Wind turbine design Di Indonesia

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Dewasa ini penggunaan energi listrik diperlukan sekali oleh masyarakat
yang sudah maju maupun yang sedang berkembang dalam skala yang besar, namun
diusahakann dengan biaya yang serendah mungkin. Di Indonesia sendiri energi
alternatif tersedia banyak sekali untuk menghasilkan energi listrik. Salah satu contoh
energi alternatif yang dapat dipilih adalah angin, karena angin terdapat dimanamana sehingga mudah didapat serta tidak terlalu membutuhkan biaya yang besar.
Beberapa wilayah di Indonesia disinyalir dapat berkontribusi besar terhadap
penggunaan

pembangkit

listrik

tenaga

bayu/angin

(PLTB).

PLTB

perlu

dikembangkan terutama daerah pantai atau laut, yang memiliki kecepatan angin
yang stabil. Energi angin dapat dimanfaatkan dengan menggunakan kincir angin
atau wind turbine.
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. Sementara tingginya
kebutuhan migas tidak diimbangi oleh kapasitas produksinya menyebabkan
kelangkaan sehingga di hampir semua negara berpacu untuk membangkitkan energi
dari sumber-sumber energi baru dan terbarukan. (DESDM, 2005)
Indonesia adalah negara yang memiliki sumber daya energi yang sangat
melimpah, salah satunya adalah sumber energi angin. Indonesia yang merupakan
negara kepulauan dan salah satu Negara yang terletak di garis khatulistiwa
merupakan faktor, bahwa Indonesia memiliki potensi energi angin yang melimpah.
Pada dasarnya angin terjadi karena ada perbedaan suhu antara udara panas dan udara

dingin. Di daerah katulistiwa, udaranya menjadi panas mengembang dan menjadi
ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah yang lebih dingin. Sebaliknya daerah
kutub yang dingin, udara menjadi dingin dan turun ke bawah. Dengan demikian
terjadi perputaran udara berupa perpindahan udara dari kutub utara ke garis
katulistiwa menyusuri permukaan bumi dan sebaliknya suatu perpindahan udara dari
garis katulistiwa kembali ke kutub utara, melalui lapisan udara yang lebih tinggi.
Potensi energi angin di Indonesia cukup memadai, karena kecepatan angin rata-rata
berkisar 3,5 - 7 m/s. Hasil pemetaan Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional
Laporan Tugas Perancangan

1

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
(LAPAN) pada 120 lokasi menunjukkan, beberapa wilayah memiliki kecepatan
angin di atas 5 m/detik, masing-masing Nusa Tenggara Timur, Nusa Tenggara
Barat, Sulawesi Selatan, dan Pantai Selatan Jawa.
Tabel 1.1 Pengelompokkan potensi energi angin, pemanfaatan dan lokasi potensial
KELAS
Skala Kecil
Skala

Menengah
Skala Besar

Kec. Angin
(m/s)
2,5 – 4,0

Daya Spesifik
(W/m2)
< 75

Kapasitas
(kW)
s/d 10

4,0 – 5,0

75 – 150

10 – 100

>150

>100

> 5,0

Lokasi
Jawa, NTB, NTT,
Maluku, Sulawesi
NTB, NTT, Sulsel,
Sultra
Sulsel, NTB, NTT,
Panta Selatan Jawa

(LAPAN, 2005)
Cara kerjanya adalah ketika angin berhembus angin akan menbuat rotor
berputar karena efek dari bentuk penampang rotor yang berbentuk foil. Kemudian
poros rotor tersebut tersambung dengan poros generator. Karena energi listrik tidak
dapat dihasilkan secara langsung oleh alam maka untuk memanfaatkan angin ini

diperlukan sebuah alat yang bekerja mengkonversikan energi mekanik angin
menjadi energi listrik. Alat yang dapat digunakan adalah kincir angin (wind
turbine). Kincir angin ini akan menagkap energi angin dan menggerakan generator
yang nantinya akan menhasilkan energi listrik. Kincir angin yang akan kami rancang
adalah kincir angin dengan poros vertikal dengan jenis Savonius dan jenis Giromill.
Sebuah kincir angin dapat ditingkatkan efisisensinya untuk mendapatkan koefisien
daya yang maksimal.
Koefisien daya yang maksimal ini akan meningkatkan jumlah daya (watt)
yang dihasilkan sehingga untuk menghasilkan daya tertentu cukup dengan
menambah atau mengurangi jumlah sudu pada kincir angin.
1.2 Tujuan
Tujuan dilakuakan perancangan kincir angin (wind turbine) ini adalah sebagai
berikut:
a. Sebagai pemenuh mata kuliah tugas perancagan
b. Untuk meningkatkan dan mengembangkan kreatifitas mahasiswa dalam bidang
ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK)
c. Untuk memperkenalkan energi alternatif kepada masyarakat di Indonesia
d. Memahami koefisien daya yang dihasilkan kincir
e. Mengetahui perbandingan daya yang dihasilkan oleh kincir dengan variasi jenis
sudu pada vertical wind turbine.

Laporan Tugas Perancangan

2

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
f. Mengetahui daya yang dihasilkan dari dua buah kincir angin sumbu vertikal
dengan jenis yang berbeda.
1.3 Metodologi Perancangan

Studi Literatur

Perencanaan Mekanisme Gerak

Pengukuran dimensi pabrikan seperti generator bearing,
dan rotor

Penggambaran komponen-komponen pada Inventor / Solid
Works dan diasembling

Verivikasi mekanisme gerak
dan komponen apakah
bermasalah dengan model
nyata

No

Ya

Melakukan Pengujian

Selesai
Gambar 1.1 Diagram Alir Metodologi perancangan

Laporan Tugas Perancangan

3

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
1.4 Sistematika Penulisan

Laporan tugas perancangan ini dibagi menjadi 5 bab. Bab pertama berisi tentang
pendahuluan yang menjelaskan perihal dilaksanakanya tugas perancangan ini meliputi
latar belakang masalah, tujuan dilaksanakan perencanaan kincir angin, metodologi
penulisan yang digunakan serta sistematika penulisan yang kami gunakan.
Bab kedua berisi mengenai dasar teori yaitu menjelaskan mengenai teori yang
berkaitan dengan vertical wind tubine terutama jenis Savonius dan jenis Giromill.
Bab ketiga berisi tentang proses perancangan. Di dalam bab tiga ini akan dijelaskan
proses perancangan mulai dari perhitungan sampai pada tahap penggambaran
komponen kincir angin dan penggabungan (assembling).
Bab ke empat berisi tentang pembahasan dan hasil pengujian vertical wind turbine
jenis Savonius dan jenis Giromill.
Bab ke lima berisi tentang penutup yaitu menbahas mengenai kesimpulan dari
perencanaan vertical wind turbine.

Laporan Tugas Perancangan

4

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
BAB II

DASAR TEORI
2.1

Definisi Angin
Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan
juga karena adanya perbedaan tekanan udara disekitarnya. Angin bergerak dari
tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan rendah. Apabila dipanaskan, udara
memuai. Udara yang telah memui menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal
ini terjadi, tekanan udara turun karena udaranya berkurang. Udara dingin
disekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut
menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Diatas tanah udara menjadi panas lagi dan
naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini
dikarenakan konveksi.

Gambar 2.1 Foto satelit gerakan angin. (Wikipedia, 2015)
Tenaga angin menunjuk pada pengumpulan energi yang berguna dari angin.
Pada tahun 2005, kapasitas energi generator tenaga angin adalah 58.982 MW,
hasil tersebut kurang dari 1% pengguna listrik dunia. Meskipun masih berupa
sumber energi listrik minor dikebanyakan Negara, penghasil tenaga angin lebih
dari empat kali lipat antara 1999 dan 2005.

Kebanyakan tenaga angin modern dihasilkan dalam bentuk listrik dengan
mengubah rotasi dari pisau turbin menjadi arus listrik dengan menggunakan
generator listrik. Pada kincir angin energi angin digunakan untuk memutar
peralatan mekanik untuk melakukan kerja fisik, seperti menggiling atau
memompa air. Tenaga angin banyak jumlahnya, tidak habis-habis dan tersebar
luas dan bersih.

Laporan Tugas Perancangan

5

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN

Gambar 2.2 Peta energi angin di Indonesia
(http://energialternatif.wordpress.com)
2.2

Asal Energi Angin
Semua energi yang dapat diperbaharui dan bahkan energi pada bahan bakar
fosil, kecuali energi pasang surut dan panas bumi berasal dari matahari. Matahari

meradiasi 1,74 x 1.014 Kilowatt jam energi ke Bumi setiap jam. Dengan kata lain,
Bumi ini menerima daya 1,74 x 1.017 watt. Sekitar 1-2% dari energi tersebut
diubah menjadi energi angin. Jadi energi angin berjumlah 50-100 kali lebih
banyak daripada energi yang diubah menjadi biomassa oleh seluruh tumbuhan
yang ada di muka bumi.
Sebagaimana diketahui pada dasarnya angin terjadi karena ada perbedaan
temperatur atara udara panas dan udara dingin. Daerah sekitar katulistiwa yaitu
busur 00 adalah daerah yang mengalami pemanasan lebih banyak dari matahari
dibanding daerah lainnya di Bumi.
Daerah panas ditunjukkan dengan warna merah, oranye, dan kuning pada
gambar inframerah dari temperatur permukaan laut yang diambil dari satelit
NOAA-7 pada juli 1984. Udara panas lebih ringan daripada udara dingin dan akan
naik ke atas sampai mencapai ketinggian sekitar 10 km dan akan tersebar kearah
utara dan selatan.
Jika Bumi tidak berotasi pada sumbunya, maka udara akan tiba dikutub
utara dan selatan, turun ke permukaan lalu kembali ke katulistiwa. Udara yang
bergerak inilah yang merupakan energi yang dapat diperbaharui, yang dapat
digunakan untuk memutar turbin dan akhirnya menghasilkan listrik.

Laporan Tugas Perancangan

6

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
Tabel 2.1 Kondisi Angin

(http://www.kincirangin.info/pdf/kondisi-angin.pdf)
2.3

Definisi Turbin Angin
Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan
tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi
kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll.
Turbin angin terdahulu banyak digunakan di Denmark, Belanda, dan Negaranegara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan windmill.
Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan
listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan
menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. walaupun
sampai saat ini penggunaan turbin angin masih belum dapat menyaingi
pembangkit listrik konvensional (Co: PLTD, PLTU, dll), turbin angin masih lebih
dikembangkan oleh para ilmuan karena dalam waktu dekat manusia akan
dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui (Co:
batubara dan minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik.
Angin adalah salah satu bentuk energi yang tersedia di alam, Pembangkit
Listrik Tenaga Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik

Laporan Tugas Perancangan

7

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup
sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar
rotor pada generator dibelakang bagian turbin angin, sehingga akan menghasilkan
energi listrik. Energi listrik ini biasanya akan disimpan kedalam baterai sebelum
dapat dimanfaatkan. Secara sederhana sketsa kincir angin adalah sebagai berikut:

Gambar 2.3 Sketas Sederhana Kincir Angin
(http://2.bp.blogspot.com/2015/10/14/)
2.4 Jenis Turbin Angin
2.4.1 Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH)
Turbin angin sumbu horizontal (TASH) memiliki poros rotor utama dan
generator listrik di puncak menara. Turbin berukuran kecil diarahkan oleh sebuah
baling-baling angin (baling-baling cuaca) yang sederhana, sedangkan turbin
berukuran besar pada umumnya menggunakan sebuah sensor angin yang
digandengkan ke sebuah servo motor. Sebagian besar memiliki sebuah gearbox
yang mengubah perputaran kincir yang pelan menjadi lebih cepat berputar.
Karena sebuah menara menghasilkan turbulensi di belakangnya, turbin biasanya
diarahkan melawan arah anginnya menara. Bilah-bilah turbin dibuat kaku agar
mereka tidak terdorong menuju menara oleh angin berkecepatan tinggi. Sebagai
tambahan, bilah-bilah itu diletakkan di depan menara pada jarak tertentu dan
sedikit dimiringkan.
Karena turbulensi menyebabkan kerusakan struktur menara, dan realibilitas
begitu penting, sebagian besar TASH merupakan mesin upwind (melawan arah
angin). Meski memiliki permasalahan turbulensi, mesin downwind (menurut
jurusan angin) dibuat karena tidak memerlukan mekanisme tambahan agar mereka
tetap sejalan dengan angin, dan karena di saat angin berhembus sangat kencang,
bilah-bilahnya bisa ditekuk sehingga mengurangi wilayah tiupan mereka dan
dengan demikian juga mengurangi resintensi angin dari bilah-bilah itu.
Laporan Tugas Perancangan

8

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN

Gambar 2.4 Turbin Angin Sumbu Horizontal
(http://mudothink.blogspot.co.id/2015/03/pembangkit-listrik-energi-bayu.html)
Kelebihan Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH):
a. Dasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuat di
tempat-tempat yang memiliki geseran angin (perbedaan antara laju dan arah
angin) antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalam atmosfir bumi. Di
sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin
meningkat sebesar 20%.
Kelemahan Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH):
a. Menara yang tinggi serta bilah yang panjang sulit diangkut dan juga
memerlukan biaya besar untuk pemasangannya, bisa mencapai 20% dari
seluruh biaya peralatan turbin angin.
b. TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang yang sangat
tinggi dan mahal serta para operator yang tampil.
c. Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-bilah yang
berat, gearbox, dan generator.
d. TASH yang tinggi bisa memengaruhi radar airport.
e. Ukurannya yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan mengganggu
penampilan landskape.
f. Berbagai varian downwind menderita kerusakan struktur yang disebabkan oleh
turbulensi.
2.4.2 Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV)
Turbin angin sumbu vertikal / tegak memiliki poros (sumbu rotor) utama
yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin tidak harus
diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna di tempattempat yang arah anginnya sangat bervariasi. Vertical Axis Wind Turbine mampu
mendayagunakan angin dari berbagai arah.

Laporan Tugas Perancangan

9

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
Dengan sumbu yang vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di
dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses
untuk keperluan perawatan. Tapi ini menyebabkan sejumlah desain menghasilkan
tenaga putaran yang berdenyut. Drag (gaya yang menahan pergerakan sebuah
benda padat melalui fluida bisa saja tercipta pada saat kincir berputar.
Karena sulit dipasang di atas menara, turbin sumbu tegak sering dipasang
lebih dekat ke dasar tempat ia diletakkan seperti tanah atau puncak atap sebuah
bangunan. Kecepatan angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga
yang tersedia adalah energi angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah dan
obyek yang lain mampu menciptakan aliran yang bergolak (turbulen) yang bisa
menyebabkan berbagai permasalahan yang berkaitan dengan getaran, diantaranya
kebisingan dan bearing wear yang akan meningkatkan biaya pemeliharaan atau
mempersingkat umur turbin angin. Jika tinggi puncak atap yang dipasangi menara
turbin kira – kira 50% dari tinggi bangunan, ini merupakan titik optimal bagi
energi angin yang maksimal dan turbulensi angin yang minimal.
Turbin angin sumbu vertikal dalam menghasilkan energi listrik cenderung
lebih rendah bia dibandingkan dengan turbin angin bersumbu horizontal. Hal ini
terjadi karema secara teknis karakteristik coefisien daya (Cp) sudu dari turbin
angin datar pada umumnya lebih rendah dibandingkan jika menggunakan profil
sudu propeller. Dan pada kasus-kasus tertentu beberaoa turbin angin jenis ini tidak
dapat beroperasi sendiri, sehingga membutuhkan motor kecil untuk
menghidupkannya.
2.5

Jenis – Jenis Turbin Angin Sumbu Vertikal
Terdapat tiga jenis turbin angin bersumbu vertikal :
2.5.1 Savonius
Turbin angin poros tegak tipe savonius kebanyakan menggunakan sudu
tipe pelat lengkung. Berbagau model pelat lengkung untuk sudu tipe turbin
angin savonius telah banyak dikembangkan dan diujicobakan. Sejauh ini,
kapasitas turbin angin tipe savonius baru dikembangkan untuk skala 10
kilowatt. Untuk membuat prototype dengan kapasitas yang besar diperlukan
material yang lebih besar dibandingkan dengan tipe poros datar (horizontal
wind turbine). Namun kelebihannya, bahwa tipe turbin angin ini tidak
memerlukan sistem geeng (yaw system) dan dapat beroperasi pada lokasi
yang kondisi anginnya tidak laminar.

Laporan Tugas Perancangan

10

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN

Gambar 2.5 Turbin Angin Sumbu Vertikal Jenis Savonius
(http://mudothink.blogspot.co.id/2015/03/pembangkit-listrik-energi-bayu.html)
2.5.2 Darrieus
Turbin angin Darrius merupakan salah satu tipe turbin angin poros tegak
yang menggunakan sudu profil propeller. Dalam aplikasinya turbin angin
darrius pada umumnya memerlukan kecepatan angin awal yang lebih tinggi
untuk start up. Dengan kondisi demikian, seringkali tipe turbin angin darrius
memerluan penggerak mula (prime mover) untuk start up, dan penggerak
mula aka berhenti setelah dicapai batas minimum untuk menggerakan turbin
secara mandiri.

Gambar 2.6 Turbin Angin Sumbu Vertikal Tiper Darrieus
(http://mudothink.blogspot.co.id/2015/03/pembangkit-listrik-energi-bayu.html)

Laporan Tugas Perancangan

11

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
2.5.3 Giromill
Turbin angin Girromill mempunyai konstruksi dan karakteristik yang
mirip dengan tipe Darrius, bedanya hany pada posisi rotor dimana untuk
turbin angin Giromill, sudu sama – sama menggunakan profil propeller dan
dipasang tegak sejajar dengan poros. Sedangkan pada tipe darrius , sudu
propeller dipasangkan melengkung . Keduanya dalam aplikasinya turbin
angin darrius pada umumnya memerlukan kecepatan angin awal yang lebih
tinggi untuk start up dan kadangn memerlukan penggerak mula (prime
mover) untuk start up, dan penggerak mula aka berhenti setelah dicapai
batas minimum untuk menggerakan turbin secara mandiri.

Gambar 2.7 Turbin Angin Sumbu Vertikal Tiper Giromill
(http://mudothink.blogspot.co.id/2015/03/pembangkit-listrik-energi-bayu.html)
Kelebihan Turbin Angin Sumbu Vertikal (TASV):
a. Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.
b. Sebuah TASV bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan
bagian-bagiannya yang bergerak jadi lebih mudah.
c. TASV memiliki sudut airfoil (bentuk bilah sebuah baling-baling yang terlihat
secara melintang) yang lebih tinggi, memberikan keaerodinamisan yang tinggi
sembari mengurangi drag pada tekanan yang rendah dan tinggi.
d. Desain TASV berbilah lurus dengan potongan melintang berbentuk kotak atau
empat persegi panjang memiliki wilayah tiupan yang lebih besar untuk
diameter tertentu daripada wilayah tiupan berbentuk lingkaran TASH.
e. YASV memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah daripada TASH.
Biasanya TASV mulai menghasilkan listrik pada 10 km/jam (6 m.p.h)
f. TASV biasanya memiliki tip speed ratio (perbandingan antara kecepatan
putaran dari ujung sebuah bilah dengan laju angin sebenarnya) yang lebih
Laporan Tugas Perancangan

12

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN

g.
h.

i.
j.

rendah sehingga lebih kecil kemungkinannya rusak disaat angin berhembus
sangat kencang.
TASV bisa didirikan pada lokasi-lokasi dimana struktur yang lebih tinggi
dilarang dibangun.
TASV yang ditempatkan di dekat tanah bisa mengambil keuntungan dari
berbagai lokasi yang menyalurkan angin serta meningkatkan laju angin
(seperti gunung atau bukit yang puncaknya datar dan puncak bukit).
TASV tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah.
Kincir pada TASV mudah dilihat dan dihindari burung.

Kekurangan Turbin Angin Sumbu Vertikal:
a. Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH
karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir angin berputar.
b. TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih kencang di
elevasi yang lebih tinggi.
c. Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan
energi untuk mulai berputar.
d. Sebuah TASV yang menggunakan kabel untuk menyangganya memberi
tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor dibebankan pada
bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan meninggatkan daya dorong
ke bawah saat angin bertiup.

2.6

Analisa Angin dan Desain Kincir Angin Sumbu Vertikal

2.6.1 Perhitungan Luas Rotor
Yang pertama kali ditentukan ialah dimensi turbin. Dimensi turbin akan
mempengaruhi banyaknya angin yang akan diterima untuk menghasilkan energi.
Namun sebelum masuk ke dimensi, kita tentukan terlebih dahulu berapa daya
yang akan kita rencanakan. Perencanaan daya ini adalah suatu masalah dan akan
diselesaikan dengan analisa-analisa matematis. Merancang turbin bukan hal yang
sembarangan. Setelah masalah didapatkan maka solusi mulai dicari dengan
diawali mencari dimensi turbin rotor. Ada parameter-parameter yang harus kita
tentukan terlebih dahulu, antara lain :
P
= Daya (Watt)
V
= Kecepatan angin
gc
= faktor konversi

Laporan Tugas Perancangan

13

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
Setelah ditentukan parameter-parameter di atas, kemudian
menentukan luas rotor dengan menggunakan persamaan di bawah ini.
1
Ptot = 2 g ρA V 3i
c

mulai

(2.1)

(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013.
Perancangan Turbin Vertikal Axis Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Dimana:
Ptot
gc
ρ
A
V

= Daya yang direncakan
= faktor konversi
= Massa jenis udara 1.23 kg/m3
= Luas rotor
= kecepatan aliran angin

2.6.2 Perhitungan Tenaga Maksimum Turbin
Setiap turbin memiliki kemampuannya masing-masing. Tidak mungkin
dipaksakan untuk mencapai apa yang kita inginkan. Namun tenaga maksimum
turbin juga tidak sembarangan ditentukan, harus melalui perhitungan matematis.
Persamaan yang digunakan adalah
8
Pma x = 27 g ρA V 3i
(2.2)
c
(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Pmax
= tenaga maksimu turbin
2.6.3 Perhitungan Efisiensi Teoritis
Semua hal di dunia ini tidak mungkin bekerja dengan efisiensi 100%, pasti
harus ada yang dikorbankan. Pengorbanan tersebut untuk mencapai kebutuhan
yang diinginkan. Secara teoritis perhitungannya menggunakan :
P
ɳ turbin = Pmax
tot

(2.3)

(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
ɳ turbin = efisiensi teoritis turbin
2.6.4 Perhitungan Dimensi Sudu
Setelah didapatkan luas dari rotor tersebut kemudian kita akan dapatkan
tinggi dan/atau diameter.
Laporan Tugas Perancangan

14

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
L=D x t

(2.4)

L
= Luas rotor
D
= Diameter turbin
T
= tinggi turbin
(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
2.6.5 Perhitungan Coefisien of Performance (Cp) Turbin
Koefisien daya merupakan perbandingan daya angin yang mampu diekstrak
sudu turbin yang diukur dari besarnya energi listrik yang dihasilkan generator
dengan daya angin teoritis. Koefisien daya (Cp) dikenal juga sebagai keefektifan
rotor turbin dalam memanfaatkan energy kinetic angin. Sehingga dapat
dirimuskan sebagai berikut :
1
C P =P /( ρ V 3 A)
2

(2.5)

(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Dimana,
Cp
P
ρ
V
A

= koefisien daya
= daya yang direncanakan
= massa jenis udara 1.1514 kg/m3
= kecepatan aliran udara
= Luas rotor

2.6.6 Tip Speed Ratio (λ)
Tip speed ratio (rasio kecepatan ujung) adalah rasio kecepatan ujung rotor
terhadap kecepatan angin bebas. Untuk kecepatan angin nominal yang tertentu,
tip speed ratio akan berpengaruh pada kecepatan putar rotor. Turbin angin tipe lift
akan memiliki tip speed ratio yang relatif lebih besar dibandingkan dengan turbin
angin tipe drag. Tipe speed ratio dihitung dengan persamaan:
λ=

ωr
v

(2.6)

(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Dengan :
λ = Tip Speed Ratio
Laporan Tugas Perancangan

15

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
ω = kecepatan sudut ( 2π rad/s)
r = jari-jari rotor turbin
v = kecepatan angin
2.6.7 Perhitungan Putaran Yang Dihasilkan Turbin
Dari TSR di atas kita akan mendapatkan putaran yang dapat dihasilkan oleh
turbin. Pentingnya putaran dari turbin akan mempengaruhi besarnya daya yang
akan dihasilkan. Berikut persamaan yang digunakan,
60 λV
RPM = πD

(2.7)

(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Dimana :
RPM = banyak putaran yang dihasilkan
λ = Tip Speed Ratio
V = kecepatan angin
D = Diameter rotor
2.6.8 Torsi
Torsi adalah perkalian vektor antara jarak sumbu putar dengan gaya yang
bekerja pada titik yang berjarak dari sumbu pusat. Namun kita juga bisa
mendapatkan nilai torsi yang diibutuhkan dari nilai daya yang kita rencanakan.
Yang dapat dirumuskan sebagai berikut :
30 P
T=
πRPM
(2.8)
(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Dimana :
T = torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros (Nm)
P = daya yang direncanakan
2.6.9 Dimensi Poros (Pd)
Dalam memilih poros turbin juga tidak boleh sembarangan, semua ada
aturannya. Dengan menggunakan persamaan :
Pd = fc . P
(2.9)
Laporan Tugas Perancangan

16

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Ketika :
P = daya yang direncanakan
fc = faktor koreksi
untuk faktor koreksi kita bisa mengguanakan data berikut ini,

2.6.10 Tegangan geser
Tegangan geser merupakan salah satu penunjang faktor keamanan maka
dari itu ini harus diperhatikan. Dengan rumus berikut kita dapat mengetahui
tegangan geser yang diijinkan oleh material.
τ
τ a= Sf xb Sf
(2.9)
1
2
(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)

τa
τb
Sf1
Sf2

= tegangan geser ijin bahan (kg/mm2)
= kekuatan tarik bahan (kg/mm2)
= faktor keamanan untuk batas keleahan puntir yang harganya 6,0 untuk
bahan S-C
= faktor keamanan akibat pengaruh konsentrasi tegangan seperti adanya
alur pasak pada poros, harganya 1,3-3,0. Dalam perencanaan harga yang
diambil

2.6.11 Momen Puntir
Momen puntir terjadi ketika shaft menahan gaya puntir dari rotor turbin.
Seberapa kuatkah shaft atau poros menahan momen puntir, berikut cara
mengetahuinya.
Pd
Mp = 9,74 x 105 n
(2.10)
1

Laporan Tugas Perancangan

17

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Mp = momen puntir
Pd = daya rencana turbin angin terapung
N = putaran turbin rpm
2.6.12 Diameter Poros
Setelah mengetahui momen puntir dari poros maka sekarang kita
menentukan diameter poros yang boleh digunakan pada turbin.
1
5.1
d p=[ τ K t .C b .T ]3
a

(2.11)

(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
dp
= diameter poros (mm)
τa
= tegangan geser ijin bahan (kg/mm2)
Kt
= faktor koreksi terhadap momen puntir yang besarnya 1.0 jika
dikenakan halus
1,0 – 1,5 jika terjadi sedikit kejutan atau tumbukan
1.5 – 3.0 jika beban dikenakan kejutan atau tumbukan
Cb
= faktor koreksi untuk kemungkinan terjadinya beban lentur yang
harganya 1.2 – 2.3
2.6.13 Pemilihan Bantalan
A. Berat poros
Untuk menentukan bantalan yang akan dipakai sebelumnya kita harus
mengetahui berat dari poros itu sendiri. Seperti inilah persamaannya,
Wp = ρp . Vp

(2.12a)

(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Wp = berat poros
ρp = massa jenis bahan poros
B. Volume poros
π
V p= d 2p . L p
4
Laporan Tugas Perancangan

(2.12b)

18

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Vp = volume poros
Lp = panjang poros

2.6.14 Kesetimbangan statik
Untuk menentukan bantalan bearing dari faktor gaya, maka yang harus
diperhatikan adalah,
∈MA = 0, RB (1200) – Wp (10) = 0
RA + RB – WP = 0,

(2.13a)

RA = W P – RB
F r = RA
FA = W P
(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Penentuan Beban Ekivalen Statik dan Dinamik
Beban ekivalen statik diperoleh dari :
Po = X o . F1 + Y o . Fa

(2.13b)

Atau, Po = F1
Di mana :
Po = beban eqivalen statik (kg)
Xo = faktor radial = 0,6 karena ada gaya radial yang bekerja
Yo = faktor aksial = 0,5 untuk bantalan radial
Fa = gaya aksial, untuk bantalan pendukung poros

Untuk beban ekivalen dinamik diperoleh :
P = x . v . F r + y Fa
Laporan Tugas Perancangan

(2.13c)
19

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
Di mana :
P = beban ekivalen dinamik (kg)
x = faktor radial, untuk roda radial beralur dalam baris tunggal adalah 0,6.
v = viskositas = 1

Menentukan basic static load rating and dinamik load rating. Besar statik
load rating adalah sebanding dengan beban ekivalen statik, sehingga : Co = Po
Sedangkan untuk basik dinamik load rating dapat diperoleh dari :
C = P × L1/3

(2.13d)

(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Di mana :
C

= basic dinamic load rating (kg)

P

= beban ekivalen dinamik

L

= umur bantalan yang direncanakan dalam 4 tahun 35.040 jam
Setelah melewati beberapa kualifikasi di atas, maka bearing sudah dapat

dipilih yakni dengan klasifikasi sebagai berikut :

Pemilihan bantalan
Berdasarkan dari
Diameter lubang (d) : xxx mm
Basic statik load rating : xxx kg
Basic dinamik load rating : xxx kg
Kecepatan putaran maximum (n) : ≥ xxx Rpm,
Maka dari itu disarankan memilih bantalan dengan nomor xxx. Daftar penomoran
bearing ini terdapat pada tabel.

Laporan Tugas Perancangan

20

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
2.6.15 Perancangan Sudu Pengarah
Dalam merancang sudu pengarah ini, didasarkan pada ukuran dari dimensi
rotor turbin. Adapun fungsinya yaitu untuk mengarahkan aliran angin ke sudu
rotor turbin agar angin dapat diektrak efektif oleh rotor turbin. Adapun luas dari
sudu pengarah yang direncanakan adalah:
Lsudu pengarah = 2 x Lrotor turbin

(2.14)

(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Untuk perancangan turbin savonius kali ini kita menggunakan transmisi
sistem Belt-Pulley. Tidak seperti biasanya yang menggunakan sistem roda gigi.
2.6.16 Penetapan Diameter Pulley V-Belt
Data awal yang diketahui:
a.
b.
c.
d.

Diameter pulley penggerak (D1)
Diameter pulley yang digerakkan (D2)
Putaran pulley penggerak (n1)
Motor yang digunakan

D xn
n2 = 1D 1
2

= 50 mm
= 8 mm
= 119 rpm
= 20 watt
(4.15a)

(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Kemudian menghitung kecepatan keliling pulley penggerak
πx D1 n1
(4.15b)
Vp= 60000
(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal Axis
Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)
Setelah itu kita bisa menghitung gaya keliling yang timbul pada pulley penggerak.
102 x N
F = Vp
(4.15c)
Tegangan yang timbul pada V-belt dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan:
K = 2 x Ф x σ0

Laporan Tugas Perancangan

(4.15d)

21

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
Dimana :
Ф

= 0.9 faktor tarikan untuk V-belt (tetapan)

σ0

= 12 (kg/cm2) tegangan awal untuk V-belt (tetapan)

(Ir. Wayan Barata, 1998)

Untuk dapat melakukan pemilihan V-bel t yang akan digunakan juga perlu
mengetahui luas penampang V-belt yang kemudian digunakan untuk memilih
jenis V-belt yang akan digunakan menggunakan tabel diameter V-belt.
Vp
A=K

(4.15e)

Setelah diketahui luas penampang V-belt maka kita bisa memilih jenis V-belt
yang akan kita pakai dalam sitem transmisi pada model turbin savonius ini. Untuk
perhitungan reliability (umur pemakaian) V-belt tidak dihitung dikarenakan
perancangan ini hanya bertujuan untuk mengetahui apakah turbin dapat menghasilkan
listrik atau tidak.
(Napitupulu, Farel H dan Siregar, Surya. 2013. Perancangan Turbin Vertikal
Axis Savonius. Medan : Teknik Mesin USU.)

Laporan Tugas Perancangan

22

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN

BAB III
PROSES PERANCANGAN
3.1 Pendahuluan
Dalam pembuatan satu mesin pada umunya, terutama mesin turbin, aspek
desain memegang peranan yang sangat penting. Sebelum suatu alat dibuat dan
diujikan, alat tersebut perlu didesain oleh perancangannya supaya dapat diketahui
gambaran awal mengenai alat-alat tersebut. Dengan desain dapat diketahui bentuk
alat, komponen komponen mesin yang digunakan, letak kelemahan, titik kritis,
hubungan dengan mesin lain, dan mekanisme penggunaan alat ketika sudah jadi.
Desain awal ini dapat menjadi pijakan untuk langkah berikiutnya dalam pembuatan
alat.
Turbin angin memiliki beberapa komponen, seperti ; sudu rotor, hub,
generator, mekanisme yaw, nacella, ekor turbin, dan tiang penyanggah. Komponenkomponen turbin angin dalam Tugas Perancangan ini dirancang dan dibuatka
barangnya. Sedangkan generator yang digunakan sebagai penghasil energi listrik
merupakan produk jadi yang berupa permanent magnet generator ( PMG) yang
mempunyai spesifikasi khusus, sehingga kapasitas listrik dan dayanya sudah
tertentu. Untuk mentransmisikan putaran dan torsi dari sudu rotor terhadap poros
generator, pangkal rotor akan dihubungkan ke generator menggunakan pulley
sehingga dapat menghasilkan energi listrik.
Pada perancangan ini kami mencoba menggabungkan antara dua jenis turbin
dengan sudu yang berbeda yaitu tubin savionus dan turbin giromill. Hal ini
dimaksudkan agar daya yang dihasilkan bisa berlipat ganda berdasarkan teori yang
telah diasumsikan.
3.2 Perancangan Sudu
Sudu merupakan komponen turbin yang sangat signifikan. Sudu berkontak
dengan udara yang menyebabkan sudu bergerak (berputar) karena adanya gaya
Drag dan Lift. Pangkal sudu menempel pada suatu hub yang menghubungkan sudu
Laporan Tugas Perancangan

23

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
dengan poros. Gerak putar dari sudu akan diteruskan ke generator melalui pulley
yang kemudian akan menghasilkan energi listrik. Oleh karena putaran pada sudu
akan mempengaruhi dalam pembangkitan daya, maka konstruksi sudu pun harus
dibuat sebaik mungkin.
Pada konstruksi turbin angin ini material yang digunakan untuk sudu adalah
berbahan plastik. Selain karena segi ekonomis bahan tersebut juga ringan dan
gampang dijumpai dipasaran. Dibandingkan dengan material logam yang sangat
sulit untuk dibentuk berdasarkan bentuk airfoil dan harus di cutter dan alat serut

3.3 Proses Pembuatan
3.3.1 Alat dan bahan
3.3.1.1 Alat yang digunakan
Peralatan bantu yang digunakan adalah sebagai berikut:
a. Mesin bor.
Mesin bor digunakan untuk melubangin komponen-komponen yang akan
dipasangi dengan mur dan baut.
b. Gunting plat.
Gunting plat digunakan untuk memotong selimut sudu turbin savonius yang
terbuat dari bahan plastik yang cukup tebal (canoplastict).
c. Palu.
Palu digunakan untuk membantu dalam perakitan dan digunakan untuk
memasang shaft ke dalam bearing.
d. Rol meter.
Rol meter merupakan stasiun listrik yang digunakan untuk power suply.
e. Mistar baja.
Mistar baja digunakan sebagai alat ukur dimensi.
f. Gergaji besi.
Gergaji besi digunakan untuk memotong kayu sesuai dengan dimensi yang
sudah ditentukan.
g. Kunci ring.

Laporan Tugas Perancangan

24

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
Kunci ring digunakan untuk perakitan atau assembly alat.
h. Kunci pas.
Kunci Pas digunakan untuk perakitan atau assembly alat.
i. Kunci inggris.
Kunci inggris digunakan untuk perakitan atau assembly alat.
j. Kunci shock.
Kunci shock digunakan untuk perakitan atau assembly alat.
k. Tang.
Tang digunakan untuk mengencangkan mur pada bagian yang terdapat
pemasangan mur dan baut.
l. Amplas.
Amplas digunakan untuk menghaluskan permukaan dudukan turbin yang terbuat
dari kayu.

m. Lampu LED
Lampu LED digunakan sebagai indikator bahwa turbin dapat menghasilkan
listrik dan menyalakan lampu.
n. Perlengkapan lainnya

3.3.1.2 Bahan yang akan dikerjakan
Bahan yang digunakan adalah sebagai berikut:
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
i.

Besi pejal S45C.
Pulley belt.
Triplek berbentuk lingkaran.
Kabel
Kayu
Generator.
Baut dan mur. (M4mm)
Ampere meter.
Volt meter.

3.3.2

Langkah Pembuatan

Laporan Tugas Perancangan

25

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
3.3.2.1 Pengerjaan Rangka Utama
1.

Bentuk Rangka yang akan dibuat
Rangka dibuat sekuat mungkin berbentuk persegi panjang agar bisa
menopang poros turbin dan tempat dudukan dari generator.

Gambar 3.1 Rangka penopang turbin
2.

Langkah Pengerjaan
a. Mempersiapkan alat-alat yang akan digunakan, seperti, gergaji besi, gerinda,
palu, dan mesin bor.
b. Memotong kayu segi empat sesuai ukuran yang sudah ditentukan, yaitu
untuk penyangga poros turbin dan tingginya disesuaikan.
c. Menghaluskan bekas potongan dengan mesin gerinda agar hasil potongan
tersebut tidak kasar.
d. Membuat penyangga horizontal bagian atas.
e. Membuat penyangga horizontal bagian bawah dan memaku tiap sudutnya
f. Mengencangkan bagian penyangga vertikal di setiap sudut penyangga
segiempat bagian atas, kemudian mengelasnya dengan penyangga horizontal
bagian bawah.
g. Membuat dan memasang alat ukur yang sudah terpasang pada dudukan,
dengan cara dipotong sesuai ukuran dan dibor.

3.3.2.2 Pengerjaan Komponen Utama Turbin
1.

Poros
Dengan potongan besi profil bulat pejal yang sesuai ukuran dan jenis bahan

S45C kemudian menggunakan mesin bubut, besi profil bulat tersebut dipasang ke dalam
ragum mesin bubut tersebut. Setelah terpasang, mesin bubut dihidupkan dengan putaran
rendah kemudian diatur putaran benda kerja sehingga putaran ragum mesin bubut bisa
Laporan Tugas Perancangan

26

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
center terhadap benda kerja. Setelah itu dipasang pahat ke dalam rumah pahat secara
center. Dengan mengatur kecepatan mesin bubut yang sesuai, kemudian besi profil bulat
tersebut dibubut dengan arah memanjang (dikurangi diameternya) sampai diameter
yang dikehendaki dengan memberi toleransi agar diameter poros tersebut dapat masuk
ke dalam lubang bantalan yang direncanakan. Setelah diameter yang diinginkan sesuai
maka mesin bubut dimatikan, kemudian benda kerja yang ada ragum dilepas dengan
menggunakan kunci shock.

Gambar 3.2 Poros (shaft)
2.

Sudu

Pertama membuat mal dengan ukuran yang telah ditentukan yaitu sudu turbin
dibuat dengan menggambar dua buah lingkaran dengan jari-jari r = 15 cm. Kemudian
ujung salah satu lingkaran ditempatkan dibagian titik pusat lingkaran yang lainnya
sehingga terbentuklah profil sudu turbin seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.2 di
bawah. Diameter sudu turbin total yaitu sebesar 3r = 3 x 15 cm = 45 cm (0,45 m).

Gambar 3.3 Sudu turbin.
Bahan yang akan di mal yaitu kano plas dengan cara menggambar di atas bahan
sudu sesuai ukuran mal. Kemudian dilakukan pemotongan dengan menggunakan
gunting plat. Setelah dilakukan pemotongan dilanjutkan membuat kelengkungan dengan
mengikat ujung-ujung sudu menggunakan kawat sesuai ukuran yang telah ditentukan.
Laporan Tugas Perancangan

27

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
Sudu yang telah jadi, diperkuat dengan membuat kerangka yang ditempelkan pada
belakang sudu menggunakan besi plat.

3.

Lengan Sudu

Lengan sudu berfungsi untuk menopang profil atas dan bawah dari sudu. Lengan
sudu dibuat dengan cara dari kayu untuk pemegang sudu yang diinginkan. Lengan sudu
yang dibuat berjumlah 6 buah dengan ukuran tinggi 30 cm, panjang 25 mm dan lebar 10
mm. Pertama lengan sudu dibengkokkan sesuai ukuran yang diinginkan, kemudian
dibor untuk penyambungan dengan sudu. Lubang tersebut berjumlah 2 buah pada setiap
sudunya dengan diameter 4 mm.

(b)

(b)

Gambar 3.4 (a) Lengan sudu tampak samping (b) Lengan sudu tampak atas.

4.

Bantalan (bearing)

Bantalan yang digunakan terdapat 2 buah yaitu bantalan poros sudu dan bantalan
poros roda gigi. Setelah melakukan perhitungan maka diameter poros bearing yang akan
kita gunakan yaitu 8 mm (bore 8 mm) dan diameter d = 22 mm.

Laporan Tugas Perancangan

28

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN

Gambar 3.5 Bantalan (bearing)

3.4
Proses Perakitan (assembly)
3.4.1 Diagram Alir Proses Perakitan (assembly)

Mulai

Menyiapkan
komponen
Memasang pulley pada
shaft
Memasang bantalan pada
tengah rotor

Memasang poros (shaft)

Memasang rotor pada
shaft
Menyambungkan turbin
yang sudah dirakit ke kaki
penyangga

Laporan Tugas Perancangan

29

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
Memasang belt pada
pulley
Memasang generator

Selesai
Gambar 3.6 Diagram alir Proses Perakitan
Proses perakitan merupakan suatu proses penggabungan komponen-komponen
mesin atau bahan menjadi suatu kesatuan dengan memperhatikan urutan yang telah
ditentukan, sehingga menjadi sebuah mesin yang siap digunakan sesuai yang
diperhitungkan dan tujuan yang telah direncanakan.

Full
assembled
wind turbine

Gambar 3.7 Assembly turbin angin savonius
Langkah awal untuk melakukan perakitan adalah melakukan pengecekan
komponen-komponen yang hendak dirakit, menyiapkan alat bantu dalam perakitan
komponen-komponen serta mempersiapkan langkah-langkah perakitan. Dengan langkah
perakitan yang tepat akan mempermudah dan mempercepat proses perakitan itu sendiri
serta menjamin keberhasilan rancangan.
3.4.2

Alat Bantu yang Digunakan

Peralatan bantu yang harus dipersiapkan dalam merakit komponen Turbin Angin
adalah sebagai berikut:
a.
b.
c.
d.

Kunci ring 10, 12, 14.
Kunci pas 10, 12, 14.
Kunci inggris.
Obeng (+) dan (-).

Laporan Tugas Perancangan

30

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
e.
f.

Solder listrik.
Palu.

3.4.3 Langkah Perakitan
Langkah perakitan Turbin Angin Savonius adalah sebagai berikut:
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Mempersiapkan peralatan dan bahan yang akan dirakit.
Memasang poros turbin pada kerangka turbin, kemudian dibaut pada bagian
bawah poros.
Memasang lengan dengan sudu turbin dengan baut.
Memasang lengan yang sudah terpasang dengan sudu pada poros turbin, dengan
cara di shock terlebih dahulu dan di baut
Memasang generator dengan cara mengunci dengan mur-baut
Memasang control panel dengan menghubungkan kabel pada generator dan accu.

Berikut ini adalah gambar dari model turbin angin tipe savonius dengan dua
buah sudu yang berbentuk setengah lingkaran sebelum dilakukan proses finishing.

Gambar 3.8 Model turbin angin sumbu vertikal tipe savonius
3.5

Bagian-bagian dan fungsi dari alat

Gambar dibawah ini akan menunjukan bagian-bagian dari model turbin sumbu
vertikal tipe savonius.

Laporan Tugas Perancangan

31

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN
1

2

7

3

8

4
5

Gambar 3.9 Bagian-bagian model turbin angin sumbu vertikal tipe savonius

1.

6

Kopel
Digunakan untuk mengkopel shaft dengan sudu turbin.

Gambar 3.10 Kopel

2.

Sudu
Sebagai alat pemutar turbin yang kemudian putaranya memutar poros yang
diteruskan oleh belt ke generator.

Laporan Tugas Perancangan

32

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN

Gambar 3.11 Sudu
3.

Dudukan Turbin
Sebagai dudukan sudu dan juga sebagai tempat dudukan bearing.

Gambar 3.12 Dudukan Turbin

4.

Pulley
Sebagai tempat meletakan belt dan juga sebagai pemberi rasio putaran terhadap
gear yang ada dikepala generator.

Laporan Tugas Perancangan

33

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN

Gambar 3.13 Pulley.
5.

Shaft
Berfungsi sebagai penerus putaran yang dihasilkan oleh sudu turbin.

Gambar 3.14 Shaft.

6.

Belt
Berfungsi untuk menghubungkan pulley dengan generator

Laporan Tugas Perancangan

34

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN

Gambar 3.15 Belt
7.

LED
Berfungsi sebagai lampu indikator.

Gambar 3.16 Lampu LED.

8.

Generator
Berfungsi sebagai komponen yang menghasilkan arus listrik akibat adanya
putaran dari sudu turbin.

Laporan Tugas Perancangan

35

LAPORAN TUGAS PERANCANGAN

Gambar 3.17 Generator.

Laporan Tugas Perancangan

36