KARAKTERISTIK KINCIR ANGIN ”MAGWIND” DENGAN JUMLAH SUDU 2

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

KARAKTERISTIK KINCIR ANGIN ”MAGWIND”
DENGAN JUMLAH SUDU 2

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

Oleh :
Thio Viko Sulistio
NIM : 085214048

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014

i

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

THE TWO BLADES ”MAGWIND” WINDMILLS
CHARACTERISTIC

FINAL PROJECT
Presented as partial fulfillment of the requirement
to obtain the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

by
Thio Viko Sulistio
Student Number : 085214048

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2014

ii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI

TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK

TIDAKTERPUJI
TERPUJI

INTISARI
Indonesia memiliki potensi angin yang cukup baik, karena sebagian pulau
memiliki potensi angin yang bisa dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga
angin, tentunya dengan bantuan alat yang kita sebut dengan kincir angin. Salah satu
kincir angin yang akan dibuat kincir angin ”MAGWIND”. Kincir ini mempunyai
kelebihan penempatanya dapat diletakan diatas atap rumah dan tidak membutuhkan
kontruksi kincir angin yang besar. Tujuan penelitian ini adalah untuk melihat unjuk
kerja kincir angin ”MAGWIND” dengan jumlah sudu 2.

Kincir angin yang diuji memiliki diameter 200 mm dan tinggi 400 mm.
Pengujian dilakukan didalam terowongan angin yang ada di Laboratorium Konversi
Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Data yang diambil dalam pengujian
kincir angin adalah kecepatan angin, kecepatan putar kincir dan beban pengereman.
Hasil penelitian berupa daya output (Pout), koefisien daya (Cp), dan
perbandingan kecepatan ujung sudu dengan kecepatan angin (Tip Speed Ratio/tsr).
Koefisien daya maksimal yang dihasilkan oleh kincir angin ”MAGWIND” tanpa
lubang 18,96 % pada tip speed ratio (tsr) 56,15 menghasilkan daya 5,21 watt pada

kecepatan angin 8,68 m/s dengan torsi 0,187 Nm. Sedangkan kincir angin
”MAGWIND” dengan lubang menghasilkan koefisien daya maksimal 9,11 % pada tip
speed ratio (tsr) 42,15 menghasilkan daya 2,54 watt pada kecepatan angin 8.73 m/s
dengan torsi 0,12 Nm.
Kata Kunci : ”MAGWIND”, Daya kincir, koefisien daya, Tip Speed Ratio.

vi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI

TERPUJI

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

dan Kepala Laboratorium Konversi Energi.
4. Bapak Thio Eddy Sulistio dan Ibu Tjoe Mitha selaku orang tua penulis dan
Thio Verdy selaku adik kandung. Karena kepercayaan dan kesabarannya
dalam menunggu penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Bapak Intan Widanarko selaku Laboran Laboratorium Teknologi Mekanik
Universitas Sanata Dharma.

vii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

6. Lamhot Hutapea kerabat saya, yang telah membantu dalam pembuatan grafik
penelitian.
7. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan teman-teman
lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu, terima kasih atas segala

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

Yogyakarta, 12 Mei 2014

Penulis

viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ……….……………...……………………………….. i
TITLE PAGE ……...…………….......……………............……………….. ii
HALAMAN PENGESAHAN ……..……….....…....……………………… iii
DAFTAR DEWAN PENGUJI …….……….……............………………… iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ….......................................

v

INTISARI ...................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ……………..………..........………............………... vii
DAFTAR ISI ……….………..........…..............………..…............………... ix
DAFTAR GAMBAR ………......................................................................... xii
DAFTAR TABEL …...................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN ………...……………………………………….. 1
1.1.

Latar Belakang .……………………………………………………… 1

1.2.

Rumusan Masalah ...............................................................................

3

1.3.

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

3

1.4.

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

3

1.5.

Manfaat Penelitian

3

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

BAB II DASAR TEORI …..................................…............…….…………. 5
2.1.

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

2.2.

Kincir Angin ..........................……........................………………... 5

5

2.2.1. Kincir Angin Poros Horisontal ……..………….................................. 6
2.2.2. Kincir Angin Poros Vertikal …….................................................…... 7
2.3.

Kincir angin MAGWIND ……………………………………...…..... 9

2. 4.

Putaran Pada Kincir ………………......…………………….……...... 10

2.5.

Energi Angin (Pin) ……....................................................................... 11

ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2.6.

Torsi Kincir …......…….........……........................………...…….... 13

2.7.

Daya Yang Dihasilkan Angin (Pout)

2.8.

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

2.9.

Tip Speed Ratio (tsr) ……………..................................................... 14

.........…………............….... 13
14

2.10. Koefisien Daya (efisiensi) Pada Kincir …….................................... 15
BAB III METODE PENELITIAN……….............…………….………... 16
3.1.

Diagtam Alir Penelitian

..................……………...…...…....... 16

3.2. Waktu Dan Tempat Penelitian ………………………………............ 17
3.3.

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

3.4.

Variabel Penelitian ….............……............………………..…...…... 23

3.5.

Langkah Percobaan …........................................................................ 23

3.6.

Langkah Pengolahan Data …….......................................................... 26

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN ……………….…..… 27
4.1.

