UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine...

84
i UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H BERPENAMPANG SUDU NACA 2415 DENGAN TIGA VARIASI DIAMETER TUGAS AKHIR Diajukan sebagai salah satu persyaratan mencapai derajat sarjana Strata 1 Program Studi Teknik Mesin Oleh: Eldo Elmer Kharisma Widodo NIM: 155214130 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2019 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Transcript of UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine...

Page 1: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

i

UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H BERPENAMPANG

SUDU NACA 2415 DENGAN TIGA VARIASI DIAMETER

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai salah satu persyaratan

mencapai derajat sarjana Strata 1

Program Studi Teknik Mesin

Oleh:

Eldo Elmer Kharisma Widodo

NIM: 155214130

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 2: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

ii

THE PERFORMANCE OF DARRIEUS WIND TURBINE TYPE -H WITH

BLADE USING NACA SERIES 2415 WITH THREE DIAMETERS

VARIATIONS

THESIS

Presented as partitial fulfillment of the requirements

to obtain Sarjana Teknik degree

in mechanical engineering

Presented by:

Eldo Elmer Kharisma Widodo

NIM: 155214130

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TEKNOLOGY

UNIVERSITAS OF SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 3: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

iii

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 4: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

iv

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 5: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

v

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 6: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

vi

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 7: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

vii

Abstrak

Kebutuhan energi dunia semakin lama semakin besar. Kebutuhan energi

tersebut sampai sekarang ini sebagian besar masih dipenuhi dengan energi dari

fosil. Efek yang dihasilkan dari penggunaan energi dari fosil adalah pemanasan

global yang disebabkan oleh gas CO2 hasil dari pembakaran energi fosil. Angin

merupakan salah satu energi yang tidak menghasilkan gas CO2. Beberapa

wilayah di Indonesia memiliki kecepatan angin yang cukup tinggi diatas 8 m/s.

Turbin angin sumbu vertikal jenis Darrieus adalah salah satu alat yang

digunakan untuk mengubah energi angin menjadi energi listrik dengan bantuan

generator, dan turbin jenis ini juga membutuhkan kecepatan angin yang tinggi

yang cocok untuk dikembangkan di wilayah Indonesia. Penelitian ini bertujuan

untuk mengetahui karakteristik turbin jenis ini.

Pada penelitian ini digunakan turbin angin vertikal jenis Darrieus tipe H tiga

sudu dengan penampang sudu berbentuk NACA seri 2415. Penelitian ini

menggunakan variasi diameter 60 cm, 70 cm, 80 cm, variasi kecepatan angin

rata – rata 7,5 m/s, 8,5 m/s, 9,5 m/s, serta variasi pembebanan.

Hasil dari penelitian menunjukan bahwa semakin kecil diameter turbin

koefisien daya yang dihasilkan semakin meningkat, semakin tinggi kecepatan

angin yang dilewatkan ke turbin maka koefisien daya turbin menurun.

Koefisien daya maksimal turbin ditunjukan pada saat turbin berputar pada

kecepatan angin 7,5 m/s dengan diameter turbin 60 cm sebesar 7,4 % dengan

tip speed ratio sebesar 1,51.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 8: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

viii

Abstract

The world's energy needs are getting bigger and bigger. Until now, most of

these energy needs are still filled with energy from fossils. The effect produced

from the use of energy from fossils is global warming caused by CO2 gas

resulting from burning fossil energy. Wind is one of the energy that does not

produce CO2. Some regions in Indonesia have high wind speeds above 8 m/s.

Darrieus vertical axis wind turbine is one of the tools used to convert wind

energy into electrical energy with the help of generators, and this type of turbine

also requires high wind speed which is suitable to be developed in the territory

of Indonesia. This study aims to determine the characteristics of this type of

turbine.

In this study three-blade Darrieus type H blade type vertical wind turbine

was used with NACA shaped series 2415 cross section. This study uses

variations in diameter of 60 cm, 70 cm, 80 cm, variations in wind speed

averaging 7,5 m/s, 8.5 m/s, 9.5 m/s, and variations in loading.

The results of the study show that the smaller the power coefficient turbine

diameter produced increases, the higher the wind speed passed to the turbine,

the turbine power coefficient decreases. The maximum power coefficient of the

turbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a

diameter of 60 cm turbine of 7.4% with a tsr of 1.51.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 9: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

ix

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 10: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................................ i

TITLE PAGE .................................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................................................iii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................................ iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN ........................................................... v

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ................................................................... vi

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

ABSTRACT ......................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ..................................................................................................... ix

DAFTAR ISI......................................................................................................................x

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ........................................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

LATAR BELAKANG ............................................................................................ 1

RUMUSAN MASALAH ........................................................................................ 6

TUJUAN ................................................................................................................. 6

BATASAN MASALAH ......................................................................................... 7

MANFAAT ............................................................................................................. 7

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ........................................... 8

2.1. KONSEP DASAR ANGIN .............................................................................. 8

2.2. JENIS – JENIS ANGIN ................................................................................... 9

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 11: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

xi

2.3. TURBIN ANGIN ........................................................................................... 12

2.4. TURBIN ANGIN SUMBU HORIZONTAL ...................................................... 12

2.5. TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL ............................................................ 13

2.6. NACA AIRFOIL ........................................................................................... 14

2.7. RUMUS PERHITUNGAN ............................................................................ 16

2.8. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ 19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................................... 20

