UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SUMBU HORIZONTAL DUA SUDU ...
Transcript of UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SUMBU HORIZONTAL DUA SUDU ...
i
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN SUMBU HORIZONTAL DUA
SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, BERDIAMETER 100 CM
DENGAN LEBAR MAKSIMAL 13 CM PADA JARAK 19 CM
DARI PUSAT POROS
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan
mencapai derajat Sarjana S-1
Program Studi Teknik Mesin
Diajukan oleh :
OKTAFIANUS DAMAR PRIYAMBADA
NIM : 125214040
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
THE PERFORMANCE OF TWO BLADES HORIZONTAL
AXIS WINDMILL MADE FROM COMPOSITE IN DIAMETER
OF 100 CM, WITH MAXIMUM BLADE WIDTH OF 13 CM
AND LENGTH OF 19 CM FROM AXIAL CENTER
FINAL PROJECT
Presented as partial fulfillment of the requirement
To obtain Sarjana Teknik degree
In Mechanical Engineering
By :
OKTAFIANUS DAMAR PRIYAMBADA
Student Number : 125214040
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Dengan ini penulis menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Skripsi dengan
judul :
Unjuk Kerja Kincir Angin Sumbu Horizontal dua
Sudu berbahan Komposit, berdiameter 100 Cm
dengan lebar maksimal 13 Cm pada jarak 19 Cm
dari Pusat Poros
Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk menjadi
Sarjana Teknik pada program Strata-1, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Sejauh yang saya ketahui
bukan merupakan tiruan dari Skripsi yang sudah dipublikasikan di Perguruan tinggi
manapun. Kecuali bagian informasi yang dicantumkan dalam daftar pustaka.
Dibuat di : Yogyakarta
Pada tanggal : 24 Agustus 2016
Penulis
Oktafianus Damar Priyambada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : OKTAFIANUS DAMAR PRIYAMBADA
Nomor Mahasiswa : 125214040
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :
Unjuk Kerja Kincir Angin Sumbu Horizontal dua
Sudu berbahan Komposit, berdiameter 100 Cm
dengan lebar maksimal 13 Cm pada jarak 19 Cm
dari Pusat Poros
Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas
Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain,
mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan
mempublikasikanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa
perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap
mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal 24 Agustus 2016
Yang menyatakan
Oktafianus Damar Priyambada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Pemakaian energi terutama energi listrik sekarang ini sangat diperlukan
oleh setiap warga masyarakat. Jumlah pemakaiannya yang besar mengakibatkan
pemborosan sumber daya energi. Atas dasar kondisi sekarang ini, muncul adanya
ide untuk menghasilkan energi alternatif yaitu energi terbarukan, contohnya yakni
angin. Kincir angin sebagai alat untuk mengubah energi menjadi energi listrik
,dengan melakukan penelitian terhadap kincir angin. Penelitian ini bertujuan untuk
meneliti unjuk kerja kincir angin sumbu horizontal, berbahan komposit,
berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm, pada jarak 19 cm dari pusat
sumbu poros.
Kincir angin yang diteliti adalah kincir angin sumbu horizontal dua sudu
berbahan komposit berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak
19 cm dari pusat poros. Penelitian ini diarahkan pada tiga variasi kecepatan angin,
yaitu kecepatan angina 7,4 m/s, kecepatan angin 8,5 m/s dan kecepatan angin 9,5
m/s. Besarnya beban kincir dapat dilihat pada neraca pegas, putaran kincir angin
diukur mengunakan tachometer, kecepatan angin diukur menggunakan
anemometer, tegangan diukur dengan voltmeter ,dan arus yang mengalir diukur
menggunakan ampermeter.
Dari hasil penelitian ini, kincir angin dengan kecepatan angin 7,4 m/s
menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 30% pada tip speed ratio optimal
4,3 dengan daya output mekanis sebesar 55.9 watt dan torsi sebesar 0,8 N.m dan
daya output listrik sebesar 36.3 watt dan torsi sebesar 0.9 N.m. Kincir angin
dengan variasi kecepatan angin 8,5 m/s menghasilkan koefisien daya maksimal
sebesar 26% pada tip speed ratio optimal 3.9 dengan daya output mekanis sebesar
73.8 watt pada torsi sebesar 1,1 N.m dan daya output listrik sebesar 50.3 watt
pada torsi sebesar 1.05 N.m. Kincir angin dengan kecepatan angin 9,5 m/s
menghasilkan koefisien daya maksimal sebesar 22% pada tip speed ratio optimal
4.1 dengan daya output mekanis sebesar 88.6 watt pada torsi sebesar 1,1 N.m dan
daya output listrik sebesar 62.8 watt pada torsi sebesar 1,1 N.m. Dari ketiga
variasi angin yang sudah diteliti, dapat disimpulkan bahwa kincir angin dengan
kecepatan angin 7,4 m/s memiliki nilai koefisien daya maksimal dan tip speed
ratio paling tinggi.
Kata kunci : kincir angin sumbu horizontal, komposit, koefisien daya maksimal,
tip speed ratio.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
Nowadays the electricity power become one of the primary needs among the society.
Because of its large amount of usage, there is a large waste of the natural resources.
Meanwhile, the natural resources in the world is decreasing. Regarding this situation, creating
alternative energy by utilizing other resources, like wind, would help to solve the problem of
natural resources scarcity. Windmill is a tool to change wind energy into electricity power.
This research has aim to observe the performance of the horizontal axis, composite-headed
windmills
The object of this research is the horizontal axis, composite-headed windmills. The
diameter of the windmills is 100 cm and its maximum width is 13 cm at a distance of 19 cm
from the center axis of the shaft. This research was directed on the three various wind
velocity, namely 7,4 m/s, 8,5 m/s and 9,5 m/s. The magnitude of the load wheel could be seen
in the spring balance. The rotation of the windmill could be measured using tachometer. The
wind velocity was gauged using the anemometer. The voltage is measured by voltmeter while
the electrical current flowing was measured by ammeter.
The result of the research shows that windmills of which wind velocity is 7,4 m/s
could produce a maximum power coefficient of 30% at the optimum tip speed ration 4,3 with
mechanical output power of 55,9 watts and a torque of 0,8 Nm. Meanwhile, by having the
output power of the electricity at 36,3 watts, the produced torque is 0,9 Nm. Furthermore, the
windmills of which wind velocity is 8,5 m/s could produce a maximum power coefficient of
26% at the optimum tip speed ration 3,9 with mechanical output power of 73,8 watts and a
torque of 1,1 Nm. Meanwhile, by having mechanical output power of the electricity at 50,3
watts, the produced torque is 1,05 Nm. Then, the windmills of which wind velocity is 9,5 m/s
could produce a maximum power coefficient of 22% at the optimum tip speed ration 3,9 with
mechanical output power of 88,5 watts and a torque of 1,1 Nm. Meanwhile, by having
mechanical output power of the electricity at 62,8 watts, the produced torque is 1,1 Nm.
Regarding the result of research, it can be concluded that windmill of which wind velocity is
7,5 m/s can produce a maximum power coefficient and the highest tip speed ratio.
Keyword: horizontal axis wind turbines, composite, maximum power coefficient, tip speed
ratio
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Dengan mengucap puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih
dan anugerah-Nya yang telah memberi kesempatan bagi penulis untuk dapat
menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “UNJUK KERJA KINCIR
ANGIN DUA SUDU BERBAHAN KOMPOSIT, BERDIAMETER 100 CM
DENGAN LEBAR MAKSIMUM 13CM PADA JARAK 19 CM DARI PUSAT
POROS” Laporan tugas akhir merupakan salah satu persyaratan bagi para
mahasiswa/mahasiswi untuk dapat menyelesaikan jenjang pendidikan S1 pada
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta. Dalam laporan tugas akhir ini membahas mengenai
perancangan, pembuatan kincir angin sumbu horizontal jenis , dan perbandingan
daya.
Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada:
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin.
3. Doddy Purwadianto, S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
4. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si. selaku Dosen Pembimbing Akademik.
5. Seluruh dosen program studi Teknik Mesin yang telah mendidik dan
memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.
6. Seluruh staff Fakultas Sains dan Teknologi atas kerja sama dan dukungan
kepada penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir.
7. Markus Warsana dan Margareta Rumiyatun sebagai orang tua dari penulis,
serta Andreas Dhito Aldinata dan Clara Dhini Swastika sebagai saudara dari
penulis yang selalu berdoa, mendukung secara material dan yang lain – lain
kepada penulis.
8. Sahabat dan rekan - rekan mahasiswa Teknik Mesin, angkatan 2012 khususnya
yang telah memberi kritik, saran, dan dukungan kepada penulis dalam
penyelesaian laporan tugas akhir.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
9. Semua pihak yang tidak mungkin disebut satu persatu yang telah berperan serta
membantu penulis untuk dapat menyelesaikan laporan tugas akhir.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan – kekurangan yang
perlu diperbaiki pada pembuatan laporan tugas akhir, untuk itu penulis
mengharapkan saran dan kritikan yang membangun untuk menyempurnakan
laporan tugas akhir. Penulis mengharapkan semoga laporan tugas akhir ini
berguna dan bermanfaat untuk dapat memberikan sumbangan ilmu pengetahuan
bagi para mahasiswa khususnya, serta bagi para pembaca pada umumnya.
