
Pin

: daya yang dihasilkan angin, watt

2.4 Tinjauan Pustaka
Kebutuhan listrik di Indonesia dari tahun ke tahun semakin meningkat. Hal ini
terjadi dikarenakan, bertambahnya jumlah penduduk, pertumbuhan ekonomi dan
pemakaian energi yang terus bertambah. Bahan bakar minyak (BBM), batubara
dan gas menjadi sumber energi utama untuk ketersediaan listrik di Indonesia.
Namun peningkatan kebutuhan energi ini tidak diikuti dengan ketersedian bahan
bakar minyak, gas maupun batu bara sebagai sumber energi pembangkit listrik di
Indonesia. Hal ini dikarenakan ketersedian bahan bakar tersebut semakin menipis.
Atas dasar kondisi sekarang ini, muncul adanya ide untuk menghasilkan energi
alternatif yang tidak bisa habis, contohnya yakni angin, dengan melakukan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20

penelitian terhadap kincir angin. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji unjuk
kerja kincir angin yang diteliti seperti besar torsi, perbandingan daya, koefisien
daya maksimal, dan tip speed ratio. Kincir angin propeller berbahan komposit tiga
sudu diameter 1m, lebarmasksimal sudu 13 cm dengan jarak 12.5 cm dari pusat
poros. Terdapat tiga variasi perlakuan kecepatan angin:kecepatan angin 10,3 m/s,
8,3 m/s dan 6,4 m/s. Karakteristik kincir angin maka poros kincir dihubungkan ke
mekanisme pemebebanan lampu. Besarnya torsi diperoleh dari mekanisme
timbangan digital, putaran kincir angin diukur mengunakan tachometer, kecepatan
angin diukur menggunakan anemometer dan ketersediaan angin dengan
menggunakan wind tunnel 15 Hp. Dari hasil penelitianini, kincir angin dengan
kecepatan angin 10,3 m/s menghasilkan koefisien daya mekanis maksimal sebesar
14,1% pada tip speed ratio 4,35,daya outputsebesar71,1 watt dan torsi sebesar
0,79 N.m. Kincir angin dengan kecepatan angin 8,3 m/s menghasilkan koefisien
daya maksimal sebesar 23,4% pada tip speed ratio 4,28, daya output sebesar
62,1watt dan torsi sebesar 0,87 N.m.Kincir angin dengan kecepatan angin 6,4 m/s
menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 36,9% pada tip speed ratio 4,43,
daya output sebesar 45,1 watt dan torsi sebesar 0,79 N.m pada kecepatan angin
6,4 m/s. Kincir angin dengan kecepatan angin 6,4 m/s memiliki nilai koefisien
daya maksimal dan tip speed ratio paling tinggi.

2.5 Komposit
Komposit adalah penggabungan dua atau lebih material yang berbeda sebagai
suatu kombinasi yang menyatu dan mempunyai sifat mekanik dan karakteristik

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21

yang berbeda dari bahan material pembentuknya. Bahan komposit pada umumnya
terdiri dari dua unsur, yaitu :
a. Filler (pengisi)
Filler mempunyai fungsi sebagai pengisi, filler digunakan untuk menahan
gaya yang bekerja pada komposit dan juga berfungsi untuk menentukan
karakteristik dari komposit seperti kekakuan, kekuatan, serta sifat mekanik
lainnya.
b. Matrik
Matrik berfungsi untuk melindungi dan mengikat serat agar dapat bekerja
dengan baik terhadap gaya-gaya yang terjadi.
oleh karena itu untuk bahan filler sebaiknya menggunakan bahan yang kuat, kaku
dan getas, sedangkan untuk bahan matrik sebaiknya menggunakan bahan-bahan
yang liat dan tahan terhadap perlakuan kimia.

2.5.1

Klasifikasi Bahan Komposit
Klasifikasi komposit berdasarkan penguat yang digunakannya :

a. Fibrous Composites (Komposit Serat)
Komposit ini merupakan komposit yang terdiri dari satu lapisan atau dua
lapisan yang menggunakan penguat berupa serat (fiber). Serat yang
digunakan bisa berupa glass fiber, carbon fiber, dan aramid fiber. Serat ini
bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu, bahkan bisa juga
dalam bentuk yang lebih komplek seperti anyaman.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22

b. Laminated Composites (Komposit Laminat)
Komposit ini merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih
yang digabung menjadi satu dan setiap lapisannya memiliki karakteristiknya
sendiri.
c. Particulate Composite (Komposit Partikel)
Komposit ini merupakan komposit yang menggunakan partikel atau serbuk
sebagai bahan penguatnya dan terdistribusikan secara merata dalam
matriknya.

Gambar 2.8 Klasifikasi komposit berdasarkan penguatnya.

Berdasarkan matriks yang digunakan, komposit dibagi menjadi 3 jenis, yaitu :
a. Polymer Matrik Composites (komposit matrik polimer)
Komposit jenis ini adalah komposit yang sering digunakan. Komposit jenis
ini menggunakan suatu polimer berbahan resin sebagai matriknya. Kelebihan
dari komposit jenis ini adalah mudah untuk dibentuk mengikuti profil yang
digunakan, memiliki kekuatan yang baik, dan lebih ringan dibandingkan jenis
komposit yang lainnya.

PLAGIAT MERUPAKAN T