TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

UNJUK KERJA CRETAN WINDMILL 12 SUDU
DENGAN VARIASI BENTUK SUDU

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin

Disusun oleh :
Ignatius Setia Adi Rianto
NIM : 055214004

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2011

i

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

THE PERFORMANCE OF 12 BLADE CRETAN WINDMILL
WITH BLADE SHAPE VARIATION

FINAL PROJECT

Presented as partial Fulfillment on the Requirements

To obtain the Bachelor Degree
In Mechanical Engineering

By :
Ignatius Setia Adi Rianto
Student Number : 055214004

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2011

ii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI

TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

iv 
 

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

LEMBAR

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan
Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang
pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam
naskah ini dan disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya
karya ilmiah.

Yogyakarta, 26 Agustus 2011
Penulis,

Ignatius Setia Adi Rianto

v

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK

TIDAKTERPUJI
TERPUJI

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Sanata Dharma :
Nama : Igntius Setia Adi Rianto
NIM

: 055214004

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

UNJUK KERJA CRETAN WINDMILL 12 SUDU
DENGAN VARIASI BENTUK SUDU

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam

bentuk media lain, mengolahnya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan
secara terbatas, dan mempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan
akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya ataupun memberikan royalti kepada saya
selama masih tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 26 Agustus 2011

Yang menyatakan,

Ignatius Setia Adi Rianto

vi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ABSTRAK

Energi merupakan bagian terpenting dalam kehidupan manusia karena tanpa
adanya energi semua aspek kehidupan di muka bumi ini tidak akan tercipta.
Negara Indonesia tercatat sebagai negara dengan garis pantai terpanjang di dunia,
ini berarti bahwa Indonesia memiliki potensi terbesar akan salah satu sumber
energi terbarukan yaitu energi angin. Kebanyakan energi angin modern
dikonversikan ke dalam bentuk energi listrik dengan cara mengubah gerak rotasi
sudu kincir menjadi arus listrik dengan menggunakan generator listrik. Cara
pemanfaatan energi angin untuk memperoleh energi listrik salah satunya dengan
menggunakan cretan windmill yang mengkonversikan energi angin menjadi
energi listrik.
Tujuan penelitian yaitu membuat model cretan windmill dengan jumlah
sudu 12 dengan 3 variasi bentuk sudu dan untuk mengetahui daya yang dihasilkan
dari masing-masing variasi bentuk sudu serta mendapatkan hubungan Cp
(coefficient of performance) dan tsr (tip speed ratio) cretan windmill.
Hasil penelitian yaitu telah dibuat model cretan windmill 12 sudu dengan 3
variasi bentuk sudu. Cretan windmill 12 sudu dengan bentuk sudu trapesium
menghasilkan daya output tertinggi sebesar 3,86 watt dengan efisiensi tertinggi

2,61 %. Cretan windmill 12 sudu dengan bentuk sudu persegi menghasilkan daya
output tertinggi sebesar 2,60 watt dengan efisiensi tertinggi 1,73 %. Cretan
windmill 12 sudu dengan bentuk sudu segitiga menghasilkan daya output tertinggi
sebesar 1.73 watt dengan efisiensi tertinggi 1,19 %.

vii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
berkat dan bimbingan-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dalam
mencapai gelar sarjana.
Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai wujud harapan dan citacita penulis untuk selalu belajar tanpa batas.
Penyusunan skripsi ini tidak mungkin dapat terlaksana dengan baik tanpa
adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak yang terkait. Pada kesempatan ini,
dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada :
1.

Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T, selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2.

Bapak Ir. PK. Purwadi, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3.

Bapak Budi Sugiharto, S.T, M.T, selaku dosen pembimbing akademik yang
telah banyak memberikan nasehat dan dorongan dalam menyelesaikan Tugas
Akhir.

4.

Bapak Ir. Yohanes Baptista Lukiyanto, M.T. selaku dosen pembimbing tugas
akhir yang telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu
untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

5.

Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing selama
kuliah di Universitas Sanata Dharma.

6.

Yohanes de Britto Ngadimun dan Veronica Sumarini selaku orang tua yang
selalu memberi dukunngan selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

7.

Teman-teman mahasiswa angkatan 2005 khususnya dan semua angkatan
Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma serta semua pihak yang tidak
bisa saya sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna

karena keterbatasan pengetahuan yang dimiliki penulis. Oleh karena itu, penulis
mengharapkan

kritik

dan

saran

yang

membangun

dari

pembaca

untuk

menyempurnakan laporan ini. Akhir kata, semoga laporan ini dapat berguna bagi
pembaca semua.

Yogyakarta, 26 Agustus 2011
Penulis,

Ignatius Setia Adi Rianto

ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI

Halaman
HALAMAN JUDUL ..............................................................................

i

TITLE PAGE .........................................................................................

ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ...................................

iii

HALAMAN PENGESAHAN.................................................................

iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA. ................................................

v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH. ..................................................................................

vi

ABSTRAK ..............................................................................................

vii

KATA PENGANTAR ............................................................................

viii

DAFTAR ISI ...........................................................................................

x

DAFTAR TABEL ...................................................................................

xii

DAFTAR GAMBAR ..............................................................................

xv

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

1

1.1. Latar Belakang Masalah .............................................................

1

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

4

1.3. Tujuan ........................................................................................

5

1.4. Manfaat ......................................................................................

5

1.5. Batasan masalah .........................................................................

5

x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

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

7

2.1. Energi Angin ..............................................................................

7

2.2. Jenis Kincir Angin .....................................................................

9

2.3. Gaya-gaya Yang Berkerja Pada Kincir Angin ...........................

14

2.4. Prototype Cretan Windmill ........................................................

15

2.5. Perumusan ..................................................................................

16

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

20

3.1. Metode Penelitian.......................................................................

20

3.2. Alat dan Bahan ..........................................................................

22

3.3. Analisis Data ..............................................................................

32

3.4. Langkah-langkah Penelitian .......................................................

32

BAB IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN...............................

34

4.1. Persamaan Dan Data Penelitian .................................................

34

4.1.1. Data Penelitian .................................................................

34

4.1.2. Perhitungan ......................................................................

48

4.2. Grafik dan Pembahasan..............................................................

61

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

65

5.1. Kesimpulan ................................................................................

65

5.2. Saran ...........................................................................................

65

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................