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

4.2.

Pengolahan Data Dan Perhitungan ….………...............…….…… .. 29

4.2.1. Perhitungan Daya Angin (Pin) ……....................................…....….. . 29
4.2.2. Perhitungan Daya Kincir (Pout) ……....…......………..……….……. 29
4.2.3. Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr) ……......…….…….………....... 30
4.2.4. Perhitungan Koefisien Daya Kincir (Cp) ….........………....……….. 31
4.3.

Hasil Perhitungan …………..........................................…...………. . 32

4.4.

Grafik Hasil Penelitian....…………............…................…...………. 35

BAB V PENUTUP .....……….......................................................………... 41
5.1 Kesimpulan …….……............…………………………........………… 42
5.2 Saran …………............……............……………................…………… 42
DAFTAR PUSTAKA …………………….………………...………....…… 43

x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Kincir Angin Poros Horisontal ……..........................….….. 6

Gambar 2.2

Kincir Angin Poros Vertikal ......................................….….. 8

Gambar 2.3

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

Gambar 2.4

Arah Putaran Angin ………………………..............….…... 9

Gambar 2.5

Grafik HubunganAntara Koefisien Daya (Cp) Dengan Tip
Speed Ratio (tsr) Dari Beberapa jenis Kincir......................... 14

Gambar 3.1

Diagram Alir Langkah-langkah Penelitian

.................….. 15

Gambar 3.2

Konstruksi Kincir Angin

.................….. 16

Gambar 3.3

Konstruksi Kincir Angin (Lanjutan)

.....………….. 17

Gambar 3.4

Sudu Kincir Keseluruhan ...............................................….. 17

Gambar 3.5

Pembatas Sudu

...............................................….. 18

Gambar 3.6

Penyangga Kincir

...............................................….. 18

Gambar 3.7

Sistem Pembebanan

...............................................….. 19

Gambar 3.8

Terowongan Angin atau Wind Tunel .............................….. 20

Gambar 3.9

Blower

...............................................….. 20

Gambar 3.10 Tachometer

...............................................….. 21

Gambar 3.11 Anemometer

...............................................….. 22

Gambar 3.12 Neraca Pegas

...............................................….. 22

Gambar 3.13 Tali pengait beban (Lanjutan) .........................................….. 24
Gambar 3.14 Penyangga anemometer ...............................................….. 27
Gambar 4.1

Grafik hubungan antara torsi dengan kecepatan putar....….. 32

Gambar 4.2

Grafik hubungan antara daya yang dihasilkan kincir dengan
kecepatan putar ...............................................................….. 33

Gambar 4.3

Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan tip speed
ratio (tsr)..........................................................................….. 34

xi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Data Percobaan kincir 5 sudu …………..........................….….. 26
Tabel 4.1. Data Percobaan kincir 5 sudu (Lanjutan) ……................….….. 27
Tabel 4.2. Data hasil perhitungan untuk posisi 1 …………..............….….. 30
Tabel 4.3. Data hasil perhitungan untuk posisi 2 …………..............….….. 30
Tabel 4.4. Data hasil perhitungan untuk posisi 3 …………..............….….. 31
Tabel 4.5. Data hasil perhitungan untuk posisi 4 …………..............….….. 31

xii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Negara Indonesia memiliki kekayaan alam yang berlimpah. Kebutuhan energi
di dunia dan di Indonesia pada khususnya terus meningkat karena pertambahan
penduduk, pertumbuhan ekonomi dan sistem penggunaan energi yang terus
meningkat. Ketersediaan energi bahan bakar yang selama ini merupakan sumber
utama, kini ketersediannya mulai terbatas dan terus mengalami penipisan, karena
selalu dipakai secara terus menerus. Sedangkan proses alami dari energi fosil
sendiri memerlukan waktu yang sangat lama, sehingga perlu energi pengganti
untuk mengurangi ketergantungan akan energi bahan bakar.
Salah satu energi yang dapat digunakan sebagai alternatif lain untuk
mengurangi ketergantungan akan energi bahan bakar adalah energi angin.
Indonesia merupakan

negara kepulauan

memiliki potensi besar dalam

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

1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2

Pemanfaatan energi angin merupakan pemanfaatan energi terbarukan yang
sedang berkembang saat ini. Kincir angin “MAGWIND” merupakan salah satu
jenis kincir angin yang biasa digunakan di wilayah Indonesia.

Gambar 1.1. Kincir angin magwind (Sumberwww.polizeros.com)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
3

1.2. Rumusan Masalah
Pada penelitian ini akan dibuat kincir angin “MAGWIND” dengan 2 sudu
yang sudu dan alasnya terbuat dari alumunium. Kincir angin ini akan diteliti unjuk
kerjanya pada berbagai variasi kecepatan angin.

1.3. Batasan Masalah
Batasan masalah yang ada pada penelitian ini adalah :
1. Jumlah sudu kincir angin “MAGWIND” yang digunakan adalah 2 sudu.
2. Tinggi kincirangin “MAGWIND” 20 cm dengan diameter 40 cm.
3. Beban pengujian menggunakan rem.
4. Penelitian dilakukan pada terowongan angin yang ada di Laboratorim
Konversi Energi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Membuat kincir angin “MAGWIND” dengan 2 sudu.
2. Mengetahui Daya dan Efisiensi kincir angin “MAGWIND” dengan 2 sudu.

