PENGARUH VARIASI SUDUT GUIDE VANE TERHADAP PERFORMA WIND TURBINE DARRIEUS TIPE-H DENGAN Pengaruh Variasi Sudut Guide Vane Terhadap Performa Wind Turbine Darrieus Tipe-H Dengan NACA 0012 Dan NACA 0018.

PENGARUH VARIASI SUDUT GUIDE VANE

TERHADAP PERFORMA WIND TURBINE DARRIEUSTIPE-H DENGAN NACA 0012 DAN NACA 0018

NASKAH PUBLIKASI

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Oleh :

BIMA MEGA SUKMANA D 200 120 097

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016

1

PENGARUH VARIASI SUDUT GUIDE VANE

TERHADAP PERFORMA WIND TURBINE DARRIEUSTIPE-H DENGAN NACA 0012 DAN NACA 0018

Abstrak

Untuk mengurangi penggunaan sumber energi fosil yang ketersediaannya akan semakin habis dan untuk mengurangi dampak lingkungan yang ditimbulkan dari penggunaan sumber energi fosil maka perlu adanya sumber energi lain yang ramah lingkungan. Salah satu sumber energi yang berpeluang dikembangkan adalah angin. Energi angin dapat dimanfaatkan dengan menggunakan turbin angin. Penelitan ini bertujuaan untuk mengetahui pengaruh variasi sudut guide vane terhadap performa turbin angin Darrieus tipe H. Desain sudu turbin yang diuji menggunakan NACA 0012 pada sudut pitch 55° dan NACA 0018 pada sudut pitch 50°. Turbin angin dilengkapi dengan penambahan wind deflektor berupa guide vane. Variasi sudut guide vane yang digunakan adalah 300, 400, 500, 600, 700, 800 pada kecepatan angin 4.8 m/s. Dari pengujian didapakan hasil, penambahan variasi sudut guide vane berpengaruh terhadap kinerja turbin angin Darrieus tipe H. Saat pengujian tanpa pembebanan sudut guide vane 70° pada NACA 0012 dan NACA 0018 menghasilkan putaran maksimum yaitu 78.01 dan 77.27 Rpm. Saat pengujian dengan pembebanan sudut guide vane 70° pada NACA 0012 dan NACA 0018 menghasilkan daya, torsi, dan efisiensi maksimum yaitu 0,88 Watt, 1,79 Nm, 5,00 % dan 0,89 Watt, 1,89 Nm, 5.07 %

Kata Kunci : Daya, Efisiensi, Guide Vane, NACA 0012, NACA 0018, Torsi, Turbin Angin Darrieus H.

Abstracts

To reduce the use of fossil energy sources will be exhausted their availability and to reduce the environmental impact of the use of fossil energy sources hence the need for other energy sources that are environmentally friendly. One of the sources of energy are likely to develop wind. Wind energy can be harnessed using wind turbine. This study aims to determine the influence of guide vane angle variation on the performance of the wind turbine Darrieus type H.

Turbine blade design that was tested using NACA 0012 pitch angle of 55° and NACA 0018 pitch angle of 50°.The

wind turbine is equipped with additional wind deflector in the form of guide vane.Guide vane angle variation used was

300, 400, 500, 600, 700, 800 at a wind velocity 4,8 m/s. From the research results obtained, Extra guide vane angle

variation on the performance of wind turbine Darrieus type H.When research without loading guide vane angle of 70°

to the NACA 0012 and NACA 0018 generate maximum rotation are 78.01 and 77.27 Rpm. When testing with the

loading guide vane angle of 70° to the NACA 0012 and NACA 0018 produce power, torque, and efficiency maximum is 0,88 Watt, 1,79 Nm, 5,00% and 0,89 Watt, 1,89 Nm, 5,07%.

2 1. PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Seiring dengan meningkatnya pertumbuhan penduduk dan pertumbuhan ekonomi didunia, maka kebutukan akan sumber energi juga akan terus meningkat. Energi fosil sebagai sumber energi utama saat ini ketersediaannya akan terus menipis dan habis. Produksi energi fosil diperkirakan pada masa mendatang tidak mampu memenuhi kebutuhan energi nasional, selain itu pemakaian energi fosil memiliki dampak negatif terhadap lingkungan berupa pencemaran udara yang mengakibatkan terjadinya pemanasan global. Untuk mengatasi ketersediaan energi dimasa mendatang, sumber energi terbarukan menjadi alternatif yang bisa dikembangkan di Indonesia. Salah satu sumber energi yang berpeluang dikembangkan adalah energi angin. Indonesia yang memiliki garis pantai sepanjang 80.791, 42 km menjadi wilayah yang sangat potensial untuk mengembangkan PLTA. Melihat kecepatan angin di pesisir pantai Indonesia secara umum 3 m/s hingga 5 m/s, diperkirakan total potensi energi mencapai 9 GW. Suatu potensi yang sangat besar untuk memenuhi kebutuhan energi nasional.