Yogyakarta, 24 Agustus 2016
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................................. i
TITLE PAGE ............................................................................................................. ii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................... iii
DAFTAR DEWAN PENGUJI ................................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ........................................................ v
LEMBAR PUBLIKASI ............................................................................................. vi
ABSTRAK ................................................................................................................. vii
ABSTRACT ............................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ............................................................................................... ix
DAFTAR ISI .............................................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. xiv
DAFTAR TABEL ...................................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 3
1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................... 3
BAB II DASAR TEORI
2.1 Angin ........................................................................................................ 5
2.1.1 Pengertian Angin ............................................................................ 5
2.1.2 Jenis Angin ..................................................................................... 6
2.2 Kincir Angin ............................................................................................. 10
2.2.1 Kincir Angin Poros Horizontal ...................................................... 10
2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal .......................................................... 11
2.3 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap TSR ............................................ 14
2.4 Rumus Perhitungan .................................................................................. 15
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.4.1 Energi dan Daya Angin .................................................................. 15
2.4.2 Daya Mekanis ................................................................................. 16
2.4.3 Daya Listrik .................................................................................... 16
2.4.4 Koefisien Daya ............................................................................... 17
2.4.5 Torsi ............................................................................................... 17
2.4.6 Tip Speed Ratio .............................................................................. 17
2.5 Tinjauan Pustaka ...................................................................................... 19
2.6 Komposit .................................................................................................. 20
2.6.1 Kelebihan Komposit ....................................................................... 22
2.6.2 Kekurangan Angin ......................................................................... 22
2.7 Resin poliester .......................................................................................... 22
2.7.1 Kelebihan dan Kekurangan Resin .................................................. 23
2.8 Serat Fiberglass ........................................................................................ 24
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tahap Penelitian ....................................................................................... 25
3.2 Alat dan Bahan ......................................................................................... 26
3.3 Desain Kincir ............................................................................................ 31
3.4 Pembuatan Sudu / Blade Kincir Angin .................................................... 31
3.4.1 Alat dan Bahan ............................................................................... 31
3.4.2 Proses Pembuatan Sudu / Blade .................................................... 32
3.4.2.1 Pembuatan Cetakan Sudu dengan Pipa PVC 8 inch ............... 32
3.4.2.2 Pembuatan Sudu / Blade ......................................................... 34
3.5 Langkah Penelitian ................................................................................... 37
BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Penelitian ................................................................................ 38
4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan ............................................................ 40
4.3 Hasil Perhitungan ..................................................................................... 43
4.4 Grafik Hasil Perhitungan .......................................................................... 45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 55
5.2 Saran ......................................................................................................... 55
Daftar Pustaka ............................................................................................................ 56
Lampiran .................................................................................................................... 57
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Angin Laut 6
Gambar 2.2 Angin Darat 7
Gambar 2.3 Angin Lembah 8
Gambar 2.4 Angin Gunung 8
Gambar 2.5 Contoh Angin Muson Barat dan Angin Muson Timur 10
Gambar 2.6 American Windmill 12
Gambar 2.7 Cretan Sail Windmill 13
Gambar 2.8 Dutch Four Arm 13
Gambar 2.9 Kincir Angin Savonius 14
Gambar 2.10 Kincir Angin Darrius 14
Gambar 2.11 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya (Cp) dengan
Tips Speed Ratio (TSR) dari Beberapa Jenis Kincir 15
Gambar 2.12 Klasifikasi Komposit Berdasarkan Penguatnya 21
Gambar 3.1 Diagram Alir Metode Penelitian Kincir Angin 25
Gambar 3.2 Blade / Kincir 26
Gambar 3.3 Naf / Hap 27
Gambar 3.4 Fan Blower 27
Gambar 3.5 Anemometer 28
Gambar 3.6 Tachometer 28
Gambar 3.7 Timbangan Digital 29
Gambar 3.8 Voltmeter 29
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 3.9 Amperemeter 30
Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu 30
Gambar 3.11 Pembebanan Lampu 31
Gambar 3.12 Desain Kincir 31
Gambar 3.13 Pemotongan Pipa 32
Gambar 3.14 Mal / Cetakan Kertas 33
Gambar 3.15 Membentuk Pipa Dengan Mal Kertas 33
Gambar 3.16 Pembentukan Sudu Pada Pipa 34
Gambar 3.17 Pembentukan Sudu Pada Pipa 34
Gambar 3.18 Resin dan Harderner 35
Gambar 3.19 Pengolesan Cetakan Sudu yang Dilapisi Alumunium Foil 36
Gambar 3.20 Peletakan Serat Glass Pada Cetakaan Sudu. 36
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara cp mekanis dengan tsr kincir
angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit,
berdiameter 100 cm dengan lebar 13 cm pada jarak 19
cm dari pusat poros
Gambar 4.2 Grafik hubungan CP listrik dengan TSR kincir angin
sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit,
berdiameter 100cm dengan lebar maksimum 13cm pada
jarak 19 cm dari pusat poros 48
Gambar 4.3 Grafik hubungan kecepatan putar poros dengan torsi tsr kincir
angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada
jarak 19 cm dari pusat poros 50
Gambar 4.4 Grafik hubungan kecepatan putar poros dengan torsi kincir
angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit,
berdiameter 100cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak
19 cm dari pusat poros 51
Gambar 4.5 Grafik hubungan antar daya output dan torsi kincir angin
sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter
100 cm dengan lebar 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros
dengan kecepatan angin 7.4 m/s 52
Gambar 4.6 Grafik hubungan antar daya output dan torsi kincir angin
sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter
100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari
pusat poros dengan kecepatan angin 8.5 m/s 53
Gambar 4.7 Grafik hubungan antar daya output dan torsi kincir angin
sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter
100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari
pusat poros dengan kecepatan angin 9.5 m/s 54
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR TABEL
hal
Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin 5
Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu / Blade 32
Tabel 4.1 Data penelitian kincir kecepatan angin 7,4 m/s, kincir angin
sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter
100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari
pusat poros 38
Tabel 4.2 Data penelitian kincir kecepatan angin 8,5 m/s, kincir angin
sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter
100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari
pusat poros 39
Tabel 4.3 Data penelitian kincir kecepatan angin 9,5 m/s, kincir angin
sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter
100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari
pusat poros 39
Tabel 4.4 Data perhitungan kincir kecepatan angin 7,4 m/s sumbu
horizontal berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan
lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros 43
Tabel 4.5 Data penelitian kincir kecepatan angin 8,5 m/s, dua sudu
berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar 13 cm
pada jarak 19 cm dari pusat poros 44
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xviii
Tabel 4.6 Data penelitian kincir kecepatan angin 9,5 m/s dua sudu
berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar
maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros 45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada zaman sekarang kebutuhan energi listrik di Indonesia semakin
meningkat. Kebutuhan energi dapat meningkat secara bertahap, baik ditinjau dari
kapasitasnya, kualitasnya maupun ditinjau dari tuntutan distribusinya. Konsumsi
listrik di Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan peningkatan
pertumbuhan ekonomi nasional. Komsumsi listrik Indonesia yang begitu besar
akan menjadi masalah bila dalam penyediaannya tidak sejalan dengan kebutuhan.
Kebutuhan pasokan energi listrik yang terus-menerus dan berkualitas menjadi
tuntutan yang harus dipenuhi oleh negara. Untuk mengatasi pemenuhan
kebutuhan listrik ini, maka diperlukan sebuah sumber energi baru yang mampu
memenuhi kebutuhan listrik nasional yang semakin besar.
Angin, sebagai sumber yang tersedia di alam dapat dimanfaatkan sebagai
salah satu sumber energi listrik. Angin merupakan sumber energi yang tidak ada
habisnya sehingga pemanfaatan sistem perubahan energi angin akan berdampak
positif terhadap lingkungan. Hal ini dirasa sangat perlu untuk mengetahui lebih
dalam mengenai angin dan pembangkit listrik tenaga angin ini. Selain itu juga
perlu diketahui proses pembangkitan listrik tenaga angin ini sehingga dapat
dianalisa kelebihan dan kekurangannya dibandingkan dengan sistem pembangkit
listrik lain. . Untuk memanfaatkan energi angin, dibutuhkan sebuah alat yang
disebut turbin angin. Kincir angin adalah kincir yang digunakan untuk
membangkitkan tenaga listrik. Kincir angin ini pada awalnya dibuat untuk
mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi,
keperluan irigasi, dan lain-lain.
Salah satu jenis turbin aau kincir angin yang dapat digunakan adalah Turbin
Angin Sumbu Horizotnal (TASH). Turbin Angin Sumbu Horizontal (TASH)
memiliki poros atau sumbu rotor utama yang disusun sejajar dengan permukaan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
tanah. Kelebihan utama dari jenis ini adalah daya keluaran yang dihasilkan cukup
tinggi. Selain itu, jenis turbin ini dapat menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi
dibanding dengan jenis turbin angin sumbu vertikal, karena sudu pada turbin
angin sumbu horizontal selalu bergerak tegak lurus terhadap arah angin dan
menerima daya sepanjang putaran.
Dalam pembuatannya, sudu turbin angin dapat dibuat menggunakan berbagai
macam material, salah satunya adalah komposit. Komposit merupakan perpaduan
dari dua material atau lebih yang memiliki fase yang berbeda menjadi suatu
material baru yang memiliki propertis lebih baik dari keduanya. Jika perpaduan
ini terjadi dalam skala makroskopis maka disebut sebagai komposit Jika
perpaduan ini terjadi secara mikoroskopis (molekular level) maka disebut sebagai
alloy atau paduan. Keunggulan bahan komposit, diantaranya berat yang lebih
ringan, kekuatan yang lebih tinggi, tahan korosi dan memiliki biaya perakitan
yang lebih murah.
Berdasarkan latar belakang tersebut, dilakukan pengujian terhadap unjuk
kerja turbin angin sumbu horizontal dua sudu berbahan komposi, berdiameter 100
cm, dengan lebar sudu maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat sumbu
poros. Variasi kecepatan angin yang digunakan bertujuan untuk mengetahui
perbandingan unjuk kerja dari turbin angin tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari pengujian turbin angin sumbu horizontal ini adalah
sebagai berikut :
1. Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki potensi angin yang
besar.
2. Perlunya desain baru untuk pembangkit energi angin, yaitu kincir angin
sumbu horizontal dengan bahan komposit
3. Diperlukan bentuk atau tipe kincir angin yang cocok dan mampu
mengkonversi energi dengan efisiensi maksimal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Merancang dan membuat sudu kincir angin poros horizontal berbahan
komposit.
2. Mengetahui unjuk kerja turbin angin horizontal berbahan komposit
berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari
pusat sudu poros.
3. Mengetahui nilai coefisien performance (Cp) dan mengetahui Tip Speed Ratio
(TSR) turbin angin sumbu horizontal berbahan komposit berdiameter 100 cm
dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat sudu poros.
1.4 Batasan Masalah
Penelitian kincir angin ini dibatasi:
1. Model kincir angin yang digunakan adalah jinis kincir angin sumbu
horizontal dua sudu, berbahan komposit berdiameter 100 cm, dengan lebar
maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.:
2. Menggunakan komposit poliester sebagai bahan dasar pembuatan sudu.
3. Penelitian dilakukan dengan menggunakan wind tunnel dengan keceparan
angin rata-rata 7.4 m/s, 8.5 m/s dan 9,5 m/s.
4. Menggunakan lampu sebagai pembebananan.
5. Pengujian dilakukan di dalam laboratorium Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta.
1.5 Manfaat Penelitian
Pengujian terhadap unjuk kerja turbin angin sumbu horizontal dua sudu
berbahan komposi, berdiameter 100 cm, dengan lebar sudu maksimum 13 cm
pada jarak 19 cm dari pusat poros ini diharapkan dapat memberikan manfaat
sebagai berikut :
1. Memaanfaatkan informasi mengenai unjuk kerja kincir angin sumbu
horizontal
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
berbahan komposit berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada
jarak 19 cm dari pusat poros.
2. Menambah informasi mengenai salah satu teknologi pembangkit listrik yang
ramah lingkungan.
3. Menambah informasi mengenai penggunaan kincir angin sumbu horizontal
sebagai selah satu alternatif dalam pemanfaatan energi terbarukan.
4. Turut serta dalam upaya mengurangi kerusakan lingkungan akibat
penggunaan energi yang berlebihan dan tidak dapat diperbaharui.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Angin
2.1.1 Pengertian Angin
Angin adalah udara yang bergerak, angin terjadi karena perbedaan tekanan di
permukaan bumi. Angin bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah.
Perbedaan tekanan ini disebabkan oleh perbedaan penerimaan dan penyerapan
panas matahari oleh bumi. Energi angin dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit
listrik tenaga angin (PLTA) dengan memanfaatkan turbin angin atau kincir angin.
Cara kerjanya cukup sederhana, angin memutar kincir angin yang kemudian
memutar rotor pada generator yang terletak dibagian belakang. Energi listrik yang
dihasilkan bisa dimanfaatkan secara langsung, ataupun disimpan dengan
menggunakan battery. Kondisi angin yang dapat digunakan untuk menghasilkan
energi listrik dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Tingkat Kecepatan Angin.
Tingkat Kecepatan Angin 10 meter di atas permukaan tanah
Kelas
Angin
Kecepatan
Angin (m/s)
Kondisi Alam di Daratan
1 0,00 – 0,02 -------------------------------------------------------
2 0,3 – 1,5 Angin bertiup, asap lurus keatas
3 1,6 – 3,3 Asap bergerak mengikuti arah angina
4 3,4 – 5,4 Wajah terasa ada angin, daun bergoyang,
petunjuk arah angin bergerak
5 5,5 – 7,9 Debu jalanan dan kertas berterbangan, ranting
pohon bergoyang
6 8,0 – 10,7 Ranting pohon bergoyang, bendera berkibar
7 10,8 – 13,8 Ranting pohon besar bergoyang, air kolam
bergoyang kecil
8 13,9 – 17,1 Ujung pohon melengkung, hembusan angin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
terasa di telinga
9 17,2 – 20,7 Dapat mematahkan ranting pohon, jalan berat
melawan arah angin
10 20,8 – 24,4 Dapat mematahkan ranting pohon, rumah
rubuh
11 24,5 – 28,4 Dapat merubuhkan pohon dan menimbulkan
kerusakan
12 28,5 – 32,5 Dapat menimbulkan keruskan parah
13 32,6 – 42,3 Angin Topan
Sumber : hhtp://www.kincirangin.info/plta-gbr.php. diakses Mei 2016.
Batas minimum untuk menggerakkan kincir ialah angin kelas 3 dan batas
maksimum adalah angin kelas 8.
2.1.2 Jenis-jenis angin
1. Angin Laut
Angin laut adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di tepian danau
dan di sepanjang garis pantai di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari laut atau
danau menuju daratan. Hal ini terjadi dikarenakan udara diatas daratan mengalami
pemanasan lebih cepat dibandingkan udara diatas permukaan air, sehingga
tekanan udara diatas daratan lebih rendah dibandingkan di atas permukaan laut
atau danau seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Angin Laut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Sumber : https://luciafebriarlita17.wordpress.com/2014/04/09/unsur-unsur-iklim-dan-
cuaca-ii-angin/angin-laut-dan-angin-darat/ diakses Mei 2016.
2. Angin Darat
Angin darat adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di tepian danau
dan di sepanjang garis pantai di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari darat
menuju laut. Hal ini terjadi dikarenakan udara diatas daratan mengalami
pendinginan lebih cepat dibandingkan udara diatas permukaan air, sehingga
tekanan udara diatas permukaan laut atau danau menjadi lebih rendah
dibandingkan di atas daratan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Angin Darat.
Sumber : https://luciafebriarlita17.wordpress.com/2014/04/09/unsur-unsur-iklim-dan
cuaca-ii-angin/angin-laut-dan-angin-darat/ diakses Mei 2016.
3. Angin Lembah
Angin gunung adalah angin yang terjadi pada waktu siang hari di kawasan
pengunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari lembah menuju gunung.
Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami pemanasan lebih
cepat dibandingkan lembah, sehingga tekanan udara di atas permukaan gunung
menjadi lebih rendah dibandingkan di atas permukaan lembah seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
4. Angin Gunung.
Angin gunung adalah angin yang terjadi pada waktu malam hari di kawasan
pengunungan di seluruh dunia. Angin ini bergerak dari gunung menuju lembah.
Hal ini terjadi dikarenakan udara di atas gunung mengalami pendingin lebih cepat
dibandingkan di atas permukaan lembah, sehingga tekanan udara di atas
permukaan lembah menjadi lebih rendah di atas permukaan gunung seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.3 Angin Lembah
Sumber:http://softilmu.blogspot.sg/2013/07/pengertian-dan-macam-macam-
angin.html. diakses Mei 2016.
Gambar 2.4 Angin Gunung
Sumber : http://softilmu.blogspot.sg/2013/07/pengertian-dan-macam-macam-
angin.html diakses Mei 2016.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
5. Angin Muson
Angin muson yang terjadi di Indonesia ada dua, yaitu muson barat dan muson
timur. Angin ini disebabkan adanya perbedaan tekanan udara dua benua yang
mengapit kepulauan Indonesia, yaitu Benua Asia yang kaya perairan dan Australia
yang kering. Angin Musim/Muson Barat adalah angin yang mengalir dari benua
Asia (musim dingin) ke Benua Australia (musim panas) dan mengandung curah
hujan yang banyak di Indonesia bagian barat, hal ini disebabkan karena angin
melewati tempat yang luas, seperti perairan dan samudra. Contoh perairan dan
samudra yang dilewati adalah Laut China Selatan dan Samudra Hindia. Angin
Musim Barat menyebabkan Indonesia mengalami musim hujan. Angin ini terjadi
pada bulan Desember, Januari dan Februari, dan maksimal pada bulan januari
dengan Kecepatan Minimum 3 m/s. Angin Musim/Muson Timur adalah angin
yang mengalir dari Benua Australia( musim dingin) ke Benua Asia (Musim
panas) sedikit curah hujan ( kemarau) di Indonesia bagian timur karena angin
melewati celah-celah sempit dan berbagai gurun (Gibson, Australia Besar, dan
Victoria). Ini yang menyebabkan indonesia mengalami musim kemarau. Terjadi
pada bulan juni, juli dan Agustus, dan maksimal pada bulan juli seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.5.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Gambar 2.5 Contoh angin muson barat dan angin muson timur.
Sumber : http://www.berpendidikan.com/2015/06/macam-macam-angin-beserta-
contoh-gambar-dan-penjelasannya.html diakses Mei 2016.
2.2 Kincir Angin
Kincir angin adalah sebuah alat yang digerakkan oleh tenaga angin sehingga
menghasilkan energi mekanik atau gerak. Kincir angin dulunya banyak ditemukan
dinegara – negara Eropa khususnya Belanda dan Denmark yang pada waktu itu
banyak digunakan untuk irigasi, menumbuk hasil pertanian, penggilingan gandum
dan pembangkit tenaga listrik.
Dilihat dari posisi porosnya turbin angin dapat dibedakan menjadi 2 yaitu
Turbin Angin Sumbu Horizontan ( TASH) dan Turbin Angin Sumbu Vertikal
(TASV). Turbin Angin Sumbu Horizontal adalah turbin angin yang mempunyai
sumbu putar sejajar dengan permukaan tanah dan sumbu putar rotor searah
dengan arah angin. Sedangkan turbin angin sumbu vertical adalah turbin angin
yang mempumyai sumbu putar tegak lurus dengan permukaan tanah dan sumbu
putar rotor tegak lurus dengan arah angin.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal
Kincir Angin Poros Horisontal atau propeler adalah kincir angin yang
memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan arah poros utama sesuai dengan
arah angina. Kincir angin Poros Horisontal ini memiliki jumlah bilah lebih dari
dua, kincir angin ini dapat berputar dikarenakan adanya gaya aerodinamis yang
bekerja pada suatu kincir.
Kekurangan dan kelebihan Kincir Angin Poros Horisontal:
Kelebihan kincir angin poros horisontal:
1. Mampu mengkonversi energi angin pada kecepatan tinggi.
2. Tidak memerlukan karateristik angin karena arah angin langsung menuju
rotor.
3. Banyak digunakan untuk menghasilkan energi listrik dengan skala besar.
4. Memiliki efisiensi yang tinggi (Hendra Dermwan, 2015)
Kekurangan kincir angin poros horisontal:
1. Memiliki desain yang lebih rumit karena membutuhkan perngkat tambahan
untuk mengatur arah, selain itu penempatan generator di atas tower dapat
menambah beban turbin (Hendra Dermwan, 2015 ).
2. Perawatan lebih rumit dikarnakan letak komponen-komponen berada diatas
tower.
2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal
Kincir angin poros vertikal atau Vertikal Axis Wind Turbin (VAWT) adalah
salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah angin
atau dengan kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala
arah kecuali arah angin dari atas atau bawah. Kincir jenis ini menghasilkan torsi
yang lebih besar dari pada kincir angin poros horisontal. Beberapa jenis kincir
angin poros Vertikal yang telah banyak dikenal diantaranya ditunjukkan pada
Gambar 2.7
Kelebihan dan kekurangan kincir angin poros vertikal adalah:
Kelebihan kincir angin poros vertikal:
1. Kerja Turbin tidak dipengaruhi arah angin(Hendra Dermwan, 2015).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
2. Memiliki torsi yang besar pada putaran rendah(Hendra Dermwan, 2015).
Kekurangan kincir angin poros vertikal:
1. Kecepatan angin dibagian bawah sangat rendah apabila tidak memakai tower
akan menghasilkan putaran yang rendah juga(Hendra Dermwan, 2015).
2. Evisiensi lebih rendah dibandingkan turbin angin sumbu horizontal(Hendra
Dermwan, 2015).
Adapun jenis jenis turbin angin sumbu horizontal yang sering kita jumpai
dibandingakan turbin angin sumbu vertikal, yaitu:
1. American Windmill
American windmill dirancang oleh Daniel Halladay pada tahun 1857.
Sebagaian besar digunakan untuk mengangkat air dari sumur, sedangkan untuk
versi yang lebih besar digunakan untuk penambangan dan penggilingan padi serta
memotonng jerami
Gambar2.6 American Windmill
Sumber : (xaharts.org)
2. Cretan sail windmill
Dibuat pada tahun 1973, dengan bahan atau matrial utama yang terbuat dari
kayu dan sebuah kain di sudutnya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Gambar 2.7 Cretan sail windmill
(Sumber : pinterest.com)
3. Dutch Four Arm
Desain rancangan turbin angin ini bisa dibilang sederhana dan mungkin pada
awalnya dari rancangan kincir angin yang asli,karena bentuk dan bahan
matrialnya terbuat dari kayu dan tana lliat serta jumblah sudunya . model turbin
angin ini sangat terkenal dibelanda oleh karena itu kita menyebutnya sebagai
Negara kincir angin.
Gambar 2.8 Dutch Four Arm
(Sumber :travelwriterstales.com)
Sedangkan turbin angin sumbu vertical memiliki beberapa jenis yang sudah
umum dikenal dan kembangkan:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
1. Kincir angin savonius
Kincir angin savonius pertama kali ditemukan oleh Sigurd J Savonius yang
berasal dari negara Filandia pada tahun 1922.
Gambar 2.9 kincir angin savonius
(Sumber : www.ecosources.info)
2. Kincir angin darrius
Darrius sama dengan savonius namun desain sudu menggunakan sisten
airfoil. Desain ini dipatenkan oleh Georges Darrius pada tahun 1927.
Gambar 2.10 kincir angin Darrius
(Sumber : www.wind-works.org)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
2.3 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap Tsr
Menurut Albert Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari
kincir angin adalah sebesar 59% seperti yang terlihat pada Gambar 2.3 dia
menamai batas maksimal tersebut dengan Betz limit. Untuk lebih jelasnya dapat
dilihat pada Gambar 2.3.
.
Gambar 2.11 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya
(Cp) dengan Tips Speed Ratio (TSR) dari
beberapa jenis kincir.
(Sumber : www.gunturcuplezt.com) diakses Mei 2016.
2.4 Rumus Perhitungan
Berikut ini adalah rumus–rumus yang digunakan untuk melakukan
perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang diteliti.
2.4.1 Energi dan Daya Angin
Energi angin merupakan sumber daya alam yang terbarukan yang memiliki
jumlah tidak terbatas di sekitar permukaan bumi. Energi angin adalah energi
yang terkandung pada massa udara yang bergerak. Energi angin berasal dari
energi matahari. Pemanasan bumi oleh sinar matahari menyebabkan perbedaan
massa jenis (ρ) pada udara. Perbedaan massa jenis ini menyebabkan perbedaan
tekanan pada udara sehingga akan terjadi aliran fluida dan menghasilkan angin.
Kondisi aliran angin dipengaruhi oleh medan atau permukaan bumi yang dilalui
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
oleh aliran angin dan perbedaan temperatur permukaan bumi. Energy yang
terdapat di angin adalah energy kinetic, energy ini dapat dituliskan dalam
peramaan berikut:
𝐸 =1
2𝑚𝑣2 (1)
dimana :
E : energy kinetic (joule)
m : massa (kg)
v : kecepatan angin (m/s)
Daya merupakan energy per satuan waktu, maka dari persamaan di atas dapat
dituliskan:
𝑃𝑖𝑛=
1
2�̇�𝑣2 (2)
dimana:
Pin : daya yang dihasilkan angin, j/s (watt) .
�̇� : massa udara yang mengalir persatuan waktu (kg/s)
Massa udara yang mengalir per satuan waktu adalah:
�̇� = 𝜌𝐴𝑣 (3)
dimana:
�̇� : massa jenis udara (1,18kg/m3)
A : luas penampang keseluruhan (m2)
Dengan menggunakan persamaan 3, maka daya angin dapat dirumuskan menjadi:
𝑃𝑖𝑛 =1
2(𝜌𝐴𝑣)𝑣2 ,yang dapat disederhanakan menjadi:
𝑃𝑖𝑛 =1
2𝜌𝐴𝑣3 (4)
2.4.2 Daya Mekanis
Daya mekanis adalah daya yang dihasilkan turbin angin dengan cara
mengonfersikan energi kinetik menjadi energi mekanik.
Daya mekanis dapat ditulis dengan persamaan berikut:
𝑃 = 𝑇𝜔 (5)
dimana:
T : torsi (Nm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
ω : kecepatan sudut (rad/s)
Sedangkan persamaan dari kecepat sudut didapat dari
𝜔 =2𝜋.𝑛
60 (6)
dimana:
n : putaran poros (rpm)
Dengan demikian daya mekanik dapat dinyatakan dengan persamaan:
𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑇2𝜋.𝑛
60 (7)
dimana:
Pout : daya yang dihasilkan kincir angin (watt)
2.4.3 Daya Listrik
Daya listrik adalah daya yang dihasilkan oleh putaran generator, daya listrik
dapat ditulis dengan persamaan berikut:
𝑃𝐿 = 𝑉. 𝐼 (8)
dimana:
PL : daya listrik (Watt)
V : teganggan (Volt)
I : arus yang mengalir pada beban (Amper)
2.4.4 Koefisien Daya
Koefisien Daya (Cp) adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan
perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir (Pout) dengan daya yang
disediakan oleh angin (Pin). Sehingga Cp dapat dirumuskan :
𝐶𝑝 =𝑃𝑜𝑢𝑡
𝑃𝑖𝑛 (9)
dimana:
CP : koefisien daya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
Pout : daya yang dihasilkan kincir (watt)
Pin : daya yang dihasilkan oleh angin (watt)
2.4.5 Torsi
Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya
dorong pada sumbu turbin kincir, dimana gaya dorong ini memiliki jarak terhadap
sumbu poros yang berputar, dengan persamaan berikut:
𝑇 = 𝐹. 𝑙 (10)
dimana:
T : torsi yang dihasilkan dari putaran poros (Nm)
l : panjang lengan torsi ke poros (m)
F : gaya (N)
2.4.6 Tip Speed Ratio
Tip Speed Ratio (tsr) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu
Turbin angin yang berputar dengan kecepatan angin
𝑡𝑠𝑟 =𝑉𝑡
𝑣 (11)
dimana:
Vt : kecepatan ujung sudu
v : kecepatan angin (m/s)
Persamaan dari kecepatan ujung sudu yaitu:
(𝑉𝑡) = 𝜔. 𝑟 (12)
dimana:
𝜔 : kecepat sudut (rad/s)
r : jari-jari kincir (m)
Dari persamaan 11 dan 12 maka tsr dapat dirumuskan sebagai berikut
𝑡𝑠𝑟 =𝜋.𝑟.𝑛
30.𝑣 (13)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
dimana:
r : jari-jari kincir angin (m)
n : putaran poros (rpm)
2.5 Tinjauan Pustaka
Ada beberapa tinjauan pustaka yang menjadi contoh atau ukuran dalam
penelitian yang akan dilakukan. Tinjaun pustaka yang dipilih sebagai ukuran
dalam penelitian ini dilihat dari performa kiincir angin yang telah diteliti sebelum
nya.
Penelitian kincir angin jenis propeler bersirip yang dipakai petani garam di
pesisir pantai utara Jawa menunjukkan bahwa sudut sirip pada sudu sangat
berpengaruh terhadap karakteristik kincir. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
nilai Cp maksimum 21% pada kincir plat datar bersirip dengan sudut kemiringan
100. Karakteristik kincir pada variasi sudut sirip antara 100 sampai dengan 400
menunjukkan bahwa prestasi kincir mengalami penurunan seiring bertambahnya
sudut kemiringan sirip sudu baik nilai efisiensi atau koefisien daya,Cp dan putaran
poros yang dihasilkan, 819 rpm (sudut sirip 100, tanpa beban) dan terendah 473
rpm (sudut sirip 400, tanpa beban) pada kecepatan angin sekitar 8,5 m/detik, tetapi
torsi mengalami kenaikan seiring bertambahnya sudut sirip sudu pada kecepatan
angin yang sama. Kincir model propeler plat datar bersirip mempunyai prestasi
sangat baik jika sudut sirip antara 100 – 200. (Doody Purwadianto, 2013)
Telah berhasil dibuat kincir angin propeler tiga sudu menggunakan variasi
sudut sektor lingkaran pada pangkal sudu kincir dengan pembagian sudut 70˚, 80˚
dan 90˚ berbahan dasar kayu jenis tripleks (plywood) dengan diameter sudu kincir
yaitu 80 cm. Kincir angin dengan sudut potong sudu 70° menghasilkan koefisien
daya maksimal 30% pada tip speed ratio 2,8. Kincir angin dengan sudut potong
sudu 80° menghasilkan koefisien daya maksimal 23% pada tip speed ratio 2,1.
Kincir angin dengan sudut potong sudu 90° menghasilkan koefisien daya
maksimal 27% pada tip speed ratio 2,4. Kincir angin dengan sudut potong 70˚
menghasilkan koefisien daya dan tip speed ratio paling tinggi dibandingkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
variasi sudut potong sudu 80˚ dan 90˚ yaitu dengan koefisien daya maksimal 30%
pada tip speed ratio 2,8. (Yulius hendra F, P., 2015)
2.6 Komposit
Komposit adalah suatu matrial yang terbentuk dari dua atau lebih matrial
sehingga dihasilkan matrial komposit yang mempunyai sifat mekanik dan
karakteristik yang berbeda dari matial pembentuknya.
Komposit terdiri dari dua bahan utama utama yaitu:
1. Matriks
Matrial yang berfungsi sebagai perekat atau pengikat dan pelindung filler
(pengisi) dari kerusakan eksternal.
2. Filler (Pengisi)
Matrial yang berfungsi sebagai penguat dari matriks. Filler yang umum
digunakan adalah carbon, glass, aramid, Kevlar.
Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang
digunakan:
1. Fibrous composites
Fibrous composites (komposit serat) merupakan komposit yang terdiri dari
satu lapisan atau dua lapisan yang menggunakan penguat berupa serat/fiber. Fiber
yang digunakan bisa berupa glass fibers,carbon fiber, dan aramid fibers. Fiber ini
bisa disusun secara acak maupun dengan orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam
bentuk yang lebih komplek seperti anyaman.
2. Laminad composites
Laminad composites ( komposit laminat) merupakan komposit yang terdiri
dari dua lapisan atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisan
memiliki karakteristik sifat sendiri.
3. Particulate composites
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Particulate composites (komposit partikel) merupak komposit yang
menggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata
dalam matriknya.