67

xi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 4.1.

Data penelitian sudu segitiga dengan kecepatan angin
rata-rata 7 m

Tabel 4.2.

s

..................................................................

37

s

..................................................................

38

s

..................................................................

39

s

..................................................................

40

Data penelitian sudu persegi dengan kecepatan angin
rata-rata 5 m

Tabel 4.8.

36

Data penelitian sudu persegi dengan kecepatan angin
rata-rata 6 m

Tabel 4.7.

..................................................................

Data penelitian sudu persegi dengan kecepatan angin
rata-rata 7 m

Tabel 4.6.

s

Data penelitian sudu segitiga dengan kecepatan angin
rata-rata 4 m

Tabel 4.5.

35

Data penelitian sudu segitiga dengan kecepatan angin
rata-rata 5 m

Tabel 4.4.

..................................................................

Data penelitian sudu segitiga dengan kecepatan angin
rata-rata 6 m

Tabel 4.3.

s

s

..................................................................

41

Data penelitian sudu persegi dengan kecepatan angin
rata-rata 4 m

s

..................................................................

xii

42

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 4.9.

Data penelitian sudu trapesium dengan kecepatan angin
rata-rata 7 m

s

..................................................................

43

Tabel 4.10. Data penelitian sudu trapesium dengan kecepatan angin
rata-rata 6 m

s

..................................................................

44

Tabel 4.11. Data penelitian sudu trapesium dengan kecepatan angin
rata-rata 5 m

s

..................................................................

45

Tabel 4.12. Data penelitian sudu trapesium dengan kecepatan angin
rata-rata 4 m

s

..................................................................

46

Tabel 4.13. Data penelitian sudu trapesium dengan kecepatan angin
rata-rata 3 m

s

..................................................................

47

Tabel 4.14. Data-data hasil perhitungan untuk sudu segitiga dengan
kecepatan angin rata-rata 7 m

s

........................................

48

Tabel 4.15. Data-data hasil perhitungan untuk sudu segitiga dengan
kecepatan angin rata-rata 6 m

s

........................................

49

Tabel 4.16. Data-data hasil perhitungan untuk sudu segitiga dengan
kecepatan angin rata-rata 5 m

s

........................................

50

Tabel 4.17. Data-data hasil perhitungan untuk sudu segitiga dengan
kecepatan angin rata-rata 4 m

s

xiii

........................................

51

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Tabel 4.18. Data-data hasil perhitungan untuk sudu persegi dengan
kecepatan angin rata-rata 7 m

s

........................................

52

Tabel 4.19. Data-data hasil perhitungan untuk sudu persegi dengan
kecepatan angin rata-rata 6 m

s

........................................

53

Tabel 4.20. Data-data hasil perhitungan untuk sudu persegi dengan
kecepatan angin rata-rata 5 m

s

........................................

54

Tabel 4.21. Data-data hasil perhitungan untuk sudu persegi dengan
kecepatan angin rata-rata 4 m

s

........................................

55

Tabel 4.22. Data-data hasil perhitungan untuk sudu trapesium
dengan kecepatan angin rata-rata 7 m ............................
s

56

Tabel 4.23. Data-data hasil perhitungan untuk sudu trapesium
dengan kecepatan angin rata-rata 6 m ............................
s

57

Tabel 4.24. Data-data hasil perhitungan untuk sudu trapesium
dengan kecepatan angin rata-rata 5 m ............................
s

58

Tabel 4.25. Data-data hasil perhitungan untuk sudu trapesium
dengan kecepatan angin rata-rata 4 m ............................
s

59

Tabel 4.26. Data-data hasil perhitungan untuk sudu trapesium
dengan kecepatan angin rata-rata 3 m ............................
s

xiv

60

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 1.1.

Data Kecepatan Angin Rata-rata Indonesia ...................

3

Gambar 2.1.

Gerakan Perpindahan Udara...........................................

7

Gambar 2.2.

Skema Aliran Energi ......................................................

8

Gambar 2.3.

Jenis kincir angin poros vertikal.....................................

10

Gambar 2.4.

Cretan Windmill. ...........................................................

11

Gambar 2.5.

Jenis kincir angin poros horizontal.................................

12

Gambar 2.6.

Grafik Betz .....................................................................

13

Gambar 2.7.

Gaya yang bekerja pada sudu kincir angin.....................

14

Gambar 2.8.

Prototype Cretan Windmill ............................................

15

Gambar 3.1.

Bagian-bagian cretan windmill tampak depan ...............

21

Gambar 3.2.

Bagian-bagian cretan windmill tampak belakang ..........

21

Gambar 3.3.

Cretan windmill sudu segitiga ........................................

22

Gambar 3.4.

Cretan windmill sudu persegi .........................................

23

Gambar 3.5.

Cretan windmill sudu trapesium ....................................

23

Gambar 3.6.

Bentuk sudu Cretan windmill.........................................

24

Gambar 3.7.

Poros.. .............................................................................

24

Gambar 3.8.

Bantalan ..........................................................................

25

Gambar 3.9.

Dudukan sudu.................................................................

26

Gambar 3.10. Puli dan sabuk ................................................................

26

xv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.11. Generator ........................................................................

27

Gambar 3.12.

Multimeter .....................................................................

28

Gambar 3.13.

Anemometer ..................................................................

29

Gambar 3.14.

Digital light tachometer ................................................

30

Gambar 3.15.

Beban lampu..................................................................

30

Gambar 3.16. Wind tunnel ....................................................................

31

Gambar 4.1.

Grafik Kecepatan Angin vs Daya...................................

61

Gambar 4.2.

Grafik Cp vs Tsr sudu segitiga .......................................

62

Gambar 4.3.

Grafik Cp vs Tsr sudu persegi ........................................

62

Gambar 4.4.

Grafik Cp vs Tsr sudu trapesium ....................................

63

Gambar 4.5.

Grafik Cp vs Tsr gabungan tiga sudu .............................