Dengan karakteristik angin di Indonesia yang berubah–ubah, beberapa peneliti Indonesia menyesuaikan desain dan juga dimensi turbin angin yang akan diterapkan di wilayah Indonesia. Dari penelitian yang dilakukan oleh Tjahjana (2015), merancang turbin angin savonius dengan 2 dan 3 blade dengan guide vane. Penelitian dilakukan dalam skala lap dengan menggunakan turbin angin Savonius berdiameter 200 mm dan tinggi 180 mm. Pengujian dilengkapi dengan 6 buah bilah sudu pengarah, dari penelitian ini penggunaan guide vane mampu meningkatkan daya turbin angin savonius sampai 14,6 %, dimana pada kemiringan sudut guide vane 60°, sebagai sudut yang paling optimum mengekstrak energi. Salim Elsadic (2015), melakukan penelitian terhadap pengaruh desain guide vane untuk meningkatkan kinerja turbin angin Savonius. Penelitian dilakukan dengan variasi sudut pitch 15°, 30°, dan 45°. Dimana turbin angin Sovonius dengan variasi sudut pitch dengan menggunakan guide vane desain khusus mengalami peningkatan signifikan dibandingkan turbin angin Savonius tanpa guide vane. Peningkatan maksimum yang dihasilkan sampai 65,89% saat menggunakan guide vane. Chong (2014), mensimulasikan pengujian turbin angin sumbu vertikal dengan guide vane. Penelitian dilakukan dengan menggunakan omni-directional guide vane (sumbu

3

pengarah multi arah) yang mengelilingi turbin angin sumbu vertikal yang mengunakan 5 buah blade.pengujian dilakukan dengan menggunakan wind tunel. Hasil penelitian turbin angin menggunakan guide vane menunjukan adanya peningkatan daya keluar 3,48 kali dibandingkan dengan turbin angin tanpa menggunakna guide vane. Shahizare (2016), menganalisa desain omni-directional guide vane pada turbin angin sumbu vertikal. Hasil penelitian menunjukan penggunaan omni-directional guide vane mampu meningkatkan koefisien daya 48%. Hussain (2015), melakukan eksperimen pada kinerja turbin angin vertikal. Dengan melakukan penelitian tanpa deflektor dan dengan deflektor, dengan sudut pitch 30°, 45° dan 60°. Koefisien maksimum yang didapatkan yaitu 45,4% pada sudut pitch 45° dengan kecepatan angin 7,56 m/s. Siregar (2014), menganalisa kinerja turbin angin sumbu vertikal Darrieus tipe H dengan NACA 0018 dengan dan tanpa wind deflector”. Dengan variasi kecepatan angin 2,86 m/s dan 3,43 m/s pada sudut pitch 15°, 20°, dan 30° dengan beban 200, 250, 300 gr. Dari hasil penelitian didapatkan, dengan penambahan sudu pengarah dapat meningkatkan kinerja turbin angin sumbu vertikal Darrieus tipe H, dengan daya turbin sebesar 56,37% dan juga meningkatkan koefisien kinerja turbin angin sebesar 65,03% pada sudut 30° dengan kecepatan angin 3,43 m/s.

Mengacu pada beberapa hal diatas maka penelitian ini dilakukan dengan menggunakan turbin angin sumbu vertikal Darrieus tipe H dengan NACA 0012 pada sudut pitch 550 dan NACA 0018 pada sudut pitch 500. Dengan penambahan wind deflektor berupa guide vane. Variasi dalam pengujian adalah sudut guide vane 300, 400, 500, 600, 700, 800, pada kecepatan angin 4,8 m/s.

1.2Tujuan

Tujuan spesifik yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah:

1. Mengetahui pengaruh variasi sudut guide vane 300, 400, 500, 600, 700, 800 pada turbin angin sumbu vertikal Darrieus tipe-H dengan NACA 0012 sudut pitch 55° dan NACA 0018 sudut pitch 50° terhadap putaran yang dihasilkan wind turbine saat tanpa pembebanan.

2. Mengetahui pengaruh variasi sudut guide vane pada turbin angin Darrieus tipe H NACA 0012 dan NACA 0018 terhadap Daya dan Torsi yang dihasilkan wind turbine pada saat pembebanan.

4

3. Mengetahui pengaruh variasi sudut guide vane 300, 400, 500, 600, 700, 800 pada turbin angin sumbu vertikal Darrieus tipe-H dengan NACA 0012 sudut pitch 55° dan NACA 0018 sudut pitch 50° terhadap efisiensi yang dihasilkan wind turbine saat pembebanan.

2. METODE PENELITIAN

Jika diuraikan, tahapan yang dilakukan dalam penelitian adalah sebagai berikut:

1. Menentukan profil airfoil yang akan digunakan dengan mendownload pada UIUC Airfoil data site dengan Auto CAD

2. Membuat desain perancangan wind tunnel dan turbin angin dengan Solidwork. 3. Membuat desain perancangan guide vane dengan Auto CAD.

4. Melakukan perancangan wind tunnel, turbin angin dan guide vane.

5. Melakukan pengujian kinerja turbin angin terhadap variasi sudut guide vane dalam instalasi uji berupa wind tunnel.

6. Analisis data dari pengujian turbin angin. 2.1Tahapan Penelitian.

Pengujian terbagi menjadi dua tahap, yaitu :

1. Pengujian tanpa pembebanan dengan memvariasi sudut guide vane (300, 400, 500, 600, 700, dan 800).

2. Pengujian dengan pembebanan 250 gram dengan memvariasi sudut guide vane (300, 400, 500, 600, 700, dan 800).

2.2Alat dan Bahan 1. Instalasi pengujian

5

2. Satu set alat uji dengan komponen penyusunya yaitu:

a. Guide Vane yaitu komponen tambahan yang digunakan disekitar turbin angin untuk mengarahkan angin langsung menuju blade.

b. Trowongan angin (wind tunel) adalah alat bantu pengujian yang digunakan sebagai tempat laju aliran angin yang dihasilkan oleh fan.

c. Fan digunakan untuk penyuplai udara yang dialairkan kedalam wind tunel kemudian digunakan untuk menggerakan turbin angin.

d. Honey Home digunakan untuk merubah laju aliran angin dari fan, dimana aliran laminer dirubah menjadi turbulen.

3. Alat ukur yang digunakan :

a. Tachometer digunakan untuk mengukur kecepatan putar turbin angin.

b. Stopwatch alat yang digunakan untuk menghitung waktu beban naik sampai pada ketinggian 1,9 m dari posisi awal.

c. Anemometer untuk mengukur kecepatan udara yang masuk melewati honey home. 4. Prosedur penelitian

Dalam penelitian ini dilakukan dengan dua tahap yaitu saat pembebanan dan tanpa pembebaban. Maka tahapan yang harus dilakuakan dalam penelitian yaitu sebagai berikut :

a. Mempersiapkan dan memasang semua komponen terowongan angin, kincir angin, dan guide vane yang akan digunakan dan memastikan semua terpasang dengan benar, menyiapkan peralatan dan instrumen penelitian yaitu anemometer, stopwatch, tachometer, mistar, dan busur, mengatur sudut pitch pada kincir angin. b. Mengatur kemiringan sudut guide vane dan menyalakan tachometer.

c. Memasang benang yang sudah terikat dengan beban seberat 250 gram pada pully yang terpasang diflange turbin. Pada saat pengujian tanpa pembebanan, beban tidak dipasang.

d. Pengamatan mulai dilakukan dengan menghitung waktu beban naik sampai dengan ketinggian 1,9 m dariposisi awal dengan menggunakan stopwatch.

e. Melakukan pengambilan data meliputi waktu, kecepatan angin, putaran turbin, dan beban.

6

f. Mengulangi langkah percobaan d sampai h dari masing-masing variasi kemiringan sudut guide vane.

g. Pada pengujian disetiap variasi kemiringan sudut guide vane dilakukan percobaan sebanyak 6 kali agar hasil yang diperoleh lebih maksimal.

5. Alur penelitian

Gambar 2. Metode penelitian 6. Satu set turbin angin dengan komponen penyusunnya yaitu:

a. Puli digunakan untuk sarana menggulung tali yang mengakibatkan beban terangkat. b. Flange digunakan untuk menempatkan poros utama dan menempatkan lengan plat. c. Poros penyangga digunakan untuk penopang turbin angin dan tempat flange

menghubungkan lengan plat dengan sudu.

d. Sudu (Blade) dengan NACA 0012 dan NACA 0018, digunakan untuk menangkap energi kinetik dari angin yang diekstraksi menjadi gerak putar (mekanik) dalam poros penggerak.

7 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1Spesifikasi Guide Vane.

Tabel 1. Spesifikasi Guide Vane.

No Spesifikasi Keterangan

1. Jenis guide vane Omnidirectional guide vane

2. Diameter 90 cm

3. Jumlah sudu 8 Buah

4. Material Kayu

5. Tinggi sudu 80 cm

6. Ketebalan sudu 5 mm

7. Lebar sudu 10 cm

Gambar 3. Sudu Pengarah (Guide Vane). 3.2Spesifikasi Turbin Angin

Tabel 2. Spesifikasi Turbin Angin.

No Spesifikasi Keterangan

1. Jenis Turbin Darrieus tipe H Darrieus tipe H 2. Jenis Axis Vertical Axis Wind Turbin Vertical Axis Wind Turbin 3. Diameter 0,44 meter 0,44 meter

4. Panjang Chord 30 cm 30 cm

5. Tinggi Blade 60 cm 60 cm

6. Berat Blade 900 gram 850 gram

7. Material Blade Kayu dan Plat Zeng Kayu dan Plat Zeng

8. Jumlah Blade 3 buah 3 buah

8

Gambar 4. Turbin Angin dengan NACA 0012

Gambar 5. Turbin Angin dengan NACA 0018.

3.3Hasil Pengujian Variasi Kemiringan Sudut Guide Vane.

1. Turbin angin NACA 0012 sudut pitch 55°.

Tabel 3. Data hasil pengujian tanpa pembebanan No Sudut pitch Kecepatan angin (m/s) Putaran (Rpm)

1. 300 4,8 50,06

2. 400 4,8 66,73

3. 500 4,8 74,66

4. 600 4,8 76,81

5. 700 4,8 78,01

6. 800 4,8 73,63

Tebel 4. Data hasil pengujian dengan pembebanan No Sudut Beban

(kg)

Kecepatan angin (m/s)

Putaran (Rpm)

Daya angin (Watt)

Daya turbin (Watt)

Torsi (Nm)

Efisiensi (%) 1. 300 0,25 4,8 27,38 17,52 0,39 0,51 2,22 2. 400 0,25 4,8 43,88 17,52 0,64 1,12 3,66 3. 500 0,25 4,8 54,35 17,52 0,78 1,52 4,43 4. 600 0,25 4,8 59,00 17,52 0,85 1,70 4,83 5. 700 0,25 4,8 61,88 17,52 0,88 1,79 5,00 6. 800 0,25 4,8 58,75 17,52 0,80 1,53 4,55

Dari data diatas sudut guide vane 70o, mendapatkan akumulasi energi sebesar 0,88 watt dengan kecepatan angin 4,8 m/s. Dengan putaran saat tanpa pembebanan sebesar 78,01 dan saat pembebanan sebesar 61,88 Rpm, menjadikan sudut 70° sebagai

9

sudut paling optimal dalam mengekstrak energi, dimana torsi yang dihasilkan 1,79 Nm dengan efisiensi 5,00 %. Dari data di atas menunjukan besarnya putaran, daya, torsi dan efisiensi turbin yang dihasilkan mulai dari kemiringan sudut guide vane 300 sampai 800 mengalami kenaikan seiring dengan bertambah besarnya kemiringan sudut guide vane kenaikan tersebut terjadi pada kemiringan sudut guide vane 300 sampai dengan 700, namun putaran, daya, torsi dan efisiensi turbin mengalami penurunan pada kemiringan sudut guide vane 800.

Dari data pengujian diatas didapatkan grafik hubungan antara putaran terhadap variasi sudut guide vane pada saat tanpa pembebanan, dan grafik putaran terhadap variasi sudut guide vane pada saat pembebanan.Selain itu didapatkan juga grafik perbandingan antara daya turbin dengan torsi terhadap variasi sudut guide vane, dan grafik hubungan efisiensi terhadap variasi sudut guide vane saat pembebanan.

Gambar 6. Grafik hubungan putaran terhadap variasi sudut guide vane saat tanpa pembebanan dan pembebanan.

Gambar 7. Grafik perbandingan daya turbin dengan torsi terhadap kemiringan sudut guide vane.

20 30 40 50 60 70 80

20 30 40 50 60 70 80 90

P u taran (Rp m )

Sudut guide vane

Grafik hubungan putaran terhadap variasi sudut guide vane

Tanpa Beban Dengan Beban 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

20 30 40 50 60 70 80 90

T o rsi ( Nm ) Da y a t urbin ( Wa tt )

Sudut guide vane

Perbandingan daya turbin dengan torsi terhadap sudut guide vane

Daya Turbin Torsi

10

Gambar 8. Grafik hubungan kemiringan sudut guide vane terhadap efisiensi turbin

2. Turbin angin NACA 0018 sudut pitch 50°.

Tabel 5. Data hasil pengujian tanpa pembebanan

No Sudut pitch Kecepatan angin (m/s) Putaran (Rpm)

1. 300 4,8 54,70

2. 400 4,8 66,83

3. 500 4,8 74,90

4. 600 4,8 76,10

5. 700 4,8 77,27

6. 800 4,8 74,47

Tebel 6. Data hasil pengujian dengan pembebanan No Sudut Beban

(kg) Kecepatan angin (m/s) Putaran (Rpm) Daya angin (Watt) Daya turbin (Watt) Torsi (Nm) Efisiensi (%) 1. 300 0,25 4,8 40,5 17,52 0,54 0,77 3,07 2. 400 0,25 4,8 52,5 17,52 0,73 1,28 4,17 3. 500 0,25 4,8 61,88 17,52 0,86 1,68 4,89 4. 600 0,25 4,8 63,25 17,52 0,87 1,73 4,96 5. 700 0,25 4,8 64,00 17,52 0,89 1,80 5,07 6. 800 0,25 4,8 58,75 17,52 0,82 1,60 4,69 Untuk sudut guide vane 70o, didapatkan akumulasi energi yaitu 0,89 watt dengan kecepatan angin 4,8 m/s, pada putaran saat tanpa pembebanan sebesar 77,27 dan saat pembebanan sebesar 64,00 Rpm. Menajadikan sudut 70° paling berpengaruh dalam penggunaan guide vane, dimana turbin mengasilkan torsi dan efisiensi yaitu 1,80 Nm dan 5,07 %. Dari data di atas menunjukan besarnya putaran, daya, torsi dan efisiensi turbin yang dihasilkan mulai dari kemiringan sudut guide vane 300 sampai 800 mengalami