3.1. DIAGRAM ALIR .......................................................................................... 20

3.2. PERANCANGAN TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ............................ 21

3.3. ALAT DAN BAHAN UNTUK PERANCANGAN TURBIN......................... 21

3.4. BENTUK SUDU DAN BENTUK TURBIN ...................................................... 23

3.5. ALAT PENGUJIAN ...................................................................................... 24

3.6. VARIABEL PENELITIAN ........................................................................... 25

3.7. PENGAMBILAN DATA DAN PENGOLAHAN ............................................. 26

BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN ................................................ 29

4.1. DATA HASIL PENGUJIAN ......................................................................... 29

4.2. PERHITUNGAN OLAH DATA ................................................................... 38

4.3. PERHITUNGAN DAYA ANGIN ................................................................. 38

4.4. PERHITUNGAN TORSI ............................................................................... 38

4.5. PERHITUNGAN DAYA TURBIN ..................................................................... 39

4.6. PERHITUNGAN TIP SPEED RATIO ............................................................... 39

4.7. PERHITUNGAN KOEFISIEN DAYA ............................................................... 40

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 12: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

xii

4.8. HASIL PERHITUNGAN .............................................................................. 40

4.9. GRAFIK HUBUNGAN ANTARA Cp DENGAN TSR ................................... 50

4.10. GRAFIK HUBUNGAN ANTARA Cp DENGAN TSR

DARI VARIASI DIAMETER TURBIN .................................................................... 63

4.11. GRAFIK HUBUNGAN ANTARA Cp DENGAN TSR

DARI VARIASI KECEPATAN ANGIN ................................................................... 64

BAB V PENUTUP ............................................................................................... 65

5.1. KESIMPULAN .............................................................................................. 65

5.2. SARAN .......................................................................................................... 66

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 67

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 13: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Grafik konsumsi energi Dunia .................................................................. 1

Gambar 1.2 Gambar diagram jenis energi yang dikonsumsi. .................................... 1

Gambar 1.3 Gambar grafik produksi gas CO2 Dunia .................................................. 2

Gambar 1.4 Rata-rata kecepatan angin 11 tahun 2004-2014. .................................... 4

Gambar 1.5 Gambar turbin angin sumbu vertikal jenis Darrieus .............................. 5

Gambar 2.1 Angin darat .................................................................................................. 9

Gambar 2.2 Angin laut .................................................................................................. 10

Gambar 2.3 Angin lembah ............................................................................................ 11

Gambar 2.4 Angin gunung ............................................................................................ 11

Gambar 2.5 Penampang airfoil .................................................................................... 15

Gambar 2.6 Grafik hubungan Cp dengan TSR dari jenis – jenis turbin .................. 18

Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian kincir angin Darrieus tipe H ............. 20

Gambar 3.2 Gambar penampang sudu yang digunakan sebagai sudu turbin......... 23

Gambar 3.3 Gambar turbin angin Darrieus yang digunakan untuk penelitian ...... 24

Gambar 3.4 Gambar Mekanisme pengerem……………………………………...26

Gambar 3.5 Posisi turbin pada saat dilakukan penelitian ......................................... 27

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 7,5

m/s dengan diameter 0,8 m. .......................................................................................... 50

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 7,5

m/s dengan diameter 0,7 m. .......................................................................................... 51

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 7,5

m/s dengan diameter 0,6 m. .......................................................................................... 53

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 14: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

xiv

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 8,5

m/s dengan diameter 0,8 m. .......................................................................................... 54

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 8,5

m/s dengan diameter 0,7 m ........................................................................................... 56

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 8,5

m/s dengan diameter 0,6 m. .......................................................................................... 57

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 9,5

m/s dengan diameter 0,8 m ........................................................................................... 59

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 9,5

m/s dengan diameter 0,7 m. .......................................................................................... 60

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 9,5

m/s dengan diameter 0,6 m. .......................................................................................... 61

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 9,5

m/s dengan diameter 0,8 m, diameter 0,7 m, diameter 0,6 m. ................................. 63

Gambar 4.11 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 7,5

m/s, 8,5 m/s, dan 9,5 m/s dengan diameter 0,6 m. ..................................................... 64

.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 15: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi diameter

0,8 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 7,5 m/s. ........................ 29

Tabel 4.2 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi diameter

0,7 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 7,5 m/s. ........................ 30

Tabel 4.3 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi diameter

0,6 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 7,5 m/s. ........................ 30

Tabel 4.4 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi diameter

0,8 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata-rata 8,5 m/s…………………31

Tabel 4.5 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi diameter

0,7 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 8,5 m/s. ........................ 32

Tabel 4.6 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi diameter

0,6 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 8,5 m/s. ........................ 33

Tabel 4.7 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi diameter

0,8 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 9,5 m/s. ........................ 33

Tabel 4.8 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi diameter

0,7 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 9,5 m/s. ........................ 35

Tabel 4.9 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi diameter

0,6 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 9,5 m/s. ........................ 36

Tabel 4.10 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 7,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,8 m..................................................................................................... 40

Tabel 4.11 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 7,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,7 m..................................................................................................... 41

Tabel 4.12 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 7,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,6 m ..................................................................................................... 42

Tabel 4.13 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 8,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,8 m..................................................................................................... 43