63

xvi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Energi merupakan bagian penting dalam kehidupan manusia karena semua
aktivitas manusia selalu membutuhkan energi. Terlebih pada jaman modern
seperti saat ini yang merupakan era teknologi dimana hampir seluruh kegiatan
manusia membutuhkan energi terutama listrik, sehingga listrik saat ini sudah
menjadi kebutuhan primer.
Seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk dan kebutuhan manusia,
maka meningkat pula kebutuhan terhadap energi, khususnya energi listrik.
Permasalahan yang dihadapi saat ini adalah ketersediaan sumber energi yang
terbatas karena hampir sebagian besar sumber energi berasal dari bahan bakar
fosil yang tidak dapat terbarukan yang semakin lama akan habis.
Menurut Blueprint Pengelolaan Energi Nasional yang dikeluarkan oleh
Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (DESDM) pada tahun 2005,
cadangan minyak bumi di Indonesia pada tahun 2004 diperkirakan akan habis
dalam kurun waktu 18 tahun dengan rasio cadangan/produksi pada tahun tersebut.
Sedangkan gas diperkirakan akan habis dalam kurun waktu 61 tahun dan batubara
147 tahun.
Oleh karena itu manusia dituntut berpikir dan bertindak untuk mengatasi
masalah energi dengan menemukan berbagai macam inovasi dan penemuan. Ada
berbagai macam cara untuk menindaklanjuti keadaan tersebut, yaitu dengan
memanfaatkan sumber daya alam pengganti yang sebenarnya ada di sekitar kita.

1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2

Kekhawatirkan tentang krisis sumber energi dikarenakan semakin
menipisnya cadangan sumber energi dari bahan bakar fosil dan dampak buruk
hasil pembakaran dari bahan bakar fosil berupa polutan yang dapat merusak
lingkungan, maka dikembangkanlah berbagai bentuk sumber energi alternatif
terbarukan yang berasal dari alam.
Energi terbarukan dapat didefinisikan sebagai energi yang tersedia
berlimpah di alam, tidak akan habis, dan tersebar luas. Energi terbarukan meliputi
energi air, panas bumi, matahari, angin, biogas, bio mass serta gelombang laut.
Angin merupakan salah satu sumber daya alam yang tidak terbatas
jumlahnya. Angin juga memiliki potensi yang sangat besar dan dapat digunakan
sebagai sumber energi yang dapat menggantikan penggunaan energi dari bahan
bakar fosil. Angin juga merupakan sumber energi yang bersih karena tidak
menghasilkan polutan, selain itu angin juga tidak mempunyai potensi merusak
ozon maupun potensi pemicu pemanasan global. Keuntungan terpenting dari
penggunaan tenaga angin adalah berkurangnya tingkat emisi karbon dioksida
penyebab perubahan iklim. Selain itu, pemanfaatan energi angin dapat dilakukan
di mana-mana, baik di daerah landai maupun dataran tinggi, bahkan dapat di
terapkan di laut.
Negara Indonesia adalah negara kepulauan yang 2/3 wilayahnya adalah
lautan dan mempunyai garis pantai terpanjang di dunia yaitu ± 80.791,42 km. Ini
berarti bahwa Indonesia memiliki potensi terbesar akan salah satu sumber energi
terbarukan yaitu angin. Energi angin yang tersedia berlimpah, tidak akan habis,
dan tersebar luas.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3

Berdasarkan Blueprint Energi Nasional, Kementrian ESDM RI, dapat
dilihat bahwa potensi PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Bayu) di Indonesia
sangat menarik untuk dikembangkan karena dari potensi sebesar 9,29 GW, baru
sekitar 0,0005 GW yang dikembangkan.
Indonesia memiliki karakteristik kecepatan angin rata-rata yang relatif
lebih rendah dibandingkan dengan negara-negara pengguna SKEA seperti
Finlandia, Amerika Serikat, dan negara-negara lainya. Daerah-daerah di Indonesia
umumnya memiliki kecepatan angin rata-rata antara 3 - 6 m/s, berbeda dengan
negara-negara Eropa yang berkisar di antara 9 - 12 m/s.
Adapun data kecepatan rata-rata angin di Indonesia dapat dilihat pada
gambar 1.1. di bawah ini.

Gambar 1.1 Data Kecepatan Angin Rata-rata Indonesia
(http://www.mediaindonesia.com/webtorial/klh/?ar_id=NzE4OQ==)

Energi angin merupakan salah satu potensi energi terbarukan yang dapat
memberikan kontribusi signifikan terhadap kebutuhan energi listrik domestik,

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

4

khususnya wilayah terpencil. Kebanyakan energi angin dewasa ini dikonversikan
ke dalam bentuk energi listrik dengan cara mengubah gerak rotasi sudu turbin
menjadi arus listrik dengan menggunakan generator listrik atau sering disebut
sebagai sistem konversi energi angin (SKEA). Sistem konversi energi angin
(SKEA) atau disebut juga kincir angin ini bebas polusi dan sumber energinya
yaitu angin tersedia di mana pun, maka pembangkit ini dapat menjawab masalah
lingkungan hidup dan ketersediaan sumber energi.
Dari sekian banyak sistem konversi energi angin (SKEA) yang ada saat ini
kebanyakan mempunyai desain yang cukup rumit dan kurang berfungsi secara
optimal. Oleh karena itu, dibuatlah sistem konversi energi angin (SKEA) yang
sederhana dan mudah diterapkan yaitu kincir angin cretan / cretan windmill yang
divariasikan pada bentuk sudunya.
Sebab-sebab cretan windmill dibuat :
1) Masih banyak masyarakat yang belum menikmati energi listrik.
2) Keingan meningkatkan produktifitas masyarakat.
3) Keinginan mengurangi polusi.
4) Penerapannya mudah dan murah karena desainnya yang cukup
sederhana.
1.2. Rumusan Masalah
Permasalahan yang dapat dirumuskan pada pembuatan alat ini adalah
sebagai berikut:
1) Indonesia mempunyai potensi angin yang banyak tetapi kecepatannya
rendah.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

5

2) Indonesia hanya memiliki SDM yang rendah, termasuk dalam bidang
pendidikan sehingga tidak bisa untuk diterapkan alat teknologi tinggi.
3) Untuk alternatifnya dibuat desain sistem konversi energi angin (SKEA)
yang sederhana dan mudah mendapatkannya, seperti cretan windmill.
1.3.

Tujuan
1) Membuat model cretan windmill 12 sudu dengan 3 variasi bentuk sudu
yaitu segitiga, persegi dan trapesium.
2) Menguji model cretan windmill untuk mengetahui daya dan efisiensi
yang dihasilkan dari masing-masing variasi bentuk sudu.