Gambar 2.12 Klasifikasi komposit berdasarkan penguatnya
Berdasarkan matriks yang digunakan, komposit dibagi menjadi 3 jenis, yaitu
1. Polymer Matrix Composites (Komposit Matriks Polimer)
Polymer Matrix Composites merupakan jenis komposit yang sering
digunakan. Komposit jenis ini menggunakan suatu polimer berbahan resin sebagai
matriksnya. Kelebihan dari komposit jenis ini adalah mudah dibentuk mengikuti
profil yang digunakan, memiliki ketangguhan yang baik, dan lebih ringan
dibanding jenis komposit yang lainnya.
2. Metal Matirx Composites (Komposit Matriks Logam)
Metal Matirx Composites merupakan jenis komposit yang menggunakan
suatu logam seperti aluminium sebagai matriksnya. Kelebihan dari jenis komposit
ini adalah tahan terhadap temperature tinggi, memiliki kekuatan tekan dan geser
yang baik, dan tidak menyerap kelembapan.
3. Ceramic Matrix Composites (Komposit Matriks Keramik)
Ceramic Matrix Composites merupakan jenis komposit yang menggunakan
bahan keramik sebagai penguatnya. Kelebihan dari jenis ini adalah memiliki
kekuatan dan ketangguhan yang baik, tahan terhadap korosi, dan tahan terhadap
temperature tinggi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
2.6.1 Kelebihan komposit
Keunggulan bahan komposit adalah :
1. Struktur lebih ringan, kuat.
2. Tahan terhadap berbagai kondisi lingkungan yang buruk.
3. Perbaikan struktur komposit dapat dilakukan dengan mudah.
4. Sifat – sifat bahan komposit dapat dibuat disesuaikan dengan karakteristik
beban dan kondisi lingkungan kerja.(Maryono Ismail, 2009)
2.6.2 Kekurangan komposit
Disamping keunggulan di atas, komposit mempunyai kelemahan antara
lain:
1. komposit bersifat anisotropik yang memiliki sifat berbeda antara satu lokasi
orientasi dengan lokasi / orientasi lainnya.
2. komposit tidak aman terhadap serangan zat-zat tertentu.
3. komposit relatif mahal.
4. komposit memerlukan pembuatan relatif lama dan mahal. (Viktor Malau,
2010)
2.7 Resin poliester
Resin Polyester merupakan jenis resin termoset atau lebih populernya
sering disebut polyester. Resin ini berupa cairan dengan viskositas yang
relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa
menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoset lainnya.
(Hendriwan Fahmi, et all., 2011)
Resin polyester terbagi menjadi beberapa jenis antara lain :
1. Polyester (Orthophtalic)
Merupakan salah satu tipe resin yang memiliki daya tahan yang baik
terhadap proses korosi air laut dan reaksi kimia.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
2. Polyester (Isophtalic)
Sifat resin ini memiliki daya tahan yang baik terhadap panas dan larutan
asam, memiliki kekerasan yang lebih tinggi, serta kemampuan menahan resapan
air (abesion) yang lebih baik bila dibandingkan dengan resin tipe Orthophtalic.
2.7.1 Kelebihan dan kekurangan resin
Jenis polimer yang sering dipakai adalah resin polyester yang memiliki
kelebihan-kelebihan: ringan, mudah dibentuk, tahan korosi dan murah. Tetapi
polyester juga memiliki kekurangan karena sifat dasarnya kaku dan rapuh
sehingga sifat mekaniknya lemah terutama ketahanan terhadap uji impact.
2.8 Serat
Serat adalah jenis bahan yang berupa potongan-potongan komponen yang
membentuk jaringan memanjang yang utuh. Jenis-jenis serat berdasarkan asalnya
dibedakan menjadi dua yaitu serat alami dan serat buatan atau sintetis. Serat yang
paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah serat pada kain.
Manusia sendiri telah menggunakan serat dalam banyak hal antar lain untuk
membuaat benang, kain atau kertas.
Serat dapat digolongan menjadi dua jenis yaitu:
1. Serat alam
Serat alam adalah serat yang dihasilkan oleh tanaman, hewan, dan proses
geologis. Serat jenis ini sangat ramah lingkungan karena dapat mengalami
pelapukan.
2. Serat buatan atau sintetis
Serat sintetis terbuat dari bahan pertokimia. Sarat buatan terbentuk dari
polimer-polimer yang berasal dari alam maupun polimer-polimer buatan yang
dibuat dengan cara kopolimeran senyawa-senyawa kimia.cara pembuatan serat ini
menggunakan cairan yang disemprotkan melalui lubang-lubang kecil. Salah satu
yang termasuk serat buatan atasu sintetis adalah serat fiber atau fiber glass.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
2.8.1 Serat Glass
Serat glass adalah bahan yang tidak mudah terbakar,serat jenis ini biasanya
digunakan sebagai penguat matik jenis polimer. Serat mempunyai karakteristik
yang berbeda antara satu dengan yang lain. Pada penggunaannya serat glass
disesuaikan dengan sifat atau karakteristik yang dimilikinya. Keunggulan serat
glass terletak pada rasio harga dan performance yaitu biaya produksi rendah,
proses produksi sederhana. Serat glass banyak digunakan di industri-industri
otomotif seperti pada panel-panel bodi kendaraan, bahkan pada kendaraan roda
dua seluruh bodi terbuat dari komposit yang berpenguat serat glass.
Serat gelas terbagi menjadi 3 jenis antara lain sebagai berikut ; serat E-
glass, serat C-glass dan serat S- glass (Istanto, 2006). Sifat - sifat serat gelas
dapat dilihat pada tabel 2.4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tahapan Penelitian
Langkah kerja dalam penelitian ini meliputi perencanaan kincir hingga
analisis data. Langkah kerja dalam penelitian ini dalam bentuk gambar diagram
alir seperti yang ditunjukan dalam Gambar 3.1
Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian kincir angin.
Mulai
Perancangan kincir angin propeller dua sudu
Pembuatan kincir angin sumbu horizontal dua sudu bahan komposit,
berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari
pusat poros
Pengambilan data, untuk mengetahui:
V : teganggan (Volt),
I: arus yang mengalir pada beban (Amper)
l :panjang lengan torsi ke poros (m)
Pengolahan data untuk mencari koefisien daya , Pin, Pout, torsi, tip speed
ratio. Membandingan koefisien daya dan tip speed ratio pada masing –
masing variasi kecepatan angin.
Analisa serta pembahasan data dan pembuatan laporan
Selesai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Ada tiga jenis perlakuan metode untuk melakukan penelitian ini, yaitu :
1. Penelitian Kepustakaan (Library Research)
Penelitian kepustakaan dilakukan dengan membaca literatur –literatur yang
berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggung
jawabkan kebenarannya.
2. Pembuatan Alat
Pembuatan alat uji kincir angin tipe propeler dilakukan di Laboratorium
Konversi Energi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Kincir yang sudah jadi
dipasang pada wind tunnel dan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk
memutar fan blower yang menghasilkan tenaga angin untuk memutar kincir.
3. Pengamatan Secara Langsung (Observasi)
Metode observasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung terhadap
objek yang diteliti yaitu kincir angin jenis propeler pada wind tunnel.
3.2 Alat dan Bahan
Model kincir angin propeler dengan bahan komposit Kincir ini dibuat
dengan diameter 100 cm.
1. Sudu kincir angin.
Ukuran panjang sudu kincir menentukan daerah sapuan angin yang menerima
energi angin sehingga dapat membuat dudukan sudu atau turbin berputar. Semua
sudu memiliki bentuk dan ukuran yang sama, sudu kincir angin yang dibuat dapat
dilihat pada Gambar 3.3
Gambar 3.2. Blade / Sudu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
2. Naf / hub.
Hap atau dudukan sudu merupakan bagian komponen yang berfungsi untuk
pemasangan sudu dan juga untuk mengatur kemiringan sudu. Dudukan sudu
ini memiliki dua belas buah lubang untuk pemasangan sudu dan beddiameter 15
cm, untuk mengatur sudu kemiringan cukup memutar kemiringan plat dudukan
sudu. Posisi plat dudukan dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang diperlukan
Dudukan sudu dapat dilihat pada Gambar 3.3
Gambar 3.3 Naf / hub
3. Fan blower.
Fan blower berfungsi untuk menghisap udara memutar kincir angin, fan
blower dengan power sebesar 15 Hp. Gambar 3.4 akan menunjukan bentuk dari
fan blower.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Gambar 3.4 Fan Blower
4. Anemometer.
Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin, dan juga
digunakan untuk mengukur suhu angin di sekitar lingkungan. Gambar 3.5
menunjukan bentuk dari anemometer.
Gambar 3.5 Anemometer.
6. Tachometer.
Tachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan putaran
poros kincir yang dinyatakan dalam satuan rpm (rotation per minute). Jenis
tachometer yang digunakan adalah digital light tachometer, cara kerjanya cukup
sederhana meliputi 3 bagian, yaitu: Sensor, pengolah data dan penampil. Gambar
3.6 menunjukan bentuk tachometer.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 3.6 Tachometer.
7. Timbangan Digital.
Timbangan Digital digunakan untuk mengetahui beban generator pada saat
kincir angin berputar. Gambar 3.7 menunjukan bentuk dari Timbangan Digital
yang digunakan dalam penelitian. Timbangan Digital ini diletakan pada bagian
lengan generator.
Gambar 3.7 Timbangan Digital.
8. Voltmeter.
Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang dihasilkan kincir angin
oleh setiap variasinya. Gambar Voltmeter seperti ditunjukan oleh Gambar 3.8
Gambar 3.8 Voltmeter.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
9. Amperemeter.
Ampermeter digunakan untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh Kincir
Angin dengan setiap variasinya. Gambar Ampermeter seperti ditunjukan oleh
Gambar 3.9 Ampermeter
.
Gambar 3.9 Amperemeter.
10. Pembebanan.
Pembebanan yang dilakukan dengan menggunakan lampu bermaksud
untuk mengetahui performa kincir angin. Variasi voltase lampu yang diberikan
bermaksud supaya data yang dihasilkan lebih bervariasi. Lampu yang digunakan
adalah lampu 75 Watt sebanyak 5 buah, dan lampu 25 Watt sebanyak 5 buah
Skema rangkaian lampu pembebanan dapat dilihat di Gambar 3.10 dan Gambar
pembebanan lampu seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.11 Pembebanan lampu.
Gambar 3.10 Skema Pembebanan Lampu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Gambar 3.11 Pembebanan lampu.