Tabel 4.14 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 8,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,7 m..................................................................................................... 43

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 16: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

xvi

Tabel 4.15 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 8,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,6 m ..................................................................................................... 45

Tabel 4.16 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 9,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,8 m ..................................................................................................... 45

Tabel 4.17 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 9,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,7 m ..................................................................................................... 47

Tabel 4.18 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 9,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,6 m ..................................................................................................... 48

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 17: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Konsumsi energi dunia sangatlah besar tercatat pada tahun 2017 konsumsi

energi dunia mencapai 13,730 Mtoe. Kebutuhan energi ini rata – rata terpenuhi

dengan energi tidak dapat diperbaharui hal ini dapat diketahui dari statistik yaitu

sebesar 75% energi dunia terpenuhi dengan energy tidak dapat diperbarui

sedangkan 25% dipenuhi oleh energi terbarukan. Besarnya konsumsi energy

dunia dapat dilihat pada Gambar 1.1 dan Gambar 1.2. (Enerdata Global

Statistical yearbook, 2018, https://yearbook.enerdata.net).

Gambar 1.1 Grafik konsumsi energi Dunia. (Enerdata Global Statistical

yearbook, 2018, https://yearbook.enerdata.net).

Gambar 1.2 Gambar diagram jenis energi yang dikonsumsi. (Enerdata Global

Statistical yearbook, 2018, https://yearbook.enerdata.net).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 18: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

2

Dari proses untuk memenuhi besarnya energi dunia yang sebagian besar

menggunakan energi dari non renewable energy, maka memiliki efek yang

buruk yaitu produksi gas CO2 yang sangat besar yaitu sebesar 32,668 MtCO2.

Besarnya produksi gas CO2 dapat dilihat pada Gambar 1.3. (Enerdata Global

Statistical yearbook, 2018, https://yearbook.enerdata.net).

Gambar 1.3 Gambar grafik produksi gas CO2 Dunia. (Enerdata Global

Statistical yearbook, 2018, https://yearbook.enerdata.net).

Untuk mengatasi produksi gas CO2 yang semakin meningkat akibat proses

penggunaan energi yang tidak dapat diperbarui maka pada saat ini banyak

Negara berlomba – lomba mengembangkan teknologi untuk memanfaatkan

sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan. Efek dari meningkatkan

kadar gas CO2 yaitu pemanasan global atau biasa disebut dengan Global

Warming.

Melihat produksi gas CO2 yang semakin meningkat serta efek dari

banyaknya gas CO2 yang sudah dirasakan pada saat ini, maka energi terbarukan

merupakan satu – satunya energi alternatif yang baik digunakan sekarang ini.

Energi terbarukan merupakan energi yang banyak terdapat di alam. Jenis – jenis

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 19: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

3

energi terbarukan yaitu energi air, energi angin, energi panas bumi, energi

ombak dan lain lain.

Indonesia berada pada garis khatulistiwa yang merupakan daerah lintasan

pergerakan udara sebagai akibat dari perbedaan tekanan udara pada kedua

belahan bumi ini yang dikenal sebagai angin muson. Angin muson secara

bergantian bergerak melintasi wilayah Indonesia sepanjang tahun dengan

periode enam bulan yakni bulan April hingga September (angin muson timur)

dan Oktober hingga maret (angin muson barat).

Akibat dari angin muson ini wilayah Indonesia mengalami dua musim

dalam satu tahun yaitu musim hujan pada saat muson barat dan musim kemarau

pada saat muson timur. Fenomena angin muson yang kemudian ditunjang

dengan letak wilayah Indonesia pada daerah khatulistiwa serta keadaan

geografis yang terdiri dari 70% wilayah perairan menyebabkan Indonesia

memiliki potensi energi angin yang besar

Energi angin dapat dikatakan sebagai bentuk lain dari energi matahari, hal

ini karena angin terbentuk dari perbedaan tekanan udara akibat proses

pemanasan permukaan bumi oleh matahari yang tidak merata. Saat ini energi

angin juga dikenal sebagai energi terbarukan yang pemanfaatannya di Indonesia

belum maksimal.

Rata-rata kecepatan angin tahunan berdasarkan data satelit WindSat tahun

2004 sampai 2014 diperlihatkan pada Gambar 1.4. Lokasi-lokasi potensial yang

tunjukan dalam peta kecepatan angin tahunan adalah laut Hindia hingga Nusa

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 20: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

4

tenggara, laut Arafuru, laut Banda, kepulauan Natuna, selat Karimata dan laut

Jawa yakni diatas 8 m/s. (Hero P. Dida, dkk, 2016).

Gambar 1.4 Rata-rata kecepatan angin 11 tahun 2004-2014. (Hero P. Dida, dkk,

2016).

Turbin angin dapat dikelompokan menjadi dua kelompok yaitu turbin

angin vertikal dan turbin angin horisontal. Pengelompokan turbin tersebut

berdasarkan posisi porosnya. turbin angin vertikal merupakan turbin angin

dengan posisi poros tegak lurus dengan arah datangnya angin. Turbin angin

poros horizontal merupakan turbin angin dengan posisi poros sejajar dengan

arah angin. Turbin angin Darrieus merupakan salah satu contoh turbin angin

dengan poros vertikal. Turbin ini memiliki kecepatan putar dan torsi yang cukup

tinggi. Turbin ini memiliki dua bilah sudu yang masing – masing sudu

mempunyai bentuk penampang airfoil, seperti pada bentuk penampang sayap

pesawat terbang. Airfoil merupakan suatu bentuk penampang sederhana yang

dirancang untuk memberikan gaya angkat tertentu. Jika dilihat dari samping

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 21: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

5

maka turbin ini akan terlihat membentuk huruf D yang saling membelakangi.