1.4.

Manfaat
1) Memberikan kontribusi pemanfaatan energi angin kepada masyarakat.
2) Memberikan wacana kepada masyarakat tentang kesadaran untuk
melestarikan alam.
3) Mengurangi polusi sisa pembakaran bahan bakar fosil.
4) Mengurangi ketergantungan penggunaan energi dari bahan bakar fosil
5) Menambah kepustakaan teknologi pembangkit listrik tenaga angin.
6) Diterapkan di masyarakat yang berada di daerah potensi angin.

1.5. Batasan Masalah
Agar permasalahan yang ada tidak berkembang menjadi luas, maka
perlu adanya batasan terhadap permasalahan yang akan dibuat yaitu :
1)

Jumlah sudu yang digunakan berjumlah 12.

2)

Diameter kincir 1,1 m.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3)

6

Bentuk variasi sudu yang digunakan adalah segitiga, persegi, dan
trapesium.

4)

Luas permukaan semua bentuk sudu 0.025 m2.

5)

Variasi kecepatan angin 7 m , 6 m , 5 m , 4 m , 3 m .
s
s
s
s
s

6)

Beban berupa lampu yang disusun secara paralel dengan variasi
beban yang dipakai adalah dari 8 - 220 watt.

7)

Daya output (Pout)
poros kincir.

berupa putaran poros yang diukur pada

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI
2.1. Energi Angin
Energi angin telah lama dikenal dan dimanfaatkan manusia. Perahu-perahu
layar menggunakan energi ini untuk melewati perairan sudah lama sekali. Angin
adalah udara yang bergerak, dan terjadi karena adanya perbedaan tekanan di
permukaan bumi ini. Angin akan bergerak dari suatu daerah yang memilki
tekanan tinggi ke daerah yang memiliki tekanan yang lebih rendah. Angin yang
bertiup di permukaan bumi ini disebabkan oleh penyinaran matahari, pada siang
hari sinar matahari memanaskan permukaan bumi, namun panas yang terserap
oleh bumi tersebut besarnya tidak merata. Akibatnya, aliran udara bergerak dari
daerah yang mempunyai tekanan yang lebih tinggi ke daerah yang memiliki
tekanan lebih rendah. Udara yang bergerak akan semakin kencang bila perbedaan
tekanan di daerah tersebut semakin besar. Skema aliran udara ditunjukkan pada
Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Gerakan Perpindahan Udara
(http://elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/dasar_fisika_energi/bab6_ener
gi_angin.pdf)

7

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

8

Karena bergerak angin memiliki energi kinetik. Energi angin dapat
dikonversi atau ditransfer ke dalam bentuk energi lain seperti listrik atau mekanik
dengan menggunakan kincir angin. Oleh karena itu, kincir angin sering disebut
sebagai Sistem Konversi Energi Angin (SKEA). Skema aliran energi ditunjukkan
pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Skema Aliran Energi

Untuk mengurangi ketergantungan penggunaan energi tak terbarukan dalam
pembangkitan energi listrik maka diperlukan energi-energi alternatif lain sebagai
penggantinya. Dalam rangka mencari bentuk-bentuk sumber energi alternatif yang
bersih dan terbarukan kembali energi angin dapat menjadi solusi.
Pembangkit Listrik Tenaga Angin yaitu mengkonversikan energi angin
menjadi energi listrik dengan menggunakan kincir angin. Proses pemanfaatan
energi angin dilakukan melalui dua tahapan konversi energi, pertama aliran angin
akan menggerakkan rotor (baling-baling) yang menyebabkan rotor berputar
selaras dengan angin yang bertiup, kemudian putaran dari rotor dihubungkan
dengan generator, dari generator inilah arus listrik dihasilkan. Perlu diketahui

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

9

bahwa kecepatan angin bersifat fluktuatif, sehingga output yang dihasilkan tidak
stabil.
2.2

Jenis Kincir Angin
Kincir Angin dibagi menjadi dua kelompok utama berdasarkan arah sumbu,

yaitu :
1. Kincir angin poros Vertikal atau VAWT (Vertical Axis Wind Turbine)
adalah kincir dengan poros vertikal sepanjang menara dan mempunyai
generator pembangkit listrik dibawah poros yang sudunya berputar
dalam bidang yang paralel dengan tanah, biasanya generatornya berada
dibawah kincir.
Kincir angin poros vertikal memiliki beberapa kelebihan antara lain
adalah:
a. Tidak membutuhkan menara yang besar.
b. Perawatan lebih mudah karena kincir angin poros vertikal
dapat diletakan dekat dengan tanah.
c. Pada umumnya kincir angin poros vertikal masih dapat
berputar dengan kecepatan angin rata-rata rendah (4 m/s
sampai 5 m/s), sehingga cocok dengan keadaan di Indonesia
yang rata-rata kecepatan anginnya rendah.
d. Tidak perlu merubah posisi jika arah angin berubah.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

10

Akan tetapi selain itu kincir angin poros vertikal memiliki beberapa
kekurangan antara lain sebagai berikut:
a. Memiliki torsi awal yang rendah dan membutuhkan energi
untuk mulai berputar.
b. Pada umumnya hanya mampu menghasilkan energi 50%
dibanding kincir angin poros horisontal karena adanya gaya
drag tambahan.
Gambar 2.3. merupakan contoh kincir angin poros vertikal.

Gambar 2.3. Jenis kincir angin poros vertikal
(http://solar-wind-nature-energy.com/win_turbines_vt.html)

Kincir angin poros Horisontal atau HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) adalah
kincir dengan poros utama horizontal dan generator pembangkit listrik pada
puncak menara. Kincir angin sumbu horisontal memilki sudu yang berputar dalam
bidang vertikal seperti halnya propeller pesawat terbang. Pada kincir angin
horizontal biasanya memiliki sudu dengan bentuk irisan melintang khusus dimana

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

11

aliran udara pada salah satu sisinya bergerak lebih cepat dari aliran udara pada sisi
yang lain ketika angin melewatinya. Fenomena ini menimbulkan daerah tekanan
rendah pada bagian belakang sudu dan daerah tekanan tinggi pada depan sudu,
perbedaan ini yang menyebabkan kincir dapat berputar. Contohnya adalah:
american multiblade, dutch windmill, high speed propeller, cretan windmill, dan
lain-lain. Gambar 2.4. memperlihatkan salah satu model cretan windmill.
Gambar 2.5. memperlihatkan jenis kincir angin poros horizontal. Gambar 2.6.
memperlihatkan Grafik Betz.

Gambar 2.4. Cretan Windmill
(http://www.sailmoonshadow.com/wpcontent/uploads/2008/12/old_steel_windmill
_lasithi.jpg)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

12

Gambar 2.5. Jenis kincir angin poros horizontal.
(http://www.scribd.com/doc/33741545/Kincir-Angin-Berbasis-Layang-layang)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

13

Gambar 2.6. Grafik Betz
(http://www.scribd.com/doc/33741545/Kincir-Angin-Berbasis-Layang-layang)

Jika dikaitkan dengan sumber daya angin, kincir angin dengan jumlah
sudu banyak lebih cocok digunakan pada daerah dengan potensi energi
angin yang rendah karena rated wind speed-nya tercapai pada putaran rotor
dan kecepatan angin yang tidak terlalu tinggi. Sedangkan kincir angin
dengan sudu sedikit (untuk pembangkitan listrik) tidak akan beroperasi
secara efisien pada daerah dengan kecepatan angin rata-rata kurang dari 4
m/s. Dengan demikian daerah-daerah dengan potensi energi angin rendah,
yaitu kecepatan angin rata-rata kurang dari 4 m/s, lebih cocok untuk

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

14

dikembangkan jenis kincir angin seperti american tipe multi blade, cretan
sail dan savonius.
2.3. Gaya-gaya Yang Berkerja Pada Kincir Angin
Pada setiap sudu kincir angin ada gaya-gaya yang berkerja, ada tiga jenis
gaya antara lain:
a. Gaya aksial (a)

: gaya yang searah dengan arah angin.

b. Gaya sentrifugal (s) : gaya yang meninggalkan pusat.
c. Gaya tangensial (t)

: gaya yang menghasilkan momen, bekerja

pada radius dan merupakan gaya produktif.
Gaya yang bekerja pada sudu kincir angin ditunjukkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7. Gaya yang bekerja pada sudu kincir angin
(http://elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/dasar_fisika_energi/bab6_energi_a
ngin.pdf)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.4

Prototype Cretan Windmill
Gambar 2.8. memperlihatkan Prototype Cretan Windmill

Gambar 2.8. Prototype Cretan Windmill
Keterangan :
1) Rangka
2) Sudu
3) Batang sudu
4) Tali penguat batang sudu
5) Poros pegangan tali
6) Dudukan batang sudu
7) Bantalan
8) Poros kincir
9) Puli dan sabuk
10) Generator

15

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.5

16

Perumusan
1. Luas permukaan kincir
Persamaan luas permukaan kincir :
A = πr2

...............................(2.1)

Keterangan :
A : Luas permukaan (m²)
r : Jari-jari (m)

2. Energi Kinetik
Persamaan untuk menghitung energi kinetik yang di akibatkan oleh
gerakan angin :
...............................(2.2)
Keterangan:
E : Energi kinetik

(Joule)

m : massa udara

(kg)

v : kecepatan udara

(m/s)

3. Laju aliran massa
Persamaan laju aliran massa :

...............................(2.3)
Keterangan:
: laju aliran massa

(kg/s)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

A : luas penampang

(m²)

v : kecepatan udara

(m/s)

: kepadatan udara

17

(kg/m³)

4. Daya angin
Rumus untuk menghitung daya maksimal yang dihasilkan oleh energi
angin adalah sebagai berikut :
…………………(2.4)
Keterangan:
Pin

: Daya

(watt)

A

: luas penampang

(m²)

v

: kecepatan angin

(m/s)

5. Daya Output
Persamaan daya output :
…………………(2.5)
Keterangan:
P out

= Daya keluaran

(watt)

V

= Tegangan

(volt)

I

= Arus

(Ampere)

6. Kecepatan Ujung Sudu
Persamaan kecepatan ujung sudu :

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

18

…………………(2.6)
Keterangan :
= kecepatan ujung sudu

(m/s)

n

= putaran kincir

(rpm)

ro

= jari-jari terluar sudu

(m)

7. Tip Speed Ratio (tsr)
Tip Speed Ratio adalah salah satu faktor penentu dalam mengetahui
kinerja kincir angin karena dari nilai tsr dapat diketahui seberapa baik kincir
yang dirancang, jika kincir angin memiliki nilai tsr tinggi umumnya kincir
angin menghasilkan putaran tinggi.
Persamaan Tips Speed Ratio :

……………….….(2.7)
Keterangan :

λ

= Tip speed ratio

u

= kecepatan ujung sudu

(m/s)

v

= kecepatan angin

(m/s)

8. Cp (Coefficient of Performance)
Unjuk kerja suatu kincir angin merupakan hasil perbandingan dari
daya yang di keluarkan kincir Pout berbanding dengan daya angin Pin.
Persamaan Coefficient of Performance :

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

. 100%
Keterangan:
Cp

= Coefficient of Performance

Pout

= Daya output (W)

Pin

= Daya angin (W)

19

..………………(2.8)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB III
METODE PENELITIAN

3.1. Metode Penelitian
Proses yang dilakukan untuk mendapatkan daya dari kincir dilakukan dalam
alat penguji kincir angin wind tunnel. Wind tunnel dapat bekerja secara
maksimum menghasilkan kecepatan angin kurang lebih 8 m/s. Kincir angin yang
digunakan adalah jenis cretan windmill dengan dua belas sudu terbuat dari kain
berbentuk segitiga, persegi dan trapesium dengan diameter kincir 1,1 m. Disini
kincir angin diletakan diatas rangka besi dengan diameter poros kincir 0,025 m
dan panjangnya 0,6 m. Poros dihubungkan dengan transmisi, transmisi
menggunakan sabuk dan puli, dimana ukuran diameter puli 0,4 m. Kemudian puli
dihubungkan dengan generator yang memiliki diameter puli 0.08 m. Generator
merupakan alat pengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik yang mana
dari generator didapatkan arus keluaran I, dan tegangan V. Sehingga

dapat

mengetahui berapa daya yang dihasilkan oleh kincir.
Dari prototype yang penulis buat diharapkan agar nantinya pada penelitian
selanjutnya dapat dikembangkan lebih baik untuk kepentingan masyarakat, dan
untuk gambaran detail dari prototipe cretan wind mill dapat dilihat pada Gambar
3.1 dan Gambar 3.2.

20

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.1. Bagian-bagian cretan windmill tampak depan

Gambar 3.2. Bagian-bagian cretan windmill (tampak belakang)

21

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

22

3.2. Alat dan Bahan
Bahan dan peralalatan yang digunakan dalam pembuatan cretan
windmill adalah sebagai berikut :
1. Sudu
Terbuat dari bahan kain dengan bentuk segitiga, persegi, dan
trapesium. Ketiga bentuk sudu memiliki luas yang sama yaitu 0,025
m2. Bahan sudu dipilih dari kain karena mudah dalam membuat
bentuk sudu yang diinginkan. Kain yang penulis gunakan juga
mudah di dapat dengan harga yang terjangkau.

Gambar 3.3. Cretan windmill sudu segitiga.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Gambar 3.4. Cretan windmill sudu persegi.

Gambar 3.5. Cretan windmill sudu trapesium.

23

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

24

Gambar 3.6. Bentuk sudu Cretan windmill.

2. Poros
Poros terbuat dari besi pejal berdiameter 0,025 m dan
panjangnya 0,6 m.

Gambar 3.7. Poros

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

25

3. Bantalan
Pemilihan bantalan merupakan hal yang penting karena jika
bantalan tidak bekerja dengan baik maka gesekan atau rugi-rugi akan
semakin besar sehingga mengurangi putaran yang dihasilkan oleh
kincir angin.

Gambar 3.8. Bantalan

4. Dudukan sudu
Dudukan

sudu

merupakan

tempat

dimana

sudu-sudu

terpasang, terbuat dari kayu yang dibuat berbentuk lingkaran dan
diberi lubang untuk batang pegangan sudu. Pada bagian depan
terdapat besi untuk penahan batang sudu agar lebih kuat yang
terhubung tali dengan batang pegangan sudu.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

26

Gambar 3.9. Dudukan sudu.

5. Puli dan Sabuk
Transmisi yang digunakan adalah dengan menggunakan puli
dan sabuk. Puli berdiameter 40 cm terbuat dari besi, dan sabuk jenis
V sebagai penghubung dengan generator.

Gambar 3.10. Puli dan sabuk

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

27

6. Generator
Generator digunakan sebagai pengubah energi mekanik menjadi
energi listrik. Putaran poros dari kincir angin yang ditransmisikan
menggunakan sabuk sehingga memutar generator yang bekerja
dengan prinsip tegangan yang dihasilkan selalu bolak-balik jika ada
generator yang bekerja menghasilkan tegangan searah karena telah
melalui proses penyearahan. Jadi secara sederhana tegangan di
induksikan pada konduktor, apabila konduktor bekerja pada medan
magnet sehingga memotong garis-garis gaya. Untuk mengetahui
arah gayanya biasanya mengunakan kaidah tangan kanan Fleming
akan tetapi penulis tidak membahas secara detail. Dari generator
dapat di ketahui tegangan serta arus keluaran hasil dari
pengkonversian dari putaran kincir. Diameter puli generator adalah
0,08 m, serta terdapat dudukan yang terbuat dari plat besi yang
rancangannya disesuaikan dengan rangka kincir angin.

Gambar 3.11. Generator

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

28

7. Multimeter
Merupakan alat pengukur tegangan dan arus yang dihasilkan
dari generator. Multimeter yang digunakan adalah jenis digital
dimana terdapat display penunjuk dan selector switch untuk memilih
skala yang akan digunakan dan memilih variabel yang akan diukur
antara lain skala tegangan, arus, hambatan. Untuk mengukur
tegangan maka multimeter dirangkai parallel dengan generator dan
beban. Sedangkan untuk mengukur arus, multimeter dirangkai seri
dengan generator dan beban.

Gambar 3.12. Multimeter

8. Anemometer
Anemometer adalah alat ukur kecepatan angin, diletakan di
mulut lorong angin / wind tunnel. Pada anemometer jenis ini terdiri
dari dua komponen utama yaitu bagian yang berupa filamen seperti

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

29

lampu pijar dan modul digital sebagai display. Filamen tersebut
yang mendeteksi adanya hembusan angin yang terhubung dengan
modul digital yang merupakan perangkat elektonik berfungsi sebagai
penterjemah yang kemudian ditampilkan pada display.

Gambar 3.13. Anemometer

9. Tachometer
Tachometer digunakan untuk mengukur putaran poros pada
kincir angin. Jenis tachometer yang digunakan adalah jenis digital
light tachometer (Gambar 3.14) prinsip kerjanya berdasarkan
pantulan yang diterima oleh sensor dari reflektor (scotligth atau
benda dengan warna yang dapat memantulkan cahaya) yang di
pasang pada poros.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

30

Gambar 3.14. Digital light tachometer

10. Beban Lampu
Beban yang digunakan adalah berupa lampu bohlam yang
disusun secara parallel. Lampu bohlam berjumlah 27 buah. Bahan
terbuat dari teriplek yang dilubangi sebagai tempat lampu dan saklarsaklar dan ada juga kutub positif dan negatif yang nantinya akan
terhubung dengan generator.

Gambar 3.15. Beban lampu

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

31

11. Wind tunnel
Wind tunnel adalah alat untuk menguji kincir angin, berbentuk
lorong dengan blower untuk menghisap udara masuk sehingga kincir
angin dapat berputar karena ada aliran udara yang masuk dengan
kecepatan tertentu. Wind tunnel menggunakan motor induksi tiga
fase sebagai penggerak yang dihubungkan dengan sabuk dan puli ke
baling-baling, kecepatan anginnya dapat diatur dengan cara
memajukan atau memundurkan lorong sehingga jarak lorong blower
dengan lorong kincir angin berubah sesuai keinginan untuk
kecepatan angin maksimum yang dapat di hasilkan dari wind tunnel
adalah sekitar 8 m/s wind tunnel memiliki tombol on/off serta
pembalik putaran jadi saat beroperasi bisa menghembuskan angin
dan menghisap angin tergantung keinginan pemakai..