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

sumber

informasi

mengenai

unjuk

kerja

kincir

angin

“MAGWIND”
2. Memberi manfaat bagi teknologi energi terbarukan khususnya energi angin
yang ada di Indonesia.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4

3. Memberi solusi sebagai pembangkit tenaga listrik yang dapat diterapkan
pada daerah pemukiman penduduk.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II
DASAR TEORI

2.1. Konsep Dasar Angin

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

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

5

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
6

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

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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
7

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

a.Kincir angin American WindMill.

b. Kincir angin Dutch four arm.

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

2.2.2. Kincir Angin Poros Vertikal
Kincir angin poros vertikal atau Vertical Axis Wind Turbin (VAWT) adalah
jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah angin. Dengan
kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah mata
angin.
Pada kincir angin poros vertikal memiliki kelebihan, di antaranya adalah :
1. Tidak mengubah posisi jika arah angin berubah.
2. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
8

3. Dapat bekerja pada putaran rendah.
4. Tidak membutuhkan kontruksi menara yang besar.
5. Biaya pemasangan lebih murah.
Kelemahan yang dimiliki oleh kincir angin poros vertikal adalah :
1. Penempatan yang berada di ketinggian yang rendah maka tingkat
keamanannya rendah karena membahayakan keselamatan lingkungan di
sekitarnya.
2. Karena memiliki torsi awal yang rendah, diperlukan energi yang besar
untuk mulai berputar.
3. Dari konstruksinya berat poros dan sudu yang bertumpu pada bantalan
merupakan beban tambahan.
4. Lebih banyak membutuhkan material.
5. Bekerja pada putaran rendah, sehingga energi listrik yang dihasilkan
kecil.

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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
9

a. Kincir angin Darreus

b. Kincir angin Savonius

Gambar 2.2. Kincir Angin Poros Vertikal (Sumber
::http://wikipedia.org/Kincir_angin.)
2.3 Kincir angin “MAGWIND”
Kincir angin “MAGWIND” merupakan salah satu jenis kincir angin poros
vertikal yang pada umumnya mempunyai 3 sudu, 4 sudu, ataupun banyak sudu.
Kincir jenis ini memiliki torsi yang besar pada putaran rendah, Kincir angin ini
mempunyai beberapa kelebihan.
Kelebihan kincir angin MAGWIND :
•

Tidak memerlukan struktur menara yang besar

•

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

•

Mampu menerima dari segala arah angin.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
10

Gambar 2.3. Penempatan kincir angin “MAGWIND”

2.4. Putaran Pada Kincir
Angin sebagai penggerak rotor pada kincir angin yang bertujuan untuk
menghasilkan tenaga. Hal ini terlihat dengan adanya gaya yang diberikan angin
kepada kincir. Yaitu obyek yang bergerak searah dengan angin, akan
menghasilkan gaya yang disebut gaya seret atau “drag”. Seperti ditunjukan pada
Gambar 2.3. berikut :
ARAH PUTARAN

DOWN WIND

UP WIND

ARAH ANGIN

Gambar 2.4. Arah putaran angin
Cara kerja pada kincir angin “MAGWIND” yaitu dengan mengkonversikan
energi angin menjadi energi mekanis dalam bentuk gaya dorong “drag force”.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
11

Salah satu sudu (downwind) mengambil energi angin dan sebagian sudu lagi
(upwind) melawan angin. Besarnya torsi pada rotor dan kecepatan rotor (rpm)
tergantung pada selisih “drag force” sudu upwind dan sudu downwind.
Terkait dengan sumber daya angin, kincir angin dengan sudu banyak seperti
“MAGWIND” lebih cocok diterapkan diwilayah dengan potensi energi angin
rendah karena rated wind speed dapat tercapai pada putaran rendah dan kecepatan
angin tidak terlalu tinggi. sedangkan kincir angin dengan sudu sedikit tidak akan
beroperasi secara efisien pada daerah yang memiliki kecepatan angin rendah.

2.5. Energi Angin (Pin)
Energi angin adalah energi yang dimiliki oleh angin karena kecepatannya,
yang merupakan suatu bentuk energi kinetik. Sehingga dapat ditulis
persamaan 1:

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

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

:

EK

: Energi kinetik (Joule),

m

: Massa (Kg),

v

: Kecepatan angin (m/s),

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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
12

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

:

Pin

: Daya yang tersedia pada angin (watt)

m

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

v

: Kecepatan angin (m/s),

Massa udara (ρ) yang mengalir per satuan waktu adalah

m = ρ. A . v

dengan

ρ

A

................................................................................ (3)

:

: Massa jenis udara (Kg/m3),
: Luasan penampang kincir (m2),

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

Pin = 0,5 . ρ . A . v3

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

Dalam penggunaannya dapat disederhanakan dengan mengansumsikan massa

jenis udara (ρ) = 1,2 Kg/m3, maka diperoleh persamaan daya pada angin :

Pin = 0,6 . A . v3

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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13

2.6. Torsi Kincir
Gaya yang bekerja pada poros dihasilkan oleh gaya dorong pada sudu kincir
yang dikurangi dengan gaya hambat (gaya yang berlawanan arah). Gaya dorong
ini memiliki jarak terhadap sumbu poros kincir yang berputar. Dengan
mengkalikan keduannya maka akan menghasilkan torsi (T).
Untuk perhitungan Torsi dapat dituliskan dengan persamaan berikut :

T =F.
dengan

F

................................................................................ (6)
:
: Gaya pembebanan, (N)
: Panjang lengan torsi, (m)

2.7. Daya Yang Dihasilkan Kincir (Pout)
Daya yang dihasilkan kincir (Pout) adalah daya yang dihasilkan kincir akibat
adanya angin yang melintasi sudu kincir. Sehingga daya kincir yang dihasilkan
oleh gerakkan melingkar kincir dapat dituliskan dengan persamaan berikut :

Pout = T . ω

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

dengan

:

Pout

: Daya yang dihasilkan, (watt)

T

: Torsi, (N.m)

ω

: Kecepatan sudut, (rad/sec)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
14

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

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

dengan

n

:
: Kecepatan putar kincir, (rpm)

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

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

:

r

:Jari-jari kincir, (m)

n

: Kecepatan putar kincir, (rpm)

v

: Kecepatan angin, (m/s)

2.10. Koefisien Daya (Efisiensi) Pada Kincir
Daya angin yang ideal untuk dapat dimanfaatkan kincir angin adalah 59%
dari daya yang disediakan angin. Sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 2.4

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
15

Ideal Propeller

High Speed
Propeller

Savonius
American
multiblade

Darrieus

Dutch
Four Arm

Gambar 2.5. Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) Dengan Tip
Speed Ratio (tsr) Dari Beberapa Jenis Kincir.

Koefisien daya (Power Coefficient/Cp) adalah bilangan tak berdimensi yang
menunjukkan perbandingan antara daya yang tersedia (Pin) dengan daya yang
dihasilkan oleh kincir (Pout). Sehingga Cp dapat dirumuskan :
................................................................ (10)

dengan

:

Pout

: Daya yang dihasilkan kincir, (watt)

Pin

: Daya yang tersedia, (watt)

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB III
METODE PENELITIAN
3.1.

Diagram Alir Penelitian

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

Mulai
Perancangan Kincir Angin ”MAGWIND”

Pembuatan Kincir Angin Poros Vertikal dengan Jumlah Sudu 2

Pengambilan Data n, v, dan F

Variasi posisi wind tunnel dengan blower

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

Pembahasan dan Pembuatan Laporan

Selesai
Gambar 3.1. Diagram Alir Langkah–langkah Penelitian

16

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
17

3.2. Waktu Dan Tempat Penelitian
Proses pembuatan kincir, pengambilan data, dan penelitian dimulai pada
semester genap tahun ajaran 2012/2013 di Laboratorium Konversi Energi Jurusan
Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3.3. Peralatan Dan Bahan Penelitian
Model kincir angin ”MAGWIND” ditunjukkan pada gambar 3.2.

Gambar 3.2.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
18

Kincir angin pada konstruksi diatas memiliki beberapa bagian penting, yaitu :
1. Sudu
Sudu kincir untuk kincir angin plat datar terbuat dari plat aluminium yang
digunakan untuk menangkap angin yang melintasi kincir. Untuk lebih jelasnya
dapat dilihat pada Gambar 3.4.

2. Penyangga Kincir
Penyangga kincir terbuat dari balok kayu. Bagian ini berfungsi untuk
menopang system pembebanan beserta kincir. Proses pembuatan dengan cara
dipaku untuk menguatkan sambungan antar balok kayu, seperti ditunjukkan pada
Gambar 3.5

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
19

Gambar 3.5.Penyangga Kincir
3. Sistem Pembebanan
Sistem pembebanan yang dipakai adalah sistem pengereman pada sepeda
tromol. Sistem ini menggunakan kampas rem yang berbentuk lingkaran dan
terpasang didalam rumah tromolnya. Sistem ini dapat disetting dengan
menggunakan sepasang baut yang berfungsi untuk mengatur kerapatan kampas
rem dengan poros tromol. Sedangkan untuk pembebanan digunakan baut untuk
memvariasikan beban, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7.

Baut pembebanan

Baut Adjuster

Gambar 3.6. Sistem pembebanan

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
20

Dalam pengambilan data digunakan beberapa peralatan penunjang,
diantaranya :
1. Terowongan Angin
Terowongan angin atau wind tunnel adalah sebuah lorong berukuran 1,2
m × 1,2 m × 2,4 m yang berfungsi sebagai tempat dimana angin bergerak
dengan kecepatan tertentu sekaligus merupakan tempat pengujian kincir
angin, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7. Di dalam lorong udara
tekanannya dibuat lebih rendah dari tekanan lingkungan sekitar, tujuannya
agar udara bergerak dengan kecepatan tertentu. Kecepatan angin dapat diatur
dengan cara mengatur jarak antara wind tunnel dan blower sesuai keinginan.

Gambar 3.7. Terowongan Angin atau Wind Tunnel
2. Blower
Blower adalah alat yang digunakan untuk menurunkan tekanan di dalam
terowongan angin sehingga angin dapat berhembus dengan kecepatan
tertentu. Blower digerakkan oleh motor listrik berdaya 5,5 kW, sebagai

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
21

transmisinya menggunakan sabuk dan puli, seperti ditunjukkan pada Gambar
3.8.

Gambar 3.8. Blower
3. Tachometer
Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur putaran poros
kincir angin sebagai data yang dibutuhkan. Jenis tachometer yang digunakan
adalah digital light tachometer, prinsip kerjanya berdasarkan pantulan yang
diterima sensor dari reflektor, reflektor ini berupa alumunium foil atau benda
warna yang dapat memantulkan cahaya dan dipasang pada poros, seperti
ditunjukkan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9. Tachometer

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
22

4. Anemometer
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan
angin sesuai dengan data yang dibutuhkan. Anemometer diletakkan didepan
terowongan angin. Alat ini terdiri dari dua komponen utama, yaitu sensor
elektrik yang diletakkan di depan terowongan angin dan modul digital yang
menerjemahkan data dari sensor kemudian ditampilkan pada layar digital,
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10. Anemometer
5. Neraca Pegas
Neraca pegas digunakan untuk mengukur gaya pengimbang torsi kincir
angin saat kincir berputar. Neraca pegas dihubungkan pada lengan ayun
dengan panjang lengan yang telah ditentukan, seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 3.11.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
23

Gambar 3.11. Neraca Pegas
3.4.

Variabel Penelitian

Variabel penelitian yang digunakan adalah :
1. Variasi kecepatan angin dilakukan dengan 4 variasi.
2. Variasi bentuk sudu (berlubang dan tanpa lubang)

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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
24

3.5.

Langkah Percobaan

Pengambilan data kecepatan angin, beban, dan kecepatan putar kincir
dilakukan secara bersama-sama. Hal pertama yang dilakukan adalah memasang
kincir angin pada terowongan angin. Selanjutnya untuk pengambilan data
memerlukan proses sebagai berikut :
1. Memasang neraca pegas serta pengaitnya pada tempat yang sudah
ditentukan.
2. Memasang tali pengait pada neraca pegas yang dihubungkan dengan
sistem pembebanan, seperti pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12. Tali pengait beban

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
25

3. Memasang anemometer pada bagian depan terowongan angin, seperti pada
Gambar 3.12.

Gambar 3.12. Penyangga anemometer

4. Menempatkan tachometer pada tempatnya.
5. Blower siap untuk dihidupkan.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
26

6. Pengaturan kecepatan angin dilakukan dengan cara menggeser blower
dengan troli yang sudah diberi tanda sehingga jarak celah antara blower
dengan terowongan angin dapat disesuaikan.
7. Setelah mendapat kecepatan angin yang konstan pengambilan data dapat
dimulai dari pembacaan kecepatan putar kincir, besar torsi, dan kecepatan
angin.
8. Ulangi langkah 4 sampai 7 sampai variasi posisi ke empat.

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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Hasil Percobaan
Data hasil percobaan ditampilkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1. Data percobaan kincir 2 sudu (TANPA LUBANG)
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
28
29
30
31
32
33

Posisi

1

2

3

4

v(m/s)
8.87
8.84
8.70
8.76
8.82
8.68
8.75
8.60
8.57
7.59
7.45
7.45
7.27
7.37
7.44
7.30
7.21
7.17
6.45
6.47
6.34
6.51
6.49
6.37
6.41
6.43
6.39
5.57
5.47
5.44
5.40
5.40
5.44

27

n(rpm)
300.4
288.9
282.1
241.6
221.1
266.1
159.4
117.6
0
293.6
269.9
229.2
220.5
183.5
161.2
129.6
137.6
0
221.2
218.5
180.2
150.3
120.6
94.46
80.10
70.16
0
159.4
144.2
136.0
90.10
55.67
0

F(N)
0.00
1.00
1.10
1.30
1.50
1.70
1.80
2.10
2.50
0.00
0.59
0.85
0.90
1.10
1.21
1.35
1.40
1.50
0.00
0.20
0.30
0.45
0.55
0.70
0.80
0.90
1.00
0.00
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
28

Tabel 4.1. Data percobaan kincir 2 sudu. (DENGAN LUBANG)

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
28
29
30
31
32
33

Posisi

1

2

3

4

v(m/s)

n(rpm)

F(N)

8.90
8.90
8.84
8.82
8.73
8.69
8.73
8.60
8.51
7.70
7.49
7.45
7.43
7.47
7.42
7.33
7.34
7.27
6.89
6.80
6.78
6.72
6.78
6.69
6.40
6.23
6.30
5.72
5.67
5.59
5.57
5.48
5.50

275.6
269.7
260.4
238.8
237.3
221.0
200.9
116.0
0
219.9
189.8
185.0
169.8
162.7
144.8
98.17
84.00
0
157.0
139.4
129.8
128.5
111.3
90.79
84.23
53.17
0
99.42
90.18
88.98
78.10
68.32
0

0.00
0.30
0.60
0.70
0.80
0.90
1.10
1.50
1.80
0.00
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.80
0.90
1.30
0.00
0.20
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.70
0.80
0.00
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
29

4.2. Pengolahan Data Dan Perhitungan
Contoh perhitungan untuk kincir angin bersudu 2 pada Tabel 4.1. pada baris
kedua dengan kondisi kincir bergerak dan jarak antara blower dengan terowongan
pada posisi 1 (rapat). Perhitungan yang dilakukan untuk mengetahui besarnya
daya angin (Pin), daya kincir (Pout), Tip Speed Ratio (tsr) dan koefisien daya kincir
(Cp).

4.2.1. Perhitungan Daya Angin (Pin)
Besar daya yang tersedia pada angin pada kincir angin dengan luasan frontal
A= 700 m2 dan kecepatan angin 8,84 m/s, maka daya angin dapat dicari dengan
menggunakan persamaan 5 :
Pin = 0,6 . A . v3
= 0,6 . 700 m2 . (8,84 m/s)3
= 48,01 watt
Jadi daya yang tersedia pada angin adalah 48,01 watt

4.2.2.

Perhitungan Daya Kincir (Pout)

Untuk mendapatkan daya yang dihasilkan oleh kincir, dapat menggunakan
persamaan 6, namun untuk mendapatkan daya kincir sebelumnya harus
mengetahui kecepatan sudut dan torsi kincir, maka untuk itu perlu dicari terlebih
dahulu dengan menggunakan persamaan 8 dan 7:

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
30

= 34,08 rad/sec
Maka kecepatan sudut yang didapatkan adalah 34,08 rad/sec
Untuk mencari besar torsi yang terjadi pada kincir, maka dapat
menggunakkan persamaan 7. Sehingga torsi yang didapat adalah :
T=F.
= 0,1 N . 0,11 m
= 0,01 N.m

Sehingga torsi yang didapatkan adalah 0,01 N.m

Dengan kecepatan sudut 34,08 rad/sec dan torsi 0,01 N.m, maka daya yang
dihasilkan oleh kincir adalah :
Pout = T . ω
= 0,01 N.m . 34,08 rad/sec
= 0,34 watt
Sehingga daya yang dihasilkan oleh kincir adalah 0,34 watt.

4.2.3. Perhitungan Tip Speed Ratio (tsr)
Dengan memgetahui kecepatan putar kincir 288,9 rpm dan kecepatan angin
8,84 m/s, maka tsr dapat dicari dengan menggunakan persamaan 9 :

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
31

= 1,10
Sehingga tsr yang didapatkan adalah 1,10

4.2.4. Perhitungan Koefisien Daya Kincir (Cp)
Dengan mengetahui daya yang dihasilkan oleh angin 99,79 watt dan daya
yang dihasilkan oleh kincir 3712,8 watt, maka koefisien daya kincir dapat dicari
dengan menggunakan persamaan 10 :

= 0,70 %
Maka Cp yang dihasilkan adalah 0,70 %

4.3. Hasil Perhitungan
Dari percobaan yang telah dilakukan dengan mengatur kelonggaran blower
dan terowongan, maka data yang didapatkan ditampilkan pada Tabel 4.2 sampai
dengan Tabel 4.5.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
32

Tabel 4.2. Hasil perhitungan untuk kecepatan 1, sudu tanpa lubang

No
1
2
3
4
5
6
7
8
9

v(m/s)
8.87
8.84
8.7
8.76
8.82
8.68
8.75
8.6
8.57

n(rpm)
300.4
288.9
282.1
241.6
221.1
266.1
159.4
117.6
0

F(N)
0
1
1.1
1.3
1.5
1.7
1.8
2.1
2.5

p in
29.31
29.01
27.66
28.23
28.82
27.47
28.14
26.71
26.44

torsi
0
0,11
0,121
0,143
0,165
0,187
0,198
0,231
0,275

p out
0
3.33
3.57
3.62
3.82
5.21
3.3
2.84
0

tsr
62,03
59,86
59,39
50,52
45,92
56,15
33,37
25,05
0

cp
0
11.46
12.92
12.81
13.25
18.96
11.74
10.64
0

Tabel 4.3. Hasil perhitungan untuk kecepatan 2, sudu tanpa lubang

No
1
2
3
4
5
6
7
8
9

v(m/s)
7.59
7.45
7.45
7.27
7.37
7.44
7.3
7.21
7.17

n(rpm)
293.6
269.9
229.2
220.5
183.5
161.2
129.6
137.6
0

F(N)
0
0.59
0.85
0.9
1.1
1.21
1.35
1.4
1.5

p in
18.36
17.37
17.37
16.14
16.81
17.30
16.34
15.74
15.48

torsi
0
0,06
0,09
0,10
0,12
0,13
0,15
0,15
0,17

p out
0
1.83
2.24
2.28
2.32
2.25
2.01
2.22
0

tsr
70,85
66,36
56,35
55,55
45,61
39,69
32,52
34,96
0

cp
0
10.56
12.92
14.16
13.82
12.98
12.33
14.09
0

Tabel 4.4. Hasil perhitungan untuk kecepatan 3, sudu tanpa lubang

no
1
2
3
4
5
6
7
8
9

v(m/s)
6.45
6.47
6.34
6.51
6.49
6.37
6.41
6.43
6.39

n(rpm)
221.2
218.5
180.2
150.3
120.6
94.46
80.1
70.16
0

F(N)
0
0.2
0.3
0.45
0.55
0.7
0.8
0.9
1

p in
11.27
11.38
10.70
11.59
11.48
10.86
11.06
11.17
10.96

torsi
0
0,02
0,03
0,05
0,06
0,08
0,09
0,10
0,11

p out
0
0.5
0.62
0.78
0.76
0.76
0.74
0.73
0

tsr
62,82
61,86
52,06
42,29
34,04
27,16
22,89
19,99
0

cp
0
4.42
5.82
6.72
6.65
7.01
6.67
6.51
0

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
33

Tabel 4.5. Hasil perhitungan untuk kecepatan 4, sudu tanpa lubang

no

v(m/s) n(rpm)

F(N)

1

5.57

159.4

0

2

5.47

144.2

0.2

3

5.44

136

0.3

4

5.4

90.1

0.4

5

5.4

55.67

0.5

6

5.44

0

0.6

p in
7.26
6.87
6.76
6.61
6.61
6.76

torsi
0
0,02
0,03
0,04
0,06
0,07

p out
0
0.33
0.47
0.41
0.32
0

tsr
52,42
48,29
45,79
30,56
18,88
0

cp
0
4.83
6.95
6.27
4.85
0

Tabel 4.6. Hasil perhitungan untuk kecepatan 1, sudu dengan lubang

no
1
2
3
4
5
6
7
8
9

v(m/s)
8.9
8.9
8.84
8.82
8.73
8.69
8.73
8.6
8.51

n(rpm)
275.6
269.7
260.4
238.8
237.3
221
200.9
116
0

F(N)
0
0.3
0.6
0.7
0.8
0.9
1.1
1.5
1.8

p in
29.61
29.61
29.01
28.82
27.94
27.56
27.94
26.71
25.88

torsi
0
0,03
0,07
0,08
0,09
0,10
0,12
0,17
0,20

p out
0
0.93
1.8
1.92
2.19
2.29
2.54
2
0

tsr
56,72
55,51
53,96
49,59
49,79
46,58
42,15
24,71
0

cp
0
3.15
6.2
6.68
7.82
8.31
9.11
7.5
0

Tabel 4.7. Hasil perhitungan untuk kecepatan 2, sudu dengan lubang

no
1
2
3
4
5
6
7
8
9

v(m/s)
7.7
7.49
7.45
7.43
7.47
7.42
7.33
7.34
7.27

n(rpm)
219.9
189.8
185
169.8
162.7
144.8
98.17
84
0

F(N)
0
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
0.9
1.3

p in
19.17
17.65
17.37
17.23
17.51
17.16
16.54
16.61
16.14

torsi
0
0,02
0,03
0,04
0,06
0,07
0,09
0,10
0,14

p out
0
0.44
0.64
0.78
0.94
1
0.9
0.87
0

tsr
52,31
46,42
45,48
41,86
39,89
35,74
24,53
20,96
0

cp
0
2.48
3.68
4.54
5.35
5.83
5.47
5.24
0

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
34

Tabel 4.8. Hasil perhitungan untuk kecepatan 3, sudu dengan lubang

no
1
2
3
4
5
6
7
8
9

v(m/s)
6.89
6.8
6.78
6.72
6.78
6.69
6.4
6.23
6.3

n(rpm)
157
139.4
129.8
128.5
111.3
90.79
84.23
53.17
0

F(N)
0
0.2
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.7
0.8

p in
13.74
13.21
13.09
12.75
13.09
12.58
11.01
10.16
10.50

torsi
0
0,02
0,03
0,04
0,04
0,05
0,06
0,08
0,09

p out
0
0.32
0.45
0.52
0.51
0.47
0.48
0.43
0

tsr
41,74
37,55
35,07
35,03
30,07
24,86
24,11
15,63
0

cp
0
2.43
3.42
4.06
3.92
3.74
4.4
4.22
0

Tabel 4.9. Hasil perhitungan untuk kecepatan 4, sudu dengan lubang

no
1
2
3
4
5
6

v(m/s)
5.72
5.67
5.59
5.57
5.48
5.5

n(rpm)
99.42
90.18
88.98
78.1
68.32
0

F(N)
0
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6

p in
7.86
7.66
7.34
7.26
6.91
6.99

torsi
0
0,02
0,03
0,04
0,06
0,07

p out
0
0.21
0.31
0.36
0.39
0

tsr
31,84
29,13
29,16
25,68
22,84
0

cp
0
2.71
4.19
4.96
5.69
0

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
35

4.4. Grafik Hasil Penelitian Sudu Tanpa Lubang
Dari data yang telah diperoleh, kemudian diolah kembali kedalam bentuk grafik untuk
mengetahui hubungan antara Pout (Watt) dengan Torsi (N.m)

Gambar 4.1. Grafik hubungan antara Pout dengan Torsi
Seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.1. dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada
kecepatan angin rata rata 8,84 m/s kincir angin menghasilkan daya kincir sebesar 5.21 watt.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
36

Dari data yang telah diperoleh, kemudian diolah kembali kedalam bentuk grafik untuk
mengetahui hubungan antara Kecepatan putar kincir (rpm) dengan Torsi (N.m)

Gambar 4.2. Grafik hubungan antara rpm dengan torsi
Seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.2. dari grafik tersebut hubungan antara torsi dan
kecepatan putar kincir membentuk kurva linear. Kecepatan putar tertinggi 300 rpm dalam kondisi
tanpa beban

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
37

Dari data yang telah diperoleh, kemudian diolah kembali kedalam bentuk grafik untuk
mengetahui hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan tsr

Gambar 4.3. Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (tsr)
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3. dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada
kecepatan angin 8,84 m/s kincir angin menghasilkan koefesien daya maksimum 18,96 % dan
menghasilkan tsr 56,15

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
38

4.5. Grafik Hasil Perhitungan (DENGAN LUBANG)
Dari data yang telah diperoleh, kemudian diolah kembali kedalam bentuk grafik untuk
mengetahui hubungan antara Pout (Watt) dengan Torsi (N.m)

Gambar 4.4. Grafik hubungan antara Pout dengan Torsi
Seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.4. dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada
kecepatan angin rata rata 8,73 m/s kincir angin menghasilkan daya kincir sebesar 2,54 watt.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
39

Dari data yang telah diperoleh, kemudian diolah kembali kedalam bentuk grafik untuk
mengetahui hubungan antara Kecepatan putar kincir (rpm) dengan Torsi (N.m)

Gambar 4.5. Grafik hubungan antara rpm dengan torsi
Seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.5. dari grafik tersebut hubungan antara torsi dan
kecepatan putar kincir membentuk kurva linear. Kecepatan putar tertinggi 275 rpm dalam kondisi
tanpa beban

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
40

Dari data yang telah diperoleh, kemudian diolah kembali kedalam bentuk grafik untuk
mengetahui hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan tsr

Gambar 4.6. Grafik hubungan antara koefisien daya (Cp) dengan tip speed ratio (tsr)
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6. dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada
kecepatan angin 8,84 m/s kincir angin menghasilkan koefesien daya maksimum 9,11 % dan
menghasilkan tsr 42,15

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB V
PENUTUP
5.1

Kesimpulan
Dari pengujian model kincir angin ”MAGWIND” yang telah
dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Telah berhasil dibuat model kincir angin ”MAGWIND” dengan
jumlah sudu 2.
2. Koefisien daya maksimal yang dihasilkan kincir angin ( tanpa
lubang) adalah sebesar 18,96 % dengan nilai tsr 56,15
3. Koefisien daya maksimal yang dihasilkan kincir angin (dengan
lubang) adalah sebesar 9,11 % dengan nilai tsr 42,15

5.2

Saran
Adapun saran untuk pihak yang akan mengembangkan penelitian pada
bidang ini adalah :
1. Untuk mendapatkan daya maksimal pada kincir dibutuhkan
kecepatan angin yang besar dengan keadaan yang stabil.
2. Sebaiknya dilakukan pengambilan data lebih banyak, agar
mendapatkan hasil yang maksimal.
3. Pada saat percobaan dimulai alat – alat yang digunakan harus
berfungsi sebagaimana mestinya.

41

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
42

4. Untuk lebih meningkatkan kinerja kincir angin perlu dilakukan
pengembangan lebih lanjut dengan memvariasikan jumlah sudu
dan kelengkungan sudu.
5. Penambahan alat bantu untuk pengukuran kecepatan putaran kincir
didalam terowongan angin.
6. Poros yang digunakan sebaiknya terbuat dari bahan yang ringan
dan tidak mudah oleng poda saat kincir berputar.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
43

DAFTAR PUSTAKA

Anwar, M. S.2008. Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Pada Stasiun Pengisian Accu Mobil Listrik, Tugas Akhir,
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Institute Teknologi
Sepuluh November Surabaya, Surabaya.
Betz, A.1966. Introduction to the Theory of Flow Machines. (D. G. Randall, Trans.)
Oxford: Pergamon Press.
Burton, T., Sharpe, D. 2001. Wind Energi Handbook. England.

Daryanto, T. 2012, Energi Terbarukan, http://www.Kompas.com Diakses : Tanggal
22 April 2012.
Daryanto,Y. 2007, Kajian Potensi angin UntukPembangkit Listrik Tenaga Bayu.
Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, 2005. Pengelolaan
Energi Nasional.

Johnson, G.L. 2006. Wind Energy System. Manhattan. Diakses : Tanggal 12 Agustus
2011.
Mulyani, 2008. Kajian Potensi Angin Indonesia. Central Library Institute
Technology Bandung.
Okbrianto,

C.2009.Yogyakarta.Unjuk Kerja
Tingkat,Tugas
Akhir,Teknik
Dharma,Yogyakarta..

Kincir Angin Savonius Dua
Mesin,Universitas
Sanata

Sastrowijoyo, F. 2008. Permasalahan Yang Sering Terjadi Pada Sistem Wind
Turbine di Indonesia. Alamat web: http://konversi.wordpress.com.
Diakses : Tanggal 22 Februari 2012.
Sutrisna, F. K. 2011. Prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga Angin. Alamat web :
http://indone5ia.wordpress.com. Diakses : Tanggal 10 April 2012.