2,22 3,66

4,43

4,83 5,00 4,55 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 E fisi en si (% )

Sudut guide vane

Sudut 30 Sudut 40 Sudut 50 Sudut 60 Sudut 70 Sudut 80

11

kenaikan seiring dengan bertambah besarnya kemiringan sudut guide vane kenaikan tersebut terjadi pada kemiringan sudut guide vane 300 sampai dengan 700, namun putaran, daya, torsi dan efisiensi turbin mengalami penurunan pada kemiringan sudut guide vane 800.

Dari data pengujian diatas didapatkan grafik hubungan putaran dengan variasi sudut guide vane pada saat tanpa pembebanan, dan grafik antara hubungan putaran dengan variasi sudut guide vane yang dihasilkan oleh turbin angin saat pembebanan. Dari data pada saat pembebanan didapatkan grafik perbandingan antara daya turbin dengan torsi terhadap berbagai variasi sudut guide vane, dan grafik hubungan efisiensi terhadap variasi sudut guide vane.

Gambar 9. Grafik hubungan antara putaran terhadap variasi sudut guide vane saat tanpa pembebanan dan pembebanan.

Gambar 10. Grafik perbandingan daya turbin dengan torsi terhadap variasi sudut guide vane

20 30 40 50 60 70 80

20 30 40 50 60 70 80 90

Puta ra n ( Rp m )

Sudut guide vane

Grafik hubungan putaran terhadap variasi sudut guide vane

Tanpa Beban 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

20 30 40 50 60 70 80 90

T o rsi ( Nm ) Da y a t urbin ( Wa tt )

Sudut guide vane

Perbandingan daya turbin dengan torsi terhadap variasi sudut guide vane

Daya turbin Torsi

12

Gambar 11. Grafik hubungan variasi kemiringan sudut sudu pengarah terhadap efesiensi turbin.

Gambar 12. Analisa segitiga kecepatan pada kemiringan sudut 70° terhadap NACA 0012 sudut pitch 55°.

Dari analisa diatas penggunaan variasi sudut guide vane berpengaruh terhadap kinerja turbin angin Darrieus tipe-H NACA 0012 dengan sudut pitch 55° dan NACA 0018 dengan sudut pitch 50°. Dari hasil analisa kedua NACA memiliki kecenderungan yang sama, pada variasi sudut guide vane 30°, 40°, 50°, dan 60°, torsi negatif yang dihasilkan relatif lebih banyak, dibandingkan dengan penggunaan variasi sudut guide vane 70° dan 80° menghasilkan torsi positif yang lebih banyak, hal ini yang meyebabkan putaran turbin menjadi maksimal.

Dari penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Tjahjana dkk (2015) yang melakukan pengujian pengaruh penggunaan guide vane terhadap turbin angin, dimana pada sudut 600 dengan 6 buah sudu menghasilkan ekstrasi energi terbaik, dimana penggunaan guide vane dapat meningkatkan daya sebesar 14,6 %. Hasil dari penelitian yang telah dilakukan, dimana penggunaan variasi kemiringan sudut guide vane pada sudut 70° terhadap NACA

3,07 4,17

4,89 4,96 5,07 _4,69

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00

E

fisi

ensi

(%

)

Sudut guide vane

Sudut 30 Sudut 40 Sudut 50 Sudut 60 Sudut 70 Sudut 80

5

3

1

2 6

13

0012 sudut pitch 55° dan NACA 0018 sudut pitch 50°, paling optimal dalam mengekstrasi energi dengan daya, torsi dan efsiensi yang dihasilkan pada NACA 0012 yaitu 0,88 Watt, 1,79 Nm, dan 5,00 %. Dan NACA 0018 yaitu 0,89 Watt, 1,80 Nm, dan 5,07 %.

4. PENUTUP

Dari penelitian ini, variasi sudut guide vane berpengaruh terhadap kinerja turbin angin Darrieus tipe-H NACA 0012 dengan sudut pitch 55° dan NACA 0018 dengan sudut pitch 50°. Dari uraian data yang diperoleh dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Semakin besar sudut guide vane, maka putaran yang dihasikan juga akan semakin meningkat dan pada sudut guide vane tertentu akan mencapai putaran maksimal dan pada sudut guide vane tertentu putaran akan mulai turun. Dengan kecepatan angin 4,8 m/s NACA 0012 pada sudut guide vane 70° menghasilkan putaran maksimal sebesar 78,01 Rpm dan NACA 0018 pada sudut guide vane 70° dengan kecepatan angin yang sama menghasilkan putaran maksimal sebesar 77,27 Rpm.

2. Semakin besar sudut guide vane, maka daya dan torsi yang dihasilkan juga akan semakin meningkat dan pada sudut guide vane tertentu akan mencapai energi yang optimum kemudian akan mengalami penurunan. Degan daya dan torsi maksimal yang diperoleh dari NACA 0012 dan NACA 0018 terjadi pada sudut guide vane 70°. Dengan kecepatan angin 4,8 m/s, NACA 0012 menghasilkan daya dan torsi maksimal sebesar 0,88 Watt dan 1,79 Nm, dan pada turbin angin NACA 0018 menghasilkan daya dan torsi maksimal sebesar 0,89 Watt dan 1,89 Nm.

3. Semakin besar sudut guide vane, maka efisiensi yang dihasilkan akan semakin meningkat dan pada sudut guide vane tertentu akan mencapai energi yang optimum, dan pada sudut guide vane tertentu akan mulai turun. Dengan kecepatan angin 4,8 m/s pada kemiringan sudut guide vane 70°, NACA 0012 dan NACA 0018 menghasilkan efisiensi maksimum sebesar 5,00 % dan 5,07 %.

4.1SARAN

1. Diperlukan variasi yang lebih banyak lagi dalam pengujian

2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat perlu adanya alat pendukung yang lebih baik,

14 4.2PERSANTUNAN

Puji syukur alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas bekah, rahmat, dan hidanya-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian tugas akhir dapat terselesaikan :

Tugas Akhir berjudul “UJI KINERJA TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL

TIPE DARRIEUS-H NACA 0018 MODIFIKASI DENGAN VARIASI SUDUT PITCH 350,400,450,500,550,600 “ dapat diselesaikanatas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis menyampaikan rasa terimakasih sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua tersayang, yang senantiasa mendoakan yang terbaik untuk kami putra-putranya, sehingga kami bisa sampai saat ini.

2. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Tri Widodo BR, ST., MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

4. Nur Aklis, ST.,M.Eng selaku dosen pembimbing utama yang senantiasa memberikan arahan dan masukan-masukan yang sangat bermanfaat bagi terselesaikannya tugas ini. 5. Ir. Subroto, MT Selaku dosen pembimbing pendamping telah memberikan pengarahan

dan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Dr. Supriyono selaku pembimbing akademik yang senantiasa memotifasi kuliah saya selama 4 tahun.

7. Keluarga besar KMTM dan teman-teman seperjuangan 2012 yang telah 4 tahun berjuang bersama baik suka maupun duka

15

DAFTAR PUSTAKA

Chong W.T, Fazlizan A, Poh S, Pan K, Hew W, Hsio F (2012). The Design Simulation and Testing Of An Urban Vertical Axis Wind Turbne With Omni-Diriction-Guide-Vane, University of Malaya Kuala Lumpur Malaysia.

Hau, E.(2005). Eind Turbines Fundamentals, Technologies, Application, Economics. (H. V. Renuard & Springer, Trans). Germanysc, 2nd Edition.

Hussain Mukhtar, Deori Bitubishop, Barman Subroto, Das Suraz (2015). Experimental Study on the Performance of Lenz Vertical Axis Wind Turbine, Department Mechanical engineering NIT.

Salim Elsadic, Yahya Waled, Danardono D, Himawannto D (2015). A Study of the Influence of Guide Vane Design to Increase Savonius Wind Turbine Perfornance, Sebelas Maret University.

Shahizare B, Ghazali Nik, Chong W.T, Tabatabaekia S, Izadyar Nima, Esmaeilzadeh Alireza, (2016). Novel Investigation of The Different Omni-Direction-Guide-Vane Angels Effect on The Urban Vertikal Axis Wind Turbine Output Power Via Three- Dimensional Numerical Simulation, University of Malaya Kuala Lumpur Malaysia.

Siregar Indra Herlamba, Fitranda Robby Ilham (2014) Karakteristik Turbin Angin Savonius 2 dan 3 Blade dengan Menggunakan Bantuan Guide Vane, Universitas Negeri Surabaya. Tjahjana Dominicus, Denhas Yasir, dan Prasetya Eko (2015). Pengaruh Jumlah dan Sudut Sudu

Pengarah Omni-Directional Terhadap Daya yang Dihasilkan Turbin Angin Savonius, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

10

Gambar 8. Grafik hubungan kemiringan sudut guide vane terhadap efisiensi turbin

2. Turbin angin NACA 0018 sudut pitch 50°.

Tabel 5. Data hasil pengujian tanpa pembebanan

No Sudut pitch Kecepatan angin (m/s) Putaran (Rpm)

1. 300 4,8 54,70

2. 400 4,8 66,83

3. 500 4,8 74,90

4. 600 4,8 76,10

5. 700 4,8 77,27

6. 800 4,8 74,47

Tebel 6. Data hasil pengujian dengan pembebanan

No Sudut Beban (kg)

Kecepatan angin (m/s)

Putaran (Rpm)

Daya angin (Watt)

Daya turbin (Watt)

Torsi (Nm)

Efisiensi (%)

1. 300 0,25 4,8 40,5 17,52 0,54 0,77 3,07

2. 400 0,25 4,8 52,5 17,52 0,73 1,28 4,17

3. 500 0,25 4,8 61,88 17,52 0,86 1,68 4,89

4. 600 0,25 4,8 63,25 17,52 0,87 1,73 4,96

5. 700 0,25 4,8 64,00 17,52 0,89 1,80 5,07

6. 800 0,25 4,8 58,75 17,52 0,82 1,60 4,69

Untuk sudut guide vane 70o, didapatkan akumulasi energi yaitu 0,89 watt dengan kecepatan angin 4,8 m/s, pada putaran saat tanpa pembebanan sebesar 77,27 dan saat pembebanan sebesar 64,00 Rpm. Menajadikan sudut 70° paling berpengaruh dalam penggunaan guide vane, dimana turbin mengasilkan torsi dan efisiensi yaitu 1,80 Nm dan 5,07 %. Dari data di atas menunjukan besarnya putaran, daya, torsi dan efisiensi turbin yang dihasilkan mulai dari kemiringan sudut guide vane 300 sampai 800 mengalami

2,22 3,66

4,43

4,83 5,00 4,55

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00

E

fisi

en

si

(%

)

Sudut guide vane

Sudut 30 Sudut 40 Sudut 50 Sudut 60 Sudut 70 Sudut 80

11

kenaikan seiring dengan bertambah besarnya kemiringan sudut guide vane kenaikan tersebut terjadi pada kemiringan sudut guide vane 300 sampai dengan 700, namun putaran, daya, torsi dan efisiensi turbin mengalami penurunan pada kemiringan sudut guide vane

800.

Dari data pengujian diatas didapatkan grafik hubungan putaran dengan variasi sudut

guide vane pada saat tanpa pembebanan, dan grafik antara hubungan putaran dengan variasi sudut guide vane yang dihasilkan oleh turbin angin saat pembebanan. Dari data pada saat pembebanan didapatkan grafik perbandingan antara daya turbin dengan torsi terhadap berbagai variasi sudut guide vane, dan grafik hubungan efisiensi terhadap variasi sudut guide vane.

Gambar 9. Grafik hubungan antara putaran terhadap variasi sudut

guide vane saat tanpa pembebanan dan pembebanan.

Gambar 10. Grafik perbandingan daya turbin dengan torsi terhadap variasi sudut guide vane

20 30 40 50 60 70 80

20 30 40 50 60 70 80 90

Puta ra n ( Rp m )

Sudut guide vane

Grafik hubungan putaran terhadap variasi sudut guide vane

Tanpa Beban 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

20 30 40 50 60 70 80 90

T o rsi ( Nm ) Da y a t urbin ( Wa tt )

Sudut guide vane

Perbandingan daya turbin dengan torsi

terhadap variasi sudut guide vane

Daya turbin Torsi

12

Gambar 11. Grafik hubungan variasi kemiringan sudut sudu pengarah terhadap efesiensi turbin.

Gambar 12. Analisa segitiga kecepatan pada kemiringan sudut 70° terhadap NACA 0012 sudut pitch 55°.

Dari analisa diatas penggunaan variasi sudut guide vane berpengaruh terhadap kinerja turbin angin Darrieus tipe-H NACA 0012 dengan sudut pitch 55° dan NACA 0018 dengan sudut pitch 50°. Dari hasil analisa kedua NACA memiliki kecenderungan yang sama, pada variasi sudut guide vane 30°, 40°, 50°, dan 60°, torsi negatif yang dihasilkan relatif lebih banyak, dibandingkan dengan penggunaan variasi sudut guide vane 70° dan 80° menghasilkan torsi positif yang lebih banyak, hal ini yang meyebabkan putaran turbin menjadi maksimal.

Dari penelitian terdahulu yang dilakukan oleh Tjahjana dkk (2015) yang melakukan pengujian pengaruh penggunaan guide vane terhadap turbin angin, dimana pada sudut 600 dengan 6 buah sudu menghasilkan ekstrasi energi terbaik, dimana penggunaan guide vane

dapat meningkatkan daya sebesar 14,6 %. Hasil dari penelitian yang telah dilakukan, dimana penggunaan variasi kemiringan sudut guide vane pada sudut 70° terhadap NACA

3,07 4,17

4,89 4,96 5,07 _4,69

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00

E

fisi

ensi

(%

)

Sudut guide vane

Sudut 30 Sudut 40 Sudut 50 Sudut 60 Sudut 70 Sudut 80

5

3

1

2 6

13

0012 sudut pitch 55° dan NACA 0018 sudut pitch 50°, paling optimal dalam mengekstrasi energi dengan daya, torsi dan efsiensi yang dihasilkan pada NACA 0012 yaitu 0,88 Watt, 1,79 Nm, dan 5,00 %. Dan NACA 0018 yaitu 0,89 Watt, 1,80 Nm, dan 5,07 %.

4. PENUTUP

Dari penelitian ini, variasi sudut guide vane berpengaruh terhadap kinerja turbin angin Darrieus tipe-H NACA 0012 dengan sudut pitch 55° dan NACA 0018 dengan sudut

pitch 50°. Dari uraian data yang diperoleh dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Semakin besar sudut guide vane, maka putaran yang dihasikan juga akan semakin meningkat dan pada sudut guide vane tertentu akan mencapai putaran maksimal dan pada sudut guide vane tertentu putaran akan mulai turun. Dengan kecepatan angin 4,8 m/s NACA 0012 pada sudut guide vane 70° menghasilkan putaran maksimal sebesar 78,01 Rpm dan NACA 0018 pada sudut guide vane 70° dengan kecepatan angin yang sama menghasilkan putaran maksimal sebesar 77,27 Rpm.

2. Semakin besar sudut guide vane, maka daya dan torsi yang dihasilkan juga akan semakin meningkat dan pada sudut guide vane tertentu akan mencapai energi yang optimum kemudian akan mengalami penurunan. Degan daya dan torsi maksimal yang diperoleh dari NACA 0012 dan NACA 0018 terjadi pada sudut guide vane 70°. Dengan kecepatan angin 4,8 m/s, NACA 0012 menghasilkan daya dan torsi maksimal sebesar 0,88 Watt dan 1,79 Nm, dan pada turbin angin NACA 0018 menghasilkan daya dan torsi maksimal sebesar 0,89 Watt dan 1,89 Nm.

3. Semakin besar sudut guide vane, maka efisiensi yang dihasilkan akan semakin meningkat dan pada sudut guide vane tertentu akan mencapai energi yang optimum, dan pada sudut guide vane tertentu akan mulai turun. Dengan kecepatan angin 4,8 m/s pada kemiringan sudut guide vane 70°, NACA 0012 dan NACA 0018 menghasilkan efisiensi maksimum sebesar 5,00 % dan 5,07 %.

4.1SARAN

1. Diperlukan variasi yang lebih banyak lagi dalam pengujian

2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat perlu adanya alat pendukung yang lebih baik,

14 4.2PERSANTUNAN

Puji syukur alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas bekah, rahmat, dan hidanya-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian tugas akhir dapat terselesaikan :

Tugas Akhir berjudul “UJI KINERJA TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL

TIPE DARRIEUS-H NACA 0018 MODIFIKASI DENGAN VARIASI SUDUT PITCH 350,400,450,500,550,600 “ dapat diselesaikanatas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis menyampaikan rasa terimakasih sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua tersayang, yang senantiasa mendoakan yang terbaik untuk kami putra-putranya, sehingga kami bisa sampai saat ini.

2. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Tri Widodo BR, ST., MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

4. Nur Aklis, ST.,M.Eng selaku dosen pembimbing utama yang senantiasa memberikan arahan dan masukan-masukan yang sangat bermanfaat bagi terselesaikannya tugas ini. 5. Ir. Subroto, MT Selaku dosen pembimbing pendamping telah memberikan pengarahan

dan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Dr. Supriyono selaku pembimbing akademik yang senantiasa memotifasi kuliah saya selama 4 tahun.

7. Keluarga besar KMTM dan teman-teman seperjuangan 2012 yang telah 4 tahun berjuang bersama baik suka maupun duka

15

DAFTAR PUSTAKA

Chong W.T, Fazlizan A, Poh S, Pan K, Hew W, Hsio F (2012). The Design Simulation and Testing Of An Urban Vertical Axis Wind Turbne With Omni-Diriction-Guide-Vane, University of Malaya Kuala Lumpur Malaysia.

Hau, E.(2005). Eind Turbines Fundamentals, Technologies, Application, Economics.

(H. V. Renuard & Springer, Trans). Germanysc, 2nd Edition.

Hussain Mukhtar, Deori Bitubishop, Barman Subroto, Das Suraz (2015). Experimental Study on the Performance of Lenz Vertical Axis Wind Turbine, Department Mechanical engineering NIT.

Salim Elsadic, Yahya Waled, Danardono D, Himawannto D (2015). A Study of the Influence of Guide Vane Design to Increase Savonius Wind Turbine Perfornance, Sebelas Maret University.

Shahizare B, Ghazali Nik, Chong W.T, Tabatabaekia S, Izadyar Nima, Esmaeilzadeh Alireza, (2016). Novel Investigation of The Different Omni-Direction-Guide-Vane Angels Effect on The Urban Vertikal Axis Wind Turbine Output Power Via Three- Dimensional Numerical Simulation, University of Malaya Kuala Lumpur Malaysia.

Siregar Indra Herlamba, Fitranda Robby Ilham (2014) Karakteristik Turbin Angin Savonius 2 dan 3 Blade dengan Menggunakan Bantuan Guide Vane, Universitas Negeri Surabaya. Tjahjana Dominicus, Denhas Yasir, dan Prasetya Eko (2015). Pengaruh Jumlah dan Sudut Sudu

Pengarah Omni-Directional Terhadap Daya yang Dihasilkan Turbin Angin Savonius, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.