Gambar 3.16. Wind tunnel

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

32

12. Peralatan lain
Peralatan lain yang digunakan adalah kunci pas dan kunci ring
(ukuran 27, 14/15, 10/12), serta kabel-kabel.

3.3. Analisis Data
Variabel yang digunakan :
1. Putaran poros (n).
2. Tegangan (V) dan arus (I) dari generator untuk menghitung daya (Pout).
3. Kecepatan angin (v).
4. Perhitungan daya kincir (Pin) dan daya keluaran (Pout) untuk
menghitung Cp dan efisiensi kincir angin (η).
5. Perhitungan kecepatan ujung sudu (u), untuk mendapatkan Tip Speed
Ratio (Tsr).

3.4. Langkah-langkah Penelitian.
1. Menyiapkan dan merangkai peralatan.
2. Kincir angin diletakkan ke dalam wind tunnel kemudian kincir angin
dikunci dengan baut agar tidak bergeser saat beroperasi.
3. Anemometer dipasang dimulut wind tunnel untuk mengetahui kecepatan
angin.
4. Menghubungkan kabel dari generator dengan multimeter dan beban,
untuk mendapatkan tegangan rangkaian disusun paralel dan untuk

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

33

mendapatkan arus rangkaian disusun seri serta dihubungkan dengan
beban yang berupa lampu bohlam yang disusun pararel.
5. Lalu setelah semua siap wind tunnel dihidupkan dengan menekan
tombol ON.
6. Untuk pengambilan data digunakan sudu dengan bentuk segitiga yang
telah terpasang pada dudukan kincir dan variasi kecepatan angin
pertama. Pengambilan data dilakukan dengan mencatat setiap satu kali
penambahan beban, hal ini dilakukan sampai 27 kali penambahan beban
dengan interval pengambilan data 5 menit dengan data berikutnya.
Pencatatan meliputi kecepatan angin, tegangan keluaran, arus keluaran,
dan putaran poros kincir hingga semua beban ditambahkan.
7. Setelah selesai dengan variasi kecepatan angin pertama (langkah 6)
kemudian posisi lorong angin dirubah sehingga mendapatkan kecepatan
angin yang berbeda lalu dilakukan pencatatan seperti langkah 6.
8. Setelah dengan sudu segitiga kemudian mengganti sudu dengan bentuk
berbeda (sudu persegi dan sudu trapesium) dan mengulangi pencatatan
seperti langkah 6 dan langkah 7. Langkah ini dilakukan hingga tiga kali
variasi bentuk sudu.
9. Setelah selesai matikan wind tunnel dengan menekan tombol OFF.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB IV
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1

Data Penelitian dan Perhitungan
Unjuk kerja cretan windmil ini dapat dilihat berdasarkan hasil pengukuran

dan hasil perhitungan. Pengukuran yang dilakukan menggunakan variasi bentuk
sudu yaitu sudu segitiga, sudu persegi, dan sudu trapesium ; lima variasi
kecepatan angin yaitu 7 m , 6 m , 5 m , 4 m , dan 3 m ; serta variasi
s
s
s
s
s
beban yaitu 8-220 watt dengan penambahan kelipatan 8 watt.
4.1.1. Data Penelitian
Data yang diperoleh dari penelitian dengan variasi sudu dan
kecepatan angin sebagai berikut :

34

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

35

Tabel 4.1. Data penelitian sudu segitiga dengan kecepatan angin rata-rata
7 m

s

NO.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

KEC.
BEBAN
ANGIN TEGANGAN
(W)
n (rpm)
(m/s)
(V)
8
128.2
6.84
4.7
16
122.7
6.63
4.0
24
121.2
6.69
3.7
32
121.2
6.57
3.3
40
118.9
6.37
3.1
48
116.7
6.45
2.8
56
115.4
6.71
2.5
64
114.5
6.53
2.5
72
113.1
6.84
2.4
80
112.4
6.51
2.3
88
110.7
6.35
2.1
96
109.4
6.44
2.1
104
108.2
6.59
1.8
112
107.6
7.01
1.9
120
105.2
6.81
1.8
128
104.0
6.92
1.8
136
103.1
6.56
1.7
144
102.4
6.72
1.7
152
102.0
6.86
1.7
160
101.7
6.74
1.6
168
109.6
6.84
1.7
176
109.0
6.52
1.6
184
106.3
6.60
1.7
192
107.2
6.76
1.6
200
113.2
6.70
1.6
208
110.8
6.80
1.6
220
112.5
6.41
1.5

ARUS
(A)
0.15
0.23
0.35
0.43
0.50
0.55
0.60
0.66
0.70
0.75
0.78
0.78
0.80
0.83
0.86
0.89
0.90
0.90
0.91
0.94
0.95
0.95
0.95
0.91
0.96
0.93
0.93

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

36

Tabel 4.2. Data penelitian sudu segitiga dengan kecepatan angin rata-rata
6 m

s

NO.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

KEC.
BEBAN
ANGIN TEGANGAN
(W)
n (rpm)
(m/s)
(V)
8
90.83
6.20
2.8
16
82.06
6.15
2.1
24
84.07
6.34
2.3
32
82.15
6.17
2.0
40
81.62
6.22
1.9
48
81.55
6.13
1.7
56
80.33
6.12
1.4
64
73.62
6.07
1.2
72
72.85
6.18
0.9
80
72.10
6.38
0.8
88
70.96
6.29
0.7
96
69.14
6.13
0.6
104
68.64
6.32
0.5
112
68.48
6.45
0.5
120
68.97
6.07
0.5
128
67.97
6.01
0.5
136
69.34
6.18
0.5
144
74.71
6.29
0.5
152
67.65
6.36
0.4
160
74.06
6.61
0.5
168
71.68
6.31
0.5
176
69.77
6.35
0.4
184
77.15
6.43
0.5
192
71.78
6.15
0.5
200
68.40
6.39
0.5
208
68.27
6.18
0.4
220
70.43
6.14
0.4

ARUS
(A)
0.12
0.18
0.18
0.25
0.30
0.38
0.41
0.46
0.45
0.47
0.51
0.53
0.53
0.55
0.56
0.58
0.59
0.62
0.55
0.60
0.63
0.58
0.61
0.63
0.62
0.62
0.64

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

37

Tabel 4.3. Data penelitian sudu segitiga dengan kecepatan angin rata-rata
5 m

s

NO.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

KEC.
BEBAN
ANGIN TEGANGAN
(W)
n (rpm)
(m/s)
(V)
8
46.95
4.53
0.9
16
45.91
5.01
0.6
24
42.81
5.08
0.9
32
43.20
5.09
0.1
40
43.84
5.09
0.8
48
41.10
5.12
0.5
56
40.14
4.99
0.5
64
39.24
5.09
0.4
72
38.48
5.17
0.4
80
38.10
4.98
0.3
88
37.26
4.97
0.3
96
36.90
5.03
0.3
104
36.67
4.87
0.3
112
36.42
5.13
0.2
120
36.12
5.01
0.2
128
38.21
5.17
0.2
136
38.02
5.03
0.3
144
38.76
5.07
0.3
152
38.18
5.11
0.2
160
37.26
4.89
0.3
168
37.51
4.97
0.2
176
35.84
4.99
0.2
184
35.63
5.00
0.2
192
35.83
5.37
0.2
200
37.90
4.96
0.2
208
37.26
4.90
0.2
220
36.84
5.07
0.2

ARUS
(A)
0.70
0.11
0.12
0.15
0.16
0.80
0.22
0.23
0.24
0.25
0.25
0.26
0.27
0.26
0.27
0.28
0.29
0.29
0.30
0.26
0.25
0.27
0.28
0.25
0.26
0.25
0.29

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

38

Tabel 4.4. Data penelitian sudu segitiga dengan kecepatan angin rata-rata
4 m

s

NO.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

KEC.
BEBAN
ANGIN TEGANGAN
(W)
n (rpm)
(m/s)
(V)
8
27.62
4.25
0.6
16
22.31
4.21
0.3
24
20.17
4.46
0.4
32
19.55
3.99
0.2
40
20.24
4.26
0.4
48
19.02
4.23
0.3
56
18.32
4.25
0.2
64
18.59
4.32
0.2
72
16.60
4.31
0.1
80
16.88
4.07
0.1
88
15.35
4.18
0.1
96
14.93
4.13
0.1
104
15.60
4.40
0.1
112
14.64
4.31
0.1
120
16.50
4.05
0.1
128
15.99
4.34
0.1
136
13.68
4.17
0.1

ARUS
(A)
0.04
0.04
0.06
0.06
0.05
0.09
0.07
0.09
0.11
0.10
0.60
0.80
0.80
0.70
0.11
0.60
0.13

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

39

Tabel 4.5. Data penelitian sudu persegi dengan kecepatan angin rata-rata
7 m

s

NO.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

KEC.
BEBAN
ANGIN TEGANGAN
(W)
n (rpm)
(m/s)
(V)
8
182.1
6.69
6.2
16
173.1
6.57
5.8
24
171.8
6.42
4.8
32
166.3
6.32
4.2
40
164.5
6.40
4.0
48
163.4
6.80
3.6
56
163.5
6.26
3.1
64
161.3
6.46
2.9
72
159.8
6.48
2.6
80
158.7
6.54
2.4
88
152.7
6.29
2.1
96
152.2
6.27
1.8
104
151.1
6.33
2.0
112
150.8
6.40
1.7
120
149.6
6.25
1.6
128
150.3
6.58
1.5
136
148.9
6.70
1.4
144
148.2
6.44
1.2
152
147.0
6.17
1.2
160
146.8
6.59
1.2
168
146.3
6.67
1.1
176
145.9
6.48
1.1
184
144.3
6.27
1.0
192
142.8
6.32
1.0
200
142.6
6.72
0.9
208
141.4
6.41
0.9
220
140.9
6.28
0.8

ARUS
(A)
0.19
0.30
0.40
0.53
0.62
0.72
0.78
0.86
0.91
0.97
1.04
1.07
1.14
1.16
1.17
1.18
1.25
1.19
1.28
1.25
1.26
1.22
1.27
1.25
1.22
1.29
1.34

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

40

Tabel 4.6. Data penelitian sudu persegi dengan kecepatan angin rata-rata
6 m

s

NO.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

KEC.
BEBAN
ANGIN TEGANGAN
(W)
n (rpm)
(m/s)
(V)
8
135.3
5.47
4.3
16
134.4
5.44
3.9
24
127.8
5.35
3.4
32
122.9
5.39
2.7
40
122.2
5.20
2.5
48
120.1
5.20
2.2
56
115.6
5.65
2.0
64
114.4
5.84
2.0
72
113.6
5.38
1.7
80
112.6
5.43
1.6
88
111.5
5.28
1.3
96
109.6
5.59
1.2
104
109.0
5.65
1.1
112
102.8
5.68
1.0
120
101.9
5.71
0.9
128
100.4
5.36
0.9
136
101.9
5.52
0.8
144
99.70
5.46
0.7
152
99.40
5.23
0.8
160
99.01
5.49
0.7
168
97.74
5.56
0.7
176
97.90
5.48
0.7
184
95.42
5.38
0.7
192
97.33
5.61
0.7
200
96.08
5.53
0.7
208
95.67
5.71
0.6
220
94.93
5.45
0.6

ARUS
(A)
0.15
0.24
0.35
0.41
0.49
0.57
0.59
0.67
0.71
0.75
0.77
0.79
0.76
0.80
0.85
0.88
0.86
0.89
0.87
0.88
0.85
0.90
0.92
0.86
0.90
0.82
0.84

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

41

Tabel 4.7. Data penelitian sudu persegi dengan kecepatan angin rata-rata
5 m

s

NO.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

KEC.
BEBAN
ANGIN TEGANGAN
(W)
n (rpm)
(m/s)
(V)
8
98.37
4.25
2.5
16
82.22
4.31
2.2
24
80.18
4.40
2.2
32
80.87
4.45
1.5
40
78.79
4.47
1.4
48
76.32
4.33
1.4
56
75.34
4.16
1.2
64
73.41
4.44
0.9
72
72.66
4.70
0.7
80
70.71
4.37
0.8
88
68.98
4.47
0.6
96
64.28
4.58
0.6
104
68.86
4.61
0.6
112
66.02
4.38
0.6
120
6