Berikut gambar turbin angin Darrieus di tunjukan pada Gambar 1.5.

Gambar 1.5 Gambar turbin angin sumbu vertikal jenis Darrieus

(www.REUK.co.uk/wordpress/wind/darrieus-wind-turbines).

Pada era pemerintahan negara Indonesia pada saat ini pembangunan

pembangkit – pembangkit listrik masih sangat diperlukan. Hal ini terlihat dari

pembangkit – pembangkit listrik baru banyak dibangun dan sudah ada beberapa

yang disahkan oleh bapak Presiden. Di Indonesia belum lama ini telah disahkan

pembangkit listrik tenaga angin. Di Indonesia sendiri beberapa tempat juga

memiliki kecepatan angin yang cukup tinggi untuk turbin angin sumbu vertikal

berjenis turbin angin Darrieus.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 22: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

6

Melihat dari potensi angin yang ada di Indonesia dan masih maraknya

pembangunan pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan, maka pada

penelitian ini digunakan turbin angin Darrieus tipe H dengan sudu – sudu

berpenampang airfoil seri NACA 2415 yang merupakan salah satu jenis turbin

angin yang tergolong sebagai turbin angin sumbu vertikal. Pada penelitian ini

akan dicari karakteristik dari turbin angin jenis Darrieus beserta hubungan

power coefficient dan tip speed ratio.

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang ada pada penelitian ini sebagai berikut:

1. Belum banyak penelitian mengenai variasi model turbin angin Darrieus.

2. Beberapa daerah di Indonesia memiliki potensi angin untuk menggerakan

turbin angin, akan tetapi masih belum dimanfaatkan.

3. Turbin angin Darrieus tidak dapat berputar tanpa starter.

4. Masih sedikit penelitian mengenai turbin angin di Indonesia

1.3. Tujuan

Penelitian ini bertujuan:

1. Membuat model turbin angin Darrieus tipe H dengan penampang sudu

menggunakan NACA seri 2415 dengan jumlah sudu 3 bilah.

2. Mengetahui koefisien daya terbaik diantara tiga variasi diameter dan 3

variasi kecepatan angin yang diteliti.

3. Mengetahui hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio dari

turbin jenis Darrieus tipe H.

4. Mengetahui apakah turbin jenis Darrieus tipe H dapat cut in tanpa starter.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 23: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

7

1.4. Batasan Masalah

Dalam pembuatan penelitian ini penulis memiliki beberapa batasan –

batasan masalah yaitu:

1) Turbin angin yang dibuat merupakan turbin angin berjenis Darrieus tipe H

dengan sudu berjumlah 3 bilah dengan penampang airfoil seri NACA 2415

dengan tiga bilah sudu yang memiliki ketinggian poros vertikal 1 m, dan

panjang chord 0,22 m.

2) Kecepatan angin yang digunakan untuk melakukan ujicoba diatur dengan

rata – rata kecepatan 7,5 m/s, 8,5 m/s, 9,5 m/s.

3) Diameter yang digunakan untuk ujicoba sebesar 0,6 m, 0,7 m, 0,8 m.

4) Data pengukuran yang diambil untuk mengetahui hubungan antara power

coefficient dengan tip speed ratio yang ditimbulkan oleh variasi diameter

turbin dan variasi kecepatan angin.

1.5. Manfaat

Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini bagi Penulis dan Pembaca

yaitu:

1. Dapat menambah informasi dibidang energi terbarukan khususnya energi

angin.

2. Menambah informasi mengenai turbin angin jenis Darrieus tipe H.

3. Sebagai pertimbangan untuk mengganti produksi energi listrik dari bahan

bakar fosil dengan energi angin.

4. Sebagai pertimbangan untuk memenuhi banyaknya kebutuhan energi

listrik.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 24: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

8

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Konsep Dasar Angin

Angin merupakan Sumber Daya Alam yang sangat melimpah. Angin

sangatlah berguna bagi kehidupan sehari – hari. Salah satu contoh dari

kegunaan angin yaitu sebagai sumber energi.

Angin merupakan sumber energi yang sangat melimpah dan tidak dapat

habis. Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan karena adanya

perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari tempat bertekanan

udara tinggi ke bertekanan udara rendah. Ketika dipanaskan, udara memuai.

Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini

terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara dingin di

sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara menyusut

menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Di atas tanah udara menjadi panas lagi

dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara dingin ini

dinamanakan konveksi.

Pada suatu wilayah, daerah yang menerima energi panas matahari lebih

besar akan mempunyai suhu udara yang lebih panas dan tekanan udara yang

cenderung lebih rendah. Sehingga akan terjadi perbedaan suhu dan tekanan

udara antara daerah yang menerima energi panas lebih besar dengan daerah lain

yang lebih sedikit menerima energi panas, akibatnya akan terjadi aliran udara

pada wilayah tersebut.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 25: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

9

2.2. Jenis – jenis Angin

2.2.1. Angin darat dan angin laut.

Angin darat dan angin laut terjadi akibat adanya perbedaan sifat antara

daratan dan lautan dalam menyerap dan melepaskan energi panas matahari.