3.3 Desain Kincir.
Desain kincir angin yang dibuat seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.6.
Gambar tersebut menunjukan bahwa kincir angin yang dibuat panjang
diameternya berukuran 100m dengan lebar maksimum sudu 13cm. Gambar 4.6
menunjukan desain dari sudu kincir angin.
Gambar 3.12 Desain kincir.
3.4 Pembuatan Sudu / Blade Kincir Angin
3.4.1 Alat dan Bahan
Pembuatan sebuah sudu / blade merupakan proses yang dilakukan secara
bertahap serta membutuhkan alat dan bahan, seperti yang ditunjukkan oleh tabel
3.1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Tabel 3.1 Alat dan Bahan Pembuatan Sudu / Blade.
3.4.2 Proses Pembuatan Sudu / Blade
Dalam proses pembuatan sudu / blade dilakukan dengan beberapa tahapan.
tahapan – tahapan pembuatan sudu seperti berikut:
3.4.2.1 Pembuatan Cetakan Pipa
1. Memotong pipa 8 inchi dengan panjang 50 cm.
Pipa 8 inchi berfungsi sebagai mal / cetakan dari proses pembuatan sudu
blade kincir angin yang mana bahan yang digunakan adalah komposit. Proses
memotong menggunakan gerinda dengan panjang pipa yang diinginkan adalah 50
cm. Setelah pipa dipotong, kemudian pipa di belah dua. Hal ini bertujuan pada
saat pembentukan pipa dengan mal kertas agar lebih mudah dilakukan. Pipa yang
digunakan adalah Pipa Wavin D 8 inchi, Pemotongan pipa seperti yang
ditunjukkan oleh gambar 3.13
Gambar 3.13 Pemotongan Pipa.
ALAT BAHAN
Bor Pipa 8 Inchi
Gerinda Hardener
Ampelas Resin
Timbangan Serat gelas
Kertas Karton Alumunium foil
Kuas Cat Semprot
Gergaji Besi Dempul
Gunting Plat Alumunium
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
2. Membentuk Mal / cetakan kertas.
Mal atau cetakan kertas mempermudah pembentukan pipa menjadi sebuah
sudu / balde. Mal ditempelkan pada pipa kemudian pipa ditandai sesuai dengan
mal menggunakan spidol. Mal / cetakan kertas seperti yang ditunjukkan oleh
gambar 3.14
.
Gambar 3.14 Mal / Cetakan Kertas.
3. Membentuk pipa dengan mal kertas.
Pipa yang telah ditandai oleh mal ketas, kemudian dipotong menggunakan
gerinda. Proses pembentukan ini dilakukan secara bertahap, pemotongan di mulai
dari garis mal yang mudah dipotong. Proses pembentukan pipa seperti yang
ditunjukkan oleh gambar 3.15
Gambar 3.15 Membentuk pipa dengan mal kertas.
4. Menghaluskan pipa.
Setelah pipa yang telah dibentuk sesuai dengan bentuk dari mal kertas,
kemudian pinggiran pipa dihaluskan. Hal ini bertujuan untuk mencapai sebuah
presisi ukuran dan estetika dari pipa.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Gambar 3.16 Pembentukan sudu pada pipa.
3.2.2.2 Pembuatan sudu / blade.
1. Pelapisan cetakan pipa.
Setelah cetakan dari pipa telah siap, kemudian dilanjutkan pada tahap dua
yaitu pembuatan sudu/blade. Sebelum perpaduan dari resin dan harderner
dioleskan dipermukaan cetakan. Mal pipa dilapisi dengan alumunium foil. Hal ini
bertujuan agar cetakan dengan sudu yang telah jadi tidak menempel, pelapisan
cetakan seperti yang terlihat pada gambar 3.17
2. Pencampuran Resin dan Harderner.
Pencampuran resin dan harderner dilkakukan dengan perbandingan 10:1.
Resin berfungsi untuk mengeraskan campuran dan harderner adalah bahan yang
dikeraskan. Pencampuran kedua bahan seperti yang ditunjukkan pada gambar
3.18.
Gambar 3.17 Pelapisan Mal.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Gambar 3.18 Resin dan Harderner.
3. Pembuatan Sudu / Blade.
Dalam membuat sebuah sudu dengan bahan komposit yang terdiri dari Resin,
Harderner dan Serat Glass. Proses pembuatan sudu / blade dilakukan secara
berulang dan cepat. Karena saya mengharapkan sebuah sudu yang jadi nanti nya
terdiri dari empat lapis serat glass. Di antara lapisan kedua dan ketiga serat glass
diberikan sebuah plat alumunium pada pangkal sudu yang berukuran 2 cm x 10
cm. Pemberian sebuah plat pada lapisan serat glass bertujuan untuk menambah
ketahanan pangkal sudu terhadap gaya tekan yang diberikan oleh baut. Langkah –
langkah pembuatan sudu sebagai berikut:
a. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada permukaan pipa yang telah
dilapisi alumunium foil menggunakan spon/karet kotak. Mengoleskan
campuran resin dan harderner seperti yang ditujukkan oleh gambar 4.3.
b. Menempelkan lapisan pertama serat glass pada cetakan yang telah dioleskan
campuran resin dan harderner. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar 4.4.
c. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan serat glass pertama.
d. Menempelkan lapisan kedua serat glass kedua.
e. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan serat gelas kedua.
f. Menempelkan lapisan ketiga serat glass.
g. Mengoleskan campuran resin dan harderner pada lapisan ketiga serat glass.
8. Pengeringan sudu / Blade.
Setelah proses pembuatan sudu selesai dilakukan, kemudian sudu / blade
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
dikeringkan dengan cara dijemur dibawah matahari. Proses pengeringan yang
dilkukan dibawah matahari memerlukan waktu paling lama 1 hari.
Gambar 3.19 Pengolesan cetakan sudu yang dilapisi alumunium foil.
Gambar 3.20 Peletakan serat glass pada cetakaan sudu.
4. Finishing sudu / blade.
Proses finishing sudu / blade meliputi: Pemotongan, Penghalusan,
Pengurangan berat sudu, Pendempulan dan pewarnaan sudu / blade. Pengurangan
berat sudu yang dimaksud adalah menyamakan berat sudu menjadi 185 gram
menggunakan timbangan duduk digital.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
5. Pembuatan Lubang Baut.
Pembuatan Lubang pada sudu dilakukan menggunakan bor dengan diameter
lubang baut 6mm
.
3.5 Langkah Penelitian
Langkah yang dilakukan sebelum pengambilan data penelitian adalah
pemaasangan kincir angin di depan fan blower, pemasangan komponen poros
penghubung kincir angin dengan sistem pembebanan lampu yang berada di
bagian belakang kincir Angin. Proses pengambilan data Kecepatan Angin, Putaran
Poros (rpm), tegangan, arus listrik dan pembebanan kincir angin ada beberapa hal
yang perlu dilakukan yaitu:
a. Poros kincir di hubungkan dengan mekanisme pembebanan lampu.
b. Memasang Blade / Sudu pada dudukan sudu.
c. Memasang anemometer pada tiang di depan kincir angin untuk mengukur
kecepatan angin.
d. Memasang timbangan digital pada lengan generator.
e. Memasang generator pada poros kincir angin.
f. Merangkai pembebanan lampu pada generator.
g. Jika sudah siap, fan blower dihidupkan untuk memutar kinicr angin.
h. Percobaan pertama kincir Angin dua sudu dengan kecepatan angin 9,5 m/s,
percobaan kedua kincir angin dua sudu dengan kecepatan 8,5 m/s, percobaan
ketiga kincir angin dua sudu dengan kecepatan angin 7,4 m/s.
i. Untuk mengatur kecepatan angin dalam terowongan angin dengan cara
memundurkan jarak gawang Kincir Angin terhadap fan blower agar dapat
menentukan variasi kecepatan angin.
j. Bila kecepatan angin dan variasi beban telah sesuai dengan yang
diinginkan, maka pengukuran dapat dilakukan dengan membaca massa
pengimbang yang terukur pada timbangan digital.
k. Mengukur kecepatan angin dengan menggunakan anemometer dan kecepatan
kincir angin dengan mengunakan Tachometer.
l. Mengamati selama waktu yang telah ditentukan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data hasil penelitian
Berikut ini adalah hasil data dari penelitian kincir angin sumbu horizontal dua
sudu berbahan komposit. Data yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 4.1, Tabel 4.2 ,
dan Tabel 4.3
Tabel 4.1 Data penelitian kincir kecepatan angin 7,4 m/s, kincir angin sumbu
horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan
lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.
Beban
Kecepatan Angin
Kecepatan Putar Poros Massa Tegangan Arus
[ m/s ] [ rpm ] [ kg ] [ V ] [ A ]
0
7,4
901 0.1 63.9 0
1 887 0.14 61.2 0.13
2 846 0.16 60.7 0.25
3 805 0.18 57 0.36
4 773 0.2 54.1 0.48
5 752 0.24 52.9 0.6
6 711 0.25 49.6 0.67
7 689 0.27 46.1 0.72
8 660 0.3 44.8 0.78
9 619 0.32 42.3 0.84
10 588 0.33 41 0.88
11 561 0.34 37.8 0.92
12 545 0.36 36.7 0.99
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Tabel 4.2 Data penelitian kincir kecepatan angin 8,5 m/s, kincir angin sumbu
horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar
maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.
Beban
Kecepatan Angin Kecepatan
Putar Poros Massa Tegangan Arus
[ m/s ] [ rpm ] [ kg ] [ V ] [ A ]
0
8.5
999 0.1 68.3 0
1 987 0.14 66.8 0.17
2 960 0.19 64.1 0.34
3 943 0.23 62.7 0.5
4 883 0.26 58.7 0.66
5 847 0.29 55.4 0.76
6 793 0.31 51.2 0.85
7 737 0.33 48.5 0.92
8 693 0.35 45.8 1.02
9 671 0.37 44.4 1.12
10 652 0.39 41.2 1.22
11 637 0.41 38.1 1.25
12 597 0.41 37.9 1.3
Tabel 4.3 Data penelitian kincir kecepatan angin 9,5 m/s, kecepatan angin sumbu
horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar
maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.
Beban
Kecepatan Angin Kecepatan
Putar Poros Massa Tegangan Arus
[ m/s ] [ rpm ] [ kg ] [ V ] [ A ]
0
9.5
1097 0.1 75.1 0
1 1085 0.14 72.1 0.17
2 1036 0.18 68.9 0.34
3 1004 0.23 66.1 0.5
4 960 0.27 63.2 0.65
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
5 939 0.3 60.3 0.79
6 864 0.32 56.6 0.95
7 824 0.34 54.7 1.05
8 797 0.36 52.1 1.16
9 772 0.39 49.7 1.24
10 747 0.42 47.2 1.33
11 644 0.43 40.8 1.34
12 613 0.44 39.1 1.38
4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan
Pengolahan data menggunakan berbagai asumsi untuk mempermudah dalam
proses perhitungan, yaitu percepatan gravitasi bumi (9,81 m/s2) dan massa jenis
udara (1,18kg/m3).
Sebagai contoh perhitungan diambil data dari beban 1 pada kecepatan angin
rata-rata 8,5 m/s. data tersebut meliputi kecepatan angin, kecepatan putar poros,
massa yang bekerja, serta tenaga dan arus yang dihasilkan generator.
Untuk mengetahui daya yang dihasilkan oleh angin dapat dicari dengan
menggunakan persamaan (4) pada sub bab 2.4.1
maka dengan diameter kincir angin 100 cm densitas udara sebesar 1,18 kg/m3, dan
kecepatan angin 8,5 m/s diperoleh daya yang dihasilkan angin sebesar:
Jadi daya yang dihasilkan oleh angin sebesar watt
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Untuk mengetahui torsi yang bekerja pada kecepatan angin 8,5 m/s dapat dicari
menggunakan persamaan (10) pada sub bab 2.4.5
Maka dengan massa yang bekerja sebesar 0,1 kg dan panjang lengan ayun yang
tegaklurus dengan pusat poros 27,5 cm diperoleh torsi sebesar:
Jadi torsi yang dihasilkan oleh kincir angin sebesar 0.27 Nm
Dari nilai torsi yang didapat, maka kita dapat mengetahui daya mekanis yang
dihasilkan oleh kincir angin dengan menggunakan persamaan (9) dapat sub bab 2.4.4
Dengan diketahui torsi yang bekerja sebesar 0.27 Nm dan kecepatan putar poros
sebesar 999 diperoleh daya mekanis sebesar:
Jadi daya mekanis yang dihasilkan oleh kincir angain sebesar 28.2 watt
Untuk mengetahui daya listrik yang dihasilkan oleh generator dapat dicari
menggunakan persamaan 10 pada sub 2.4.5 yaitu:
Dengan tegangan yang dihasilkan generator sebesar 66,8 volt dan arus yang mengalir
pada beban sebesar 0,17 ampere, dapat diketahui dayalistrik sebesar:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Jadi daya listrik yang dihasilkan generator sebesar 0 watt
Untuk mengetahui koefisien daya dari perbandingan daya mekanis yang
dihasilkan kincir dengan daya yang dihasilkan angin dapat dicari dengan
menggunakan persamaan (11) pada sub bab 2.4.6 yaitu:
Maka dengan diketahui daya mekanis yang dihasilkan kincir sebesar 28.2 watt dan
daya yang dihasilkan angin sebesar 281.4 watt, diperoleh koefisien daya sebesar:
Jadi koefisien daya dari perbandingan daya mekanis yang dihasilkan kincir dengan
daya yang dihasilkan oleh angin sebesar 10.02 %
Untuk mengetahui koefisien daya dari perbanding daya listik yang dihasilkan
generator dengan daya yang dihasilkan angin.
Maka dengan diketahui daya daya listrik yang dihasilkan generator sebesar 0 watt
dan daya yang dihasilkan angin sebesar 284.6 watt diperoleh koefisien daya listrik
sebesar:
Jadi koefisien daya dari perbandingan daya listrik yang dihasilkan kincir dengan
daya yang dihasilkan oleh angin sebesar 0 %
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Untuk mengetahui besarnya tip speed ratio dapat dicari menggunakan
persamaan (6) pada sub bab 2.4.2 yaitu:
Dengan kecepatan angin 8,5 m/s ,jari-jari kincir 50 cm dan kecepatan putar poros
987, maka didapat tip speed ratio sebesar;
Jadi tip speed ratio yang dihasilkan oleh kincir angin sebesar 6.2
4.3 Hasil Perhitungan
Pengujian kincir angin sumbu horizontal bahan komposit jenis propeller dua
sudu diperoleh data-data seperti berikut ;
Dari pengujian yang telah dilakukan diperoleh data-data yang dapat dilihat di
tabel 4.4
Tabel 4.4 Data perhitungan kincir kecepatan angin 7,4 m/s sumbu horizontal
berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm
pada jarak 19 cm dari pusat poros.
Beban
Daya
Angin
Rata -
rata
Daya
Kincir
Daya
Listrik Torsi
TSR
CP
mekanis
CP
listrik
[ watt ] [ watt ] [ watt ] [ Nm ] [%] [%]
0 181.4 25.5 0 0.3 6.4 14 0
1 181.4 35.08 7.9 0.4 6.3 19 4
2 181.4 38.3 15.2 0.4 6.1 21 8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
3 181.4 40.9 20.5 0.5 5.8 22 11
4 181.4 43.7 25.9 0.5 5.5 24 14
5 181.4 50.9 31.7 0.6 5.4 28 17
6 181.4 50.2 33.2 0.7 5.1 27 18
7 181.4 52.6 33.2 0.7 4.9 28 18
8 181.4 55.9 34.9 0.8 4.7 30 19
9 181.4 55.9 35.5 0.9 4.4 30 19
10 181.4 54.8 36.08 0.9 4.2 30 19
11 181.4 53.9 34.8 0.9 4.0 29 19
12 181.4 55.4 36.3 0.9 3.9 30 20
Tabel 4.5 Data penelitian kincir kecepatan angin 8,5 m/s, dua sudu berbahan
komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar 13 cm pada jarak 19 cm dari
pusat poros.
beban
Daya Angin
Daya Kincir
Daya Listrik
Torsi TSR
CP mekanis
CP listrik
[ watt ] [ watt ] [ watt ] [ Nm ] [%] [%]
0 281.4 28.9 0 0.3 6.2 10 0
1 281.4 39.03 11.4 0.4 6.1 13 4
2 281.4 51.5 21.8 0.5 5.9 18 7
3 281.4 61.3 31.3 0.6 5.8 21 11
4 281.4 64.9 38.7 0.7 5.4 23 13
5 281.4 69.4 42.1 0.8 5.2 24 14
6 281.4 69.4 43.5 0.8 4.9 24 15
7 281.4 68.7 44.6 0.9 4.5 24 15
8 281.4 68.5 46.7 0.9 4.3 24 16
9 281.4 70.1 49.7 0.99 4.1 24 17
10 281.4 71.8 50.3 1 4.03 25 17
11 281.4 73.8 47.6 1.1 3.9 26 16
12 281.4 69.1 49.2 1.1 3.7 24 17
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Tabel 4.6 Data penelitian kincir kecepatan angin 9,5 m/s dua sudu berbahan
komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak
19 cm dari pusat poros.
beban Daya Angin
Daya Kincir
Daya Listrik
Torsi TSR
CP mekanis
CP listrik
[ watt ] [ watt ] [ watt ] [ Nm ] [%] [%]
0 392.4 30.9 0 0.3 6.07 7 0
1 392.4 42.9 12.6 0.4 6.0 10 3
2 392.4 52.6 23.4 0.5 5.7 13 5
3 392.4 65.2 33.05 0.6 5.6 16 8
4 392.4 73.2 41.08 0.7 5.3 18 10
5 392.4 79.6 47.6 0.8 5.2 20 12
6 392.4 78.1 53.8 0.8 4.9 19 13
7 392.4 79.1 57.4 0.91 4.7 20 14
8 392.4 81.05 60.4 0.97 4.4 20 15
9 392.4 85.05 61.6 1.0 4.3 21 15
10 392.4 88.6 62.8 1.1 4.1 22 15
11 392.4 78.2 54.7 1.2 3.6 19 13
12 392.4 76.2 53.9 1.2 3.4 19 13
4.4 Grafik hasil perhitungan
Pengolahan data yang dilakukan pada sub bab 4.2 dan 4.3 didapatkan hasil
grafik. Grafik-grafik hubungan tersebut antara lain grafik hubungan koefisien daya
mekanis dengan tip speed ratio untuk ketiga variasi, grafik hubungan koefisien daya
listrik dengan tip speed ratio untuk ketiga variasi, grafik hubungan torsi dengan
kecepatan putar poros untuk ketiga variasi, dan grafik hubungan antara daya out put
dengan kecepatan putar poros untuk tiap variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara CP mekanis dengan TSR kincir angin
sumbu horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100
cm dengan lebar maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat
poros.
Dari grafik pada gambar 4.1 dapat dilihat bahwa kecepatan angin rata rata 7,4
m/s memiliki koefisien daya lebih besar dari variasi kecepatan angin lainnya. Dengan
persamaan yang tertera pada grafik dapat diketahui cp maksimum pada tsr optimal.
Sebagai contoh digunakan persamaan pada variasi kecepatan angin 7,4 m/s.
Persamaan pada variasi kecepatan angin 7,4 m/s sebagai berikut:
Dengan menggunakan analisis matismatis dicari :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Setelah nilai trs optimal diketahui selanjutnya dapat mengetahui Cp maksimal
dengan cara mensubtitusikan tsr kedalam persamaan di atas, hasil dari Cp maksimal
adalah sebagai berikut;
3.043tsr2 + 25.848tsr - 24.345
Dari contoh perhitungan di atas didapat Cp maksiamal pada trs optimal untuk
masing -masing variasi kecepatan angin. Untuk kecepatan angin 7,4 m/s didapat cp
maksimalnya sebesar 30% pada tsr optimal 4,3, pada kecepatan angin 8,5 m/s cp
maksimal sebesar 26% pada tsr optimal 4.49 dan untuk variasi kecepatan angin rata-
rata 9,5 m/s didapat cp maksimal sebesar 21% pada trs optimal 4.27.
Hasil yang didapat dari persamaan ketiga variasi di atas dapat diketahui bahwa
untuk variasi kecapatan angin 7,4 m/s memeiliki efesiensi lebih baik dari kedua
variasi lainnya. Hal ini dikarenakan variasi angin kecepatan 7,4 m/s memiliki
perbandingan antara daya output dan daya input lebih rendah dari kedua variasi angin
lainnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Gambar 4.2. Grafik hubungan CP listrik dengan TSR kincir angin sumbu horizontal
dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar
maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.
Dari grafik pada gambar 4.2 dapat dilihat bahwa kecepatan angin 7,4 m/s memiliki
koefisien daya lebih besar dari variasi kecepatan angin lainnya. Dengan persamaan
yang tertera pada grafik dapat diketahui cp maksimum pada tsr optimal. Sebagai
contoh digunakan persaan pada variasi kecepatan angin 7,4 m/s. persamaan pada
variasi kecepatan angin 7.4 m/s sebagai berikut:
y = -4.4924tsr2 + 39.566tsr - 66.921
Dengan menggunakan analisis matismatis dicari:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
Setelah nilai trs optimal diketahui selanjutnya dapat mengetahui Cp maksimal
dengan cara mensubtitusikan tsr kedalam persamaan diatas, hasil dari Cp maksimal
adalah sebagai berikut;
Dari contoh perhitungan di atas didapat Cp maksiamal pada trs optimal untuk
masing masing variasi kecepatan angin. Untuk kecepatan angin 7,4 m/s didapat cp
maksimalnya sebesar 20% pada tsr optimal 4.4, pada kecepatan angin 8,5m/s cp
maksimal sebesar 17% pada tsr optimal 4.03, dan untuk variasi kecepatan angin 9,5
m/s didapat cp maksimal sebesar 15% pada trs optimal 4.1.
Hasil yang didapat dari persamaan ketiga variasi diatas dapat diketahui bahwa
untuk variasi kecapatan angin 7,4 m/s memeiliki efesiensi lebih baik dari kedua
variasi lainnya. Hal ini dikarenakan variasi angin kecepatan rata-rata 7,4 m/s
memiliki perbandingan antara daya output dan daya input lebih rendah dari kedua
variasi angin lainnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Gambar 4.3 Grafik hubungan kecepatan putar poros dengan torsi tsr kincir angin sumbu
horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar
maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros
Gambar 4.3 memperlihakan bahwa setiap ada kenaikan torsi maka putaran
poros akan turun hal ini disebab kan karena ada penambahan beban, saat beban
ditambahkan maka akan terjadi peningkatan atau kenaikan torsi namun pristiwa ini
member dapak terhadap putaran yang akitbanya akan mengalami penurunan rpm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Gambar 4.4 Grafik hubungan kecepatan putar poros dengan torsi kincir angin sumbu
horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100cm dengan lebar
maksimum13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros.
Gambar 4.4 memperlihakan bahwa setiap ada kenaikan torsi maka putaran
poros akan turun hal ini disebab kan karena ada penambahan beban, saat beban
ditambahkan maka akan terjadi peningkatan atau kenaikan torsi namun pristiwa ini
member dapak terhadap putaran yang akitbanya akan mengalami penurunan rpm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 4.5 Grafik hubungan antar daya output dan torsi kincir angin sumbu
horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar 13
cm pada jarak 19 cm dari pusat poros dengan kecepatan angin 7.4 m/s
Dari tabel 4.5 yang diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat digunakan
untuk membut grafik hubungan antara daya output dengan torsi. Pada gambar 4.4
menunjukan bahwa nilai daya output mengalami titik puncak pada besaran torsi
tertentu.
Untuk daya output mekanis mengahasilkan daya puncak sebesar 55.9 watt pada
torsi sebesar 0,8 N.m sedangkan daya output listrik mengalami daya puncak sebesar
36.3 watt pada torsi sebesar 0.9 N.m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Gambar 4.6 Grafik hubungan antar daya output dan torsi kincir angin sumbu
horizontal dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar
maksimum 13 cm pada jarak 19 cm dari pusat poros dengan kecepatan angin
8.5 m/s
Dari tabel 4.6 yang diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat digunakan
untuk membut grafik hubungan antara daya output dengan torsi. Pada gambar
4.56menunjukan bahwa nilai daya output mengalami titik puncak pada besaran torsi
tertentu.
Untuk daya output mekanis mengahasilkan daya puncak sebesar 73.7 watt pada
torsi sebesar 1.1 N.m sedangkan daya output listrik mengalami daya puncak sebesar
50.2 watt pada torsi sebesar 1.05 N.m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Gambar 4.7 Grafik hubungan antar daya output dan torsi kincir angin sumbu horizontal
dua sudu berbahan komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13
cm pada jarak 19 cm dari pusat poros dengan kecepatan angin 9.5 m/s
Dari tabel 4.7 yang diperoleh pada perhitungan sebelumnya dapat digunakan
untuk membut grafik hubungan antara daya output dengan torsi. Pada gambar 4.7
menunjukan bahwa nilai daya output mengalami titik puncak pada besaran torsi
tertentu.
Untuk daya output mekanis mengahasilkan daya puncak sebesar 88.6 watt pada
torsi sebesar 1.1 N.m sedangkan daya output listrik mengalami daya puncak sebesar
62.7 watt pada torsi sebesar 1.1 N.m
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian kincir angin sumbu horizontal berbahan lomposit tiga sudu
dengan tiga kecepatan variasi angin yang sudah, maka dapat disimpulkan;
1. Telah berhasil dibuat kincir angin poros horizontal dua sudu berbahan komposit
dengan desain dari potongan pipa pvc 8’’ berdiameter 1 meter.
2. Pada variasi kecepatan angin 9.5 m/s menghailkan torsi tertinggi 1.2Nm,
sedangkan variasi kecepatan angin 8.47 m/s menghasilkan torsi tertinggi 1.1Nm,
dan variasi kecepatan angin 7.4 m/s menghasilkan torsi tertinggi 0.9Nm.
3. Kincir angin dengan variasi kecepatan angin rata-rata 9,5 m/s menghasilkan
koefisien daya maksimum sebesar 22% dan TSR optimal 4.1, sedangkan kincir
angin dengan variasi kecepatan angin rata-rata 8.5 m/s menghasilkan koefisien
daya maksimum sebesar 26% dan TSR optimal 3.9, dan kincir angin dengan
variasi kecepatan angin rata-rata 7.4 m/s menghasilkan koefisien daya
maksimum sebesar 30% dan TSR optimal 4.4.
5.2 Saran
Setelah melakukan penelitian penulis member beberapa saran yang dapat
dijadikan perhatian untuk penelitian selanjutnya
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variasi tambahan ekor pada sudu
kincir.
2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang pengurangan berat sudu dan
jumlah lapisan serat.
3. Perlu dilakukan uji coba dengan variasi kecepatan angin yang lebih rendah (3
m/s - 6 m/s), mengingat karakteristik angin di Indonesia cenderung rendah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
DAFTAR PUSTAKA
Daryanto,Y., 2007, “Kajian Potensi angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga
Bayu”,Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, 2005.
Pengelolaan Energi Nasional.
Dermawan, H., 2012, “ Perancangan Turbin Angin Savonius L Sumbu
Vertikal.”,Program Study Teknik Elektro,FT UMRAH.
Sari, Eka., 2012,“ Belanda Sang Negeri Kincir Angin”,
http://www.1powerbloger.com.
Ginting, Soeripno, J., 1993, “Pemasangan dan Uji Coba Pemanfaatan Kincir
Angin Poros Horisontal.”, Lembaga Fisika Nasional LIPI,Bandung
Aji, Riangga. 2011 : Pengaruh Variasi Tinggi Sudu Terhadap Performansi
Vertical Axis Wind TurbineJenis Savonius Type-U”, Jurusan Teknik
Mesin FakultasTeknikUniversitas Brawijaya
Yulius Hendra F, P., (2015),” Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu
berbahan dasar kayu berlapis pelat seng dengan sudu-sudu dari
belahan dinding silinder .“ Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
.http://www.kincirangin.info/plta-gambar.php. diakses Mei 2016
http://www.xahart.blogspot.com, diakses 15 Mei 2016
http://www.ecosources.info.com, diakses 15 Mei 2016
http://www.wind-work.com, diakses 15 Mei 2016
http://www.intechopen.com, diakses 15 Mei 2016
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
LAMPIRAN
Lamp.1 Grafik hubungan koefisien daya mekanis dengan tip speed ratio untuk
kecepatan angin 7,4 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan
komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm dan jarak
dari pusat poros 19 cm
0
5
10
15
20
25
30
35
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00
Cp
(%
)
TSR
Kecepatan angin 7.4m/s
Kecepatan angin 7.4m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Lamp.2 Grafik hubungan koefisien daya mekanis dengan tip speed ratio untuk
kecepatan angin 8,5 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan
komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm dan jarak
dari pusat poros 19 cm
0
5
10
15
20
25
30
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00
Cp
(%
)
TSR
Kecepatan angin 8.5m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Lamp.3 Grafik hubungan koefisien daya mekanis dengan tip speed ratio untuk
kecepatan angin 9,5 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan
komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm dan jarak
dari pusat poros 19 cm
0
5
10
15
20
25
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00
Cp
(%
)
TSR
Kecepatan angin 9.5m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Lamp.4 Grafik hubungan koefisien daya listrik dengan tip speed ratio untuk
kecepatan angin 7,4 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan
komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm dan jarak
dari pusat poros 19 cm
0
5
10
15
20
25
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00
Cp
(%
)
TSR
kecepatan angin 7.4m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
Lamp.5 Grafik hubungan koefisien daya listrik dengan tip speed ratio untuk
kecepatan angin 8,5 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan
komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm dan jarak
dari pusat poros 19 cm
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00
Cp
(%
)
TSR
kecepatan angin 8.5m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
Lamp.6 Grafik hubungan koefisien daya listrik dengan tip speed ratio untuk
kecepatan angin 9,4 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan
komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm dan jarak
dari pusat poros 19 cm
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00
Cp
(%
)
TSR
kecepatan angin 9.5m/s
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Lamp.7 Grafik hubungan antara kecepatan putar poros dengan torsi untuk
kecepatan angin 7,4 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan
komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm dan jarak
dari pusat poros 19 cm
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200
Pu
tara
nP
oro
s(r
pm
)
Torsi(N/m)
Kecepatan angin 7.4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Lamp.8 Grafik hubungan antara kecepatan putar poros dengan torsi untuk
kecepatan angin 8,5 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan
komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm dan jarak
dari pusat poros 19 cm
0
200
400
600
800
1000
1200
0,000 0,500 1,000 1,500
Pu
tara
nP
oro
s(r
pm
)
Torsi(N/m)
Kecepatan angin 8.5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Lamp.9 Grafik hubungan antara kecepatan putar poros dengan torsi untuk
kecepatan angin 9,5 m/s torsi kincir angin sumbu horizontal bahan
komposit, berdiameter 100 cm dengan lebar maksimum 13 cm dan jarak
dari pusat poros 19 cm
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0,000 0,500 1,000 1,500
Pu
tara
N P
oro
s(r
pm
)
Torsi(N/m)
Kecepatan angin 9.5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI