39 10.18
0.401 26.6
9.21 0.357
23.8 8.83
0.324 22.1
2 10.42
0.408 26.9 10.64
0.413 27.5
10.14 0.374
25.5 4
11.78 0.461
30.6 11.65 0.456
30.4 10.62
0.404 27.5
6 14.56
0.569 37.8 12.62
0.497 32.6
12.56 0.477
32.5 8
12.99 0.509
33.7 12.07 0.474
31.6 11.32
0.462 31.5
10 10.83
0.423 28.0 10.37
0.401 26.8
9.64 0.380
25.9 12
10.46 0.409
27.1 9.68
0.386 25.7
9.34 0.367
25.0
4.2 Analisa Data
4.2.1 Perhitungan daya angin P
angin
Kondisi angin pada saat dilakukan pengujian yaitu pada temperatur 32 C.
Sehingga massa jenis udara dapat dihitung, yaitu: T = 32
C = 305 K
ρ
udara
= 1.1594 kgm
3
T K
ρ kgm
3
300 1.1774
305 1.1594
350 0.998
Kecepatan angin pada saat pengujian adalah 3,85 ms, sehingga daya angin yang melewati luas rotor turbin menjadi:
D
turbin
= 1.5 m H
turbin
= 1.5 m A
= D
turbin
x H
turbin
= 1.5 x 1.5 = 2.25 m
2
P
angin
= ½ ρ A v
3
= 0.5 1.15942.253.85
3
= 74.43 Watt 4.2.2 Perhitungan
tip speed ratio λ Tip speed ratio
TSR, λ merupakan rasio keepatan ujung rotor turbin dengan kecepatan angin yang melalui sudu rotor tersebut. TSR merupakan
Universitas Sumatera Utara
40 bilangan tanpa dimensi menunjukkan besarnya putaran turbin terhadap kecepatan
angin. λ = ω.rv
∞
ω = 2πnθ0
Sebagai contoh perhitungan, diambil data 3 sudu pembebanan 3 Watt pada sudut serang 6
. n = 60.9 rpm
ω = 2π 60.960 = 6.374 rads
λ = 6.374 x 0.75 3.85 = 1.24
Hasil perhitungan setiap data dibuat dalam bentuk tabel. 4.2.3 Perhitungan efisiensi turbin
t
Efisiensi merupakan perbandingan daya angin yang mampu diekstrak sudu turbin yang diukur dari besarnya energi listrik yang dihasilkan generator dengan
daya angin teoritis. Efisiensi turbin merupakan keefektifan rotor turbin dalam memanfaatkan energi kinetik angin
Daya turbin P
turbin
= V.I Efisiensi turbin
t
= P
turbin
P
angin
Sebagai contoh perhitungan diambil data 3 sudu pembebanan 3 Watt pada sudut pitch 6
. V
ave
= 23.49 Volt I
ave
= 0.17 Ampere P
turbin
= 23.49 x 0.17 0.7 = 5.704 Watt
t
= 5.704 74.43 x 100 = 7.663
Universitas Sumatera Utara
41 Hasil perhitungan setiap data dibuat dalam bentuk tabel.
Tabel.4.6 Data pengujian 3 sudu beban 3 Watt φ
V
ave
V I
ave
A P
gen
W P
turbin
W P
angin
W
t
n
ave
rpm ω
rads λ
16.48 0.119 1.96
2.81 74.43
3.77 42.7 4.47
0.87 2
18.96 0.137 2.60
3.72 74.43
4.99 49.1 5.14
1.00 4
21.32 0.154 3.29
4.70 74.43
6.31 55.3 5.78
1.13 6
23.49 0.170 3.99
5.71 74.43
7.67 60.9 6.37
1.24 8
23.13 0.167 3.87
5.53 74.43
7.43 59.9 6.27
1.22 10
17.21 0.125 2.14
3.06 74.43
4.12 44.6 4.67
0.91 12
16.78 0.121 2.04
2.91 74.43
3.91 43.5 4.55
0.89 Tabel.4.7 Data pengujian 4 sudu beban 3 Watt
φ V
ave
V I
ave
A P
gen
W P
turbin
W P
angin
W
t
n
ave
rpm ω
rads λ
15.16 0.107 1.63
2.32 74.43
3.12 40.4 4.23
0.82 2
16.81 0.113 1.91
2.72 74.43
3.66 42.7 4.48
0.87 4
17.42 0.121 2.11
3.01 74.43
4.05 45.7 4.78
0.93 6
23.60 0.164 3.86
5.52 74.43
7.41 61.7 6.46
1.26 8
18.52 0.132 2.44
3.48 74.43
4.68 49.6 5.20
1.01 10
16.33 0.112 1.82
2.60 74.43
3.50 42.1 4.41
0.86 12
15.76 0.108 1.71
2.44 74.43
3.28 40.9 4.28
0.83 Tabel.4.8 Data pengujian 5 sudu beban 3 Watt
φ V
ave
V I
ave
A P
gen
W P
turbin
W P
angin
W
t
n
ave
rpm ω
rads λ
15.11 0.103 1.56
2.23 74.43
2.99 39.3
4.12 0.80 2
16.27 0.111 1.81
2.58 74.43
3.47 42.4
4.44 0.86 4
16.83 0.112 1.89
2.70 74.43
3.62 42.8
4.48 0.87 6
22.57 0.154 3.48
4.98 74.43
6.69 58.9
6.17 1.20 8
17.47 0.124 2.16
3.09 74.43
4.15 47.3
4.95 0.96 10
15.89 0.108 1.71
2.45 74.43
3.29 41.1
4.30 0.84 12
15.46 0.106 1.64
2.35 74.43
3.15 40.6
4.25 0.83
Universitas Sumatera Utara
42 Tabel.4.9 Data pengujian 3 sudu beban 5 Watt
φ V
ave
V I
ave
A P
gen
W P
turbin
W P
angin
W
t
n
ave
rpm ω
rads λ
14.68 0.254 3.73
5.32 74.43
7.15 42.2
4.43 0.86 2
15.68 0.268 4.19
5.99 74.43
8.05 44.5
4.67 0.91 4
16.92 0.287 4.85
6.93 74.43
9.31 47.7
5.00 0.97 6
20.75 0.346 7.19
10.27 74.43 13.79
57.7 6.04 1.18
8 18.82 0.316
5.95 8.50
74.43 11.42 52.7
5.52 1.07 10
15.65 0.267 4.18
5.97 74.43
8.02 44.4
4.66 0.91 12
15.00 0.257 3.85
5.50 74.43
7.39 42.7
4.48 0.87
Tabel.4.10 Data pengujian 4 sudu beban 5 Watt φ
V
ave
V I
ave
A P
gen
W P
turbin
W P
angin
W
t
n
ave
rpm ω
rads λ
14.16 0.215 3.04
4.35 74.43
5.84 35.8
3.75 0.73 2
16.43 0.256 4.21
6.01 74.43
8.08 42.6
4.47 0.87 4
17.39 0.272 4.73
6.76 74.43
9.08 45.3
4.75 0.92 6
19.69 0.312 6.15
8.78 74.43 11.80
54.4 5.70 1.11
8 17.58 0.290
5.10 7.29
74.43 9.79
48.6 5.09 0.99
10 16.33 0.254
4.15 5.92
74.43 7.96
42.3 4.43 0.86
12 14.62 0.230
3.37 4.81
74.43 6.46
38.3 4.02 0.78
Tabel.4.11 Data pengujian 5 sudu beban 5 Watt φ
V
ave
V I
ave
A P
gen
W P
turbin
W P
angin
W
t
n
ave
rpm ω
rads λ
11.64 0.195 2.27
3.24 74.43
4.36 29.6
3.10 0.60
2 14.27 0.244
3.47 4.96
74.43 6.67
37.0 3.87
0.75 4
14.97 0.257 3.84
5.49 74.43
7.38 39.0
4.09 0.80
6 18.62 0.284
5.29 7.55
74.43 10.15 48.2
5.04 0.98
8 15.71 0.282
4.43 6.33
74.43 8.50
43.2 4.52
0.88 10
13.34 0.227 3.02
4.32 74.43
5.80 34.5
3.61 0.70
12 12.50 0.216
2.70 3.86
74.43 5.19
32.9 3.44
0.67 Tabel.4.12 Data pengujian 3 sudu beban 10 Watt
φ V
ave
V I
ave
A P
gen
W P
turbin
W P
angin
W
t
n
ave
rpm ω
rads λ
10.18 0.401 4.08
5.83 74.43
7.84 26.6
2.79 0.54
Universitas Sumatera Utara
43 2
10.42 0.407 4.24
6.06 74.43
8.15 26.9
2.82 0.55 4
11.78 0.461 5.43
7.75 74.43 10.41
30.5 3.20 0.62
6 14.56 0.569
8.29 11.84
74.43 15.91 37.7
3.95 0.77 8
12.99 0.508 6.60
9.42 74.43 12.66
33.6 3.53 0.69
10 10.83 0.423
4.58 6.54
74.43 8.78
28.0 2.94 0.57
12 10.46 0.409
4.27 6.11
74.43 8.20
27.1 2.84 0.55
Tabel.4.13 Data pengujian 4 sudu beban 10 Watt φ
V
ave
V I
ave
A P
gen
W P
turbin
W P
angin
W Ƞ
t
n
ave
rpm ω
rads λ
9.21 0.357 3.29
4.70 74.43
6.31 23.8
2.49 0.49
2 10.64 0.413
4.39 6.27
74.43 8.43
27.5 2.88
0.56 4
11.65 0.456 5.31
7.58 74.43 10.19
30.3 3.18
0.62 6
12.62 0.501 6.32
9.03 74.43 12.14
32.6 3.42
0.67 8
12.07 0.474 5.73
8.18 74.43 10.99
31.6 3.31
0.64 10
10.37 0.401 4.16
5.95 74.43
7.99 26.7
2.80 0.55
12 9.68 0.386
3.74 5.34
74.43 7.17
25.7 2.69
0.52 Tabel.4.14 Data pengujian 5 sudu beban 10 Watt
φ V
ave
V I
ave
A P
gen
W P
turbin
W P
angin
W
t
n
ave
rpm ω
rads λ
8.83 0.324 2.86
4.09 74.43
5.50 22.1
2.32 0.45
2 10.14 0.374
3.79 5.42
74.43 7.28
25.5 2.67
0.52 4
10.62 0.404 4.29
6.13 74.43
8.23 27.5
2.88 0.56
6 12.56 0.477
5.98 8.55
74.43 11.49 32.5
3.40 0.66
8 11.32 0.462
5.23 7.47
74.43 10.04 31.5
3.30 0.64
10 9.64 0.380
3.67 5.24
74.43 7.04
25.9 2.72
0.53 12
9.34 0.367 3.43
4.90 74.43
6.58 25.0
2.62 0.51
Universitas Sumatera Utara
44 Gambar.4.2 Grafik sudut pitch terhadap efisiensi turbin untuk jumlah sudu 3 buah
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa efisiensi maksimum turbin diperoleh pada pembebanan 10 Watt dengan sudut pitch
φ = 6
Gambar.4.3 Grafik sudut pitch terhadap tip speed ratio untuk jumlah sudu 3 buah Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai tip speed ratio maksimum pada
pembebanan 3 Watt dengan sudut pitch φ = 6
0.0 2.0
4.0 6.0
8.0 10.0
12.0 14.0
16.0 18.0
2 4
6 8
10 12
14
η
φ
Sudut pitch vs Efisiensi
Beban 10W Beban 5W
Beban 3W
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2 1.4
2 4
6 8
10 12
14
T S
R
φ
Sudut pitch vs tip speed ratio
Beban 10 W Beban 5 W
Beban 3 W
Universitas Sumatera Utara
45 Gambar.4.4 Grafik tip speed ratio terhadap efisiensi turbin untuk jumlah sudu 3
buah Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa efisiensi maksimum pada
pembebanan 10 Watt dengan tip speed ratio λ = 0.77
Gambar.4.5 Grafik sudut pitch terhadap efisiensi turbin untuk jumlah sudu 4 buah Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa efisiensi maksimum turbin diperoleh
pada pembebanan 10 Watt dengan sudut pitch φ = 6
0.0 2.0
4.0 6.0
8.0 10.0
12.0 14.0
16.0 18.0
0.2 0.4
0.6 0.8
1 1.2
1.4
η
TSR
Tip speed ratio vs Efisiensi
Beban 10 W Beban 5 W
Beban 3 W
0.0 2.0
4.0 6.0
8.0 10.0
12.0 14.0
2 4
6 8
10 12
14
η
φ
Sudut pitch vs Efisiensi
Beban 10W Beban 5 W
Beban 3 W
Universitas Sumatera Utara
46 Gambar.4.6 Grafik sudut pitch terhadap tip speed ratio untuk jumlah sudu 4 buah
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai tip speed ratio maksimum pada pembebanan 3 Watt dengan sudut pitch
φ = 6
Gambar.4.7 Grafik tip speed ratio terhadap efisiensi turbin untuk jumlah sudud 4 buah
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa efisiensi maksimum pada pembebanan 10 Watt dengan tip speed ratio
λ = 0.67
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2 1.4
2 4
6 8
10 12
14
T S
R
φ
Sudut pitch vs Tip speed ratio
Beban 10 W Beban 5 W
Beban 3 W
0.0 2.0
4.0 6.0
8.0 10.0
12.0 14.0
0.2 0.4
0.6 0.8
1 1.2
1.4
η
TSR
Tip speed ratio Vs Efisiensi
Beban 10 W Beban 5 W
Beban 3 W
Universitas Sumatera Utara
47 Gambar.4.8 Grafik sudut pitch terhadap efisiensi turbin untuk jumlah sudu 5 buah
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa efisiensi maksimum turbin diperoleh pada pembebanan 10 Watt dengan sudut pitch
φ = 6
Gambar.4.9 Grafik sudut pitch terhadap tip speed ratio untuk jumlah sudu 5 buah Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai tip speed ratio maksimum pada
pembebanan 3 Watt dengan sudut pitch φ = 6
0.0 2.0
4.0 6.0
8.0 10.0
12.0 14.0
2 4
6 8
10 12
14
η
φ
Sudut pitch vs Efisiensi
Beban 10 W Beban 5 W
Beban 3 W
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2 1.4
2 4
6 8
10 12
14
T S
R
φ
Sudut pitch vs Tip speed ratio
Beban 10 W Beban 5 W
Beban 3 W
Universitas Sumatera Utara
48 Gambar.4.10 Grafik tip speed ratio terhadap efisiensi turbin untuk jumlah sudu 5
buah Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa efisiensi maksimum pada
pembebanan 10 Watt dengan tip speed ratio λ = 0.66
Gambar.4.11 Grafik jumlah sudu terhadap efisiensi maksimum Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa efisiensi maksimum berada pada
jumlah sudu tiga buah
0.0 2.0
4.0 6.0
8.0 10.0
12.0 14.0
0.2 0.4
0.6 0.8
1 1.2
1.4
η
TSR
Tip speed ratio vs Efisiensi
Beban 10 W Beban 5 W
Beban 3 W
0.0 2.0
4.0 6.0
8.0 10.0
12.0 14.0
16.0 18.0
1 2
3 4
5 6
η
Jumlah sudu N
Jumlah sudu vs Efisiensi maksimum
Universitas Sumatera Utara
49
4.3 Perbandingan Turbin Darrieus-H Dengan Savonius