Daratan menyerap dan melepas energi panas lebih cepat daripada lautan, dari

perbedaan inilah udara akan mengalir dari daratan ke lautan begitu juga

sebaliknya. Berikut proses terjadinya angin darat dan angin laut:

Angin darat terjadi ketika pada malam hari energi panas yang diserap

permukaan bumi sepanjang hari akan dilepaskan lebih cepat oleh daratan (udara

dingin). Sementara itu di lautan energi panas sedang dalam proses dilepaskan

ke udara. Gerakan konvektif tersebut menyebabkan udara dingin dari daratan

bergerak menggantikan udara yang naik di lautan sehingga terjadi aliran udara

dari darat ke laut. Angin darat terjadi pada tengah malam dan dini hari. Proses

tersebut dapat dilihat dari Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Angin darat (imangeografi10.blogspot).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 26: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

10

Angin laut terjadi ketika pada pagi hingga menjelang sore hari, daratan

menyerap energi panas lebih cepat dari lautan sehingga suhu udara di darat lebih

panas daripada di laut. Akibatnya udara panas di daratan akan naik dan

digantikan udara dingin dari lautan, sehingga terjadilah aliran udara dari laut ke

darat. Angin laut terjadi pada sore dan malam hari. Proses tersebut dapat dilihat

pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Angin laut (imangeografi10.blogspot).

2.2.2. Angin gunung dan angin lembah

Angin lembah terjadi ketika matahari terbit, puncak gunung adalah

daerah yang pertama kali mendapat panas sepanjang hari dari proses tersebut,

maka lereng gunung mendapat energi panas dari matahari lebih banyak

daripada lembah. Sehingga menyebabkan perbedaan suhu antara keduanya.

Udara panas dari lereng gunung naik dan digantikan dengan udara dingin dari

lembah. Akibatnya terjadi aliran udara dari lembah menuju gunung. Proses

tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.3

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 27: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

11

Gambar 2.3 Angin lembah (imangeografi10.blogspot).

Angin Gunung (Angin Malam) adalah angin yang bertiup dari puncak

gunung ke lembah, hal ini disebabkan pada malam hari puncak gunung lebih

cepat melepaskan energi panas daripada di lembah. Karena perbedaan suhu

antara puncak gunung yang lebih dingin inilah yang menyebabkan udara dingin

mengalir ke lembah untuk mengisi kekosongan udara di lembah yang naik ke

atas akibat suhu di lembah yang masih tinggi. Proses tersebut dapat dilihat pada

Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Angin gunung (imangeografi10.blogspot).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 28: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

12

2.3. 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,

dan lain – lain. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda,

dan negara-negara 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 pembangunan turbin angin masih belum dapat

menyaingi pembangkit listrik konvensional (Contoh: PLTD, PLTU, dan

lainnya), turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan karena

dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan

sumber daya alam tak terbaharui (Contoh: batubara, minyak bumi, dan lain –

lain) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik. Turbin angin memiliki

beberapa jenis yang dikelompokan menjadi dua yaitu turbin angin sumbu

horizontal dan turbin angin sumbu vertical.

2.4. Turbin Angin Sumbu Horizontal

Dari jenis – jenis turbin angin yang ada, turbin angin yang masuk kedalam

kelompok turbin angin sumbu horizontal merupakan turbin angin yang banyak

digunakan untuk produksi energi listrik secara masal saat ini. Turbin angin ini

memiliki ciri rotor dari turbin sejajar dengan arah angin, bentuk sudunya airfoil,

memiliki ekor pengarah (untuk ukuran sedang dan kecil) dan memiliki sensor

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 29: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

13

pengarah (untuk ukuran besar). Ekor maupun sensor pengarah ini bertujuan

agar arah turbin angin selalu mengadap kearah datangnya angin. Berikut jenis

turbin angin yang masuk kedalam kelompok turbin angin sumbu horizontal.

2.4.1. Turbin angin propeler

Turbin angin dengan tipe propeler merupakan turbin angin yang banyak

digunakan untuk produksi energi listrik secara masal diberbagai negara di

Dunia. Turbin ini memiliki tiga tipe yang di lihat dari jumlah sudunya yaitu

turbin angin propeler satu sudu, turbin angin propeler dua sudu, turbin angin

propeler tiga sudu. Dari tiga tipe yang ada yang paling banyak digunakan adalah

yang tipe tiga sudu, hal ini dinilai putaran sudunya lebih stabil dari dua tipe

yang lainnya. Selain itu dinilai lebih aman dikarenakan putarannya tidak terlalu

kencang jika dibandingkan dengan dua tipe yang lainnya.

2.4.2. Turbin angin American Multi blade

American Multi blade merupakan jenis turbin angin yang sudah ada sejak

lama. Turbin angin jenis ini memiliki ciri putaran yang rendah akan tetapi

memiliki torsi yang besar, dalam satu turbin biasanya memiliki sudu diatas lima

sudu. Turbin angin jenis ini biasanya digunakan sebagai pompa air. Turbin

angin jenis ini dapat dioperasikan pada kecepatan angin rendah.

2.5. Turbin Angin Sumbu Vertikal

Turbin angin sumbu vertikal memiliki ciri yaitu poros yang tegak lurus

dengan arah datangnya angin, tidak memiliki pengarah, dan sebagainya. Yang

termasuk dalam kelompok turbin angin sumbu vertikal yaitu:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 30: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

14

2.5.1. Turbin angin Darrieus

Turbin angin Darrieus adalah turbin angin yang termasuk dalam jenis

vertical axis wind turbine (VAWT). Turbin ini memiliki efisiensi tinggi dan

mampu menghasilkan torsi cukup besar pada putaran dan kecepatan angin yang

tinggi.

2.5.2. Turbin angin Savonius

Turbin angin savonius merupakan turbin angin yang masuk kedalam

golongan turbin angin sumbu vertikal. Turbin angin jenis ini memiliki poros

yang tegas lurus dengan arah datangnya angin. Turbin jenis ini memiliki

kecepatan yang rendah akan tetapi memiliki torsi yang besar. Turbin jenis ini

memiliki efisiensi yang cukup tinggi akan tetapi efisiensinya yang paling

rendah dari turbin angin bersumbu vertikal lainnya. Sama seperti American

multi blade turbin ini banyak digunakan sebagai penggerak untuk memompa

air.

2.6. NACA Airfoil

NACA airfoil adalah salah satu bentuk penampang aerodinamika sederhana

yang dirancang untuk memberikan gaya angkat tertentu. Sekitar tahun 1932,

NACA melakukan pengujian beberapa bentuk airfoil yang dikenal dengan

NACA seri 4 digit. Distribusi kelengkungan dan ketebalan NACA seri empat

ini diberikan berdasarkan suatu persamaan. Distribusi ini tidak dipilih

berdasarkan teori, tetapi diformulasikan berdasarkan pendekatan bentuk sayap

yang efektif yang digunakan saat itu, yang dikenal dengan airfoil Clark Y.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 31: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

15

Pada airfoil NACA seri empat, digit pertama menyatakan persen maksimum

camber terhadap chord. Digit kedua menyatakan persepuluh posisi maksimum

camber pada chord dari leading edge. Sedangkan dua digit terakhir menyatakan

persen ketebalan airfoil terhadap chord. Misalnya NACA 2415 memiliki arti

angka 2 adalah ukuran camber maksimum 2 %, angka 4 adalah Posisi

maksimum camber berada 40 % dari panjang chord diukur dari leading edge,

dan angka15 memiliki arti ketebalan maksimum 15 % dari panjang chord.

Bentuk airfoil ditunjukan pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Penampang airfoil (https://www.mechanical360.net/engineering-

projects/cfd-modeling-of-naca-2415-airfoil/).

1. Leading edge merupakan bagian dari penampang airfoil yang pertama

kali terkena oleh aliran fluida angin.

2. Trailing edge merupakan bagian terbelakang dari penampang airfoil.

3. Chord adalah jarak antara leading edge dengan trailing edge.

4. Chord line merupakan garis lurus yang menghubungkan antara leading

edge dengan trailing edge.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 32: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

16

5. Mean camber line merupakan garis tengah yang membagi antara

permukaan bagian atas dan permukaan bagian bawah dari airfoil.

6. Camber merupakan jarak antara mean camber line dengan chord line.

7. Thickness merupakan ketebalan dari suatu airfoil, dan menunjukkan

persentase dari chord.

2.7. Rumus Perhitungan

2.7.1. Daya angin

Rumus untuk menghitung besarnya daya yang dimiliki oleh angin

merupakan besarnya energi kinetik angin persatuan waktu. Sehingga dapat

dirumuskan sebagai berikut:

Ek = ½ 𝑚 𝑣2 (1)

dengan Ek adalah Energi kinetik (𝐽), 𝑣 adalah kecepatan angin (m/s), dan m

adalah massa angin (kg).

maka dari rumus energi kinetik dapat diperoleh besarnya daya angin.

Berikut rumusnya:

𝑃𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 = ½ ṁ 𝑣2 (2)

dengan ṁ adalah laju aliran massa angin (kg/s), Pwind adalah Besarnya daya

yang dihasilkan oleh angin (W), dan 𝑣 adalah kecepatan angin.

Kemudian besarnya ṁ dapat dicari dengan rumus:

ṁ = 𝜌 𝐴 𝑣 (3)

dengan ρ adalah Massa jenis udara (kg/m2), A adalah luas penampang yang

akan digunakan (m2), dan v adalah kecepatan angin (m/s).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 33: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

17

Dari persamaan yang ada kita dapat menghitung besarnya daya yang

dimiliki oleh angin dengan menggunakan rumus berikut:

𝑃𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 = ½ 𝜌 𝐴 𝑣3 (4)

dengan ρ adalah Massa jenis udara (kg/m3), A adalah luas penampang yang akan

digunakan (m2), v adalah kecepatan angin (m/s), dan Pangin adalah Besarnya

daya yang dihasilkan oleh angin (W).

2.7.2. Torsi

Torsi merupakan besarnya moment gaya putar poros pada turbin yang

besarnya dipengaruhi oleh panjang antara titik pusat poros sampai jari – jari

atau jarak tertentu. Berikut rumus untuk mencari torsi:

𝑇 = 𝐹 𝐿 (5)

dengan T adalah torsi yang dihasilkan oleh perputaran poros turbin yang

berputar (N.m), F adalah gaya pembebanan yang diberikan (N), dan L adalah

jari – jari atau jarak lengan torsi (m).

2.7.3. Daya turbin angin

Daya pada turbin angin dihasilkan dikarenakan adanya angin yang

melewati sudu – sudu turbin angin sehingga turbin angin berputar. Daya pada

turbin angin dapat kita hitung melalui perputaran porosnya. Berdasarkan

penelitian dari fisikawan asal Deutschland, Albert Betz, efisiensi maksimum

yang dapat dimiliki oleh suatu turbin angin hanyalah sebesar 59,3% dan

penemuan ini yang kemudian dikenal dengan nama Betz limit. Grafik hubungan

Cp dengan TSR dari setiap jenis turbin angin dapat dilihat pada Gambar 2.6

sebagai berikut:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 34: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

18

Gambar 2.6 Grafik hubungan Cp dengan TSR dari jenis – jenis turbin (Ir. Rines

M.T, Buku Rekayasa Tenaga Angin, Teknik Mesin 2015).

Daya yang dihasilkan oleh turbin angin dapat dihitung dengan rumus

berikut:

𝑃𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 = 𝑇 𝜔 (6)

dengan 𝑃𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 adalah besarnya daya pada turbin (W), 𝑇 adalah besarnya

torsi dinamis turbin angin (N.m), dan 𝜔 adalah kecepatan sudut kincir angin

(rad/s).

kecepatan sudut putar yang dimiliki oleh sebuah turbin dapat dihitung

dengan rumus berikut:

𝜔 = (2 𝜋 𝑛)/ 60 (7)

dengan n adalah putaran poros (rpm).

maka besarnya daya yang dihasilkan oleh suatu turbin angin dapat

dihitung menggunakan rumus berikut:

𝑃𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 = (2 𝜋 𝑛 𝑇)/60 (8)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 35: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

19

2.7.4. Tip speed ratio

Tip speed ratio atau TSR merupakan perbandingan antara kecepatan

ujung sudu turbin angin dengan kecepatan angin. TSR dapat dihitung dengan

rumus berikut:

𝜆 = (2 𝜋 𝑛 𝑟)/(60 𝑣) (9)

dengan λ adalah Tip speed ratio, r adalah jari – jari turbin angin (m), n adalah

kecepatan putar poros (rpm), dan v adalah kecepatan angin (m/s).

2.7.5. Power coefficient

Power coefficient merupakan hasil perbandingan antara daya yang

dihasilkan oleh suatu turbin angin dengan daya yang dihasilkan oleh angin.

Berikut cara untuk menghitung power coefficient:

𝐶𝑝 = (𝑃 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛/ 𝑃𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 ) 𝑥 100% (10)

2.8. Tnjauan Pustaka

Pada tahun 2016, Giri Saputra, Azridjal Aziz, Rahmat Iman Mainil dari

Teknik Mesin Universitas Riau melakukan kaji eksperimental pada turbin angin

Darrieus tipe H dengan penampang sudu menggunakan NACA seri 2415.

Eksperimen yang dilakukan dengan memvariasikan kecepatan angin dan sudut

sudu. Kecepatan angin yang digunakan adalah 3,87 m/s, 4,53 m/s, 5,06 m/s, dan

sudut yang digunakan adalah 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 80° and 90°.

Berdasarkan hasil dari eksperimen yang telah dilakukan, bahwa efisiensi

maksimum didapatkan pada saat sudut sudu turbin 90°, dengan kecepatan angin

3,87 m/s yang menghasilkan daya sebesar 0,27 W dengan efisiensi sebesar

3,81%.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 36: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

20

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

4.1. Diagram Alir

Berikut diagram alir pada penelitian ini:

Mulai

Perancangan dan perakitan turbin angin

Darrieus tipe H dengan bentuk penampang

sudu NACA 2415

Pengujian dan pengambilan data

(kecepatan angin, kecepatan turbin angin,

dan beban penyeimbang)

Mengolah data untuk mengetahui hubungan

antara Cp dengan TSR serta mengetahui

nilai diameter turbin terbaik

Pembuatan

Skripsi

Selesai

Gambar 3.1 Diagram alir metode penelitian kincir angin Darrieus tipe H.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 37: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

21

4.2. Perancangan Turbin Angin Darrieus Tipe H

Pada penelitian ini digunakan turbin angin dengan model Darrieus tipe H

dengan penampang sudu seri NACA 2415. Turbin angin Darrieus tipe H dengan

penampang sudu seri NACA 2415 memiliki ketentuan – ketentuan sebagai

berikut:

1. Tinggi turbin angin : 1 m.

2. Diameter turbin angin : 0,6 m, 0,7 mm, 0,8 m.

3. Panjang chord : 0,22 m.

4. Bentuk sudu : NACA seri 2415

5. Jumlah sudu : 3 bilah

4.3. Alat Dan Bahan Untuk Perancangan Turbin

Alat dan bahan yang digunakan dalam membuat turbin

Alat yang digunakan dalam pembuatan turbin angin:

1. Mesin Drilling

2. Gergaji potong

3. Gerinda

4. Palu

5. Gunting

6. Penggaris

7. Busur derajat

8. Roll meter

9. Tang

10. Ballpoint

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 38: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

22

Bahan yang diperlukan untuk membuat turbin angin:

1. Kayu Sengon

Kayu sengon dipilih dikarenakan karakteristiknya yang ringan, selain

ringan harga kayu sengon juga relatif murah.

2. Plat Galvalum

Plat Galvalum yang dipakai memiliki ketebalan 0,8 mm.

3. Paku kayu

Paku yang digunakan berukuran 5 mm. paku digunakan untuk memasang

plat galvalum ke kerangka turbin angin.

4. Lem

Lem digunakan untuk membantu merekankan plat galvalum ke kerangka

turbin yang bertujuan agar tidak terdapat celah antara plat dengan kerangka.

5. Multiplay wood

Multiplay wood yang digunakan memiliki ketebalan 8 mm. Multiplay wood

digunakan sebagai diameter turbin angin.

6. Pipa Aluminium

Pipa Aluminium yang digunakan berdiameter 8 mm. Pipa Aluminium

digunakan sebagai kerangka sudu.

7. Batang Aluminium

Batang Aluminium digunakan sebagai penghubung antara sudu dengan

diameter turbin.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 39: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

23

8. Pipa Stainlees steel

Pipa Stainlees steel digunakan sebagai kerangka sudu. Pipa yang digunakan

berdiameter 8 mm.

9. Pipa Besi

Pipa Besi yang digunakan berdiameter 2”. Pipa ini digunakan sebagai poros

turbin angin.

10. Mur dan baut

Mur dan baut digunakan untuk menyatukan masing – masing komponen

turbin angin.

4.4. Bentuk Sudu Dan Bentuk Turbin

1. Bentuk sudu

Sudu yang digunakan berbentuk airfoil dengan bentuk NACA seri 2415.

Bentuk sudu dapat dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Gambar penampang sudu yang digunakan sebagai sudu turbin.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 40: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

24

2. Bentuk turbin

Turbin angin yang digunakan pada penelitian adalah turbin angin Darrieus

dengan tipe H. bentuk dari turbin dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Gambar turbin angin Darrieus yang digunakan untuk penelitian.

4.5. Alat Pengujian

Dalam pengujian kinerja turbin angin memerlukan beberapa alat untuk

membantu melakukan ujicoba. Berikut alat – alat bantu yang digunakan dalam

melakukan ujicoba:

1. Anemometer

Anemometer adalah alat ukur yang digunakan dalam penelitian ini.

Anemometer berfungsi sebagai alat bantu untuk mengukur kecepatan angin

yang dihasilkan. Dalam pengujian ini satuan yang digunakan dalam pengujian

yaitu m/s.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 41: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

25

2. Takometer

Takometer adalah alat ukur yang digunakan dalam penelitian ini. Takometer

berfungsi sebagai alat bantu untuk mengukur putaran yang dihasilkan oleh

turbin angin. Satuan yang digunakan untuk pengukuran yaitu rpm.

3. Neraca pegas

Neraca pegas adalah alat ukur yang digunakan dalam penelitian ini. Neraca

pegas berfungsi sebagai alat bantu ukur untuk mengetahui besarnya gaya

penyeimbang. Satuan yang digunakan adalah kg.

4. Blower

Blower merupakan alat bantu yang paling penting dalam penelitian ini,

karena blower digunakan sebagai sumber angin yang akan digunakan.

Kecepatan putar dari blower dapat diatur dengan menggunakan invertor yang

nantinya akan berpengaruh kepada kecepatan angin yang dihasilkan.

5. Inverter

Inverter merupakan alat yang digunakan untuk mengatur besarnya nilai

frekuensi listrik. Alat ini digunakan untuk mengatur kecepatan putar baling –

baling blower yang bertujuan untuk mengatur kecepatan angin yang keluar dari

blower.

6. Sistem pengereman

Dalam melakukan ujicoba turbin angin dalam penelitian ini memerlukan

sistem pengereman. Sistem pengereman berfungsi sebagai alat untuk

memberikan beban pada kincir.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 42: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

26

Gambar 3.4 Gambar mekanisme pengereman.

4.6. Variabel Penelitian

Dalam penelitian ini digunakan beberapa variabel – variabel. Berikut

variabel – variabel yang digunakan dalam penelitian ini:

1. Variabel terikat

Dalam penelitian ini terdapat variabel – variabel terikat. Variabel terikat

dalam penelitian ini adalah Bentuk sudu turbin angin berbentuk airfoil NACA

dengan seri 2415 dengan panjang chor 0,22 m, Diameter turbin 0,6 m, 0,7 m,

0,8 m, Tinggi turbin 1 m, Beban pengereman, dan Kecepatan angin.

2. Variabel bebas

Dalam penelitian ini terdapat variabel – variabel bebas. Variabel bebas

dalam penelitian ini adalah Putaran turbin, dan Torsi.

4.7. Pengambilan Data Dan Pengolahan

Pengujian atau pengambilan data dilakukan di Laboratorium Konversi

Energi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

Proses pengambilan data dilakukan secara bergantian sesuai dengan variasi

yang akan diteliti. Variasi yang akan diteiliti yaitu variasi kecepatan angin dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 43: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

27

variasi sudut sudu. Berikut pemasangan posisi turbin angin yang akan diteliti

seperti pada Gambar 3.5.

Mekanisme pengereman dan pengukuran gaya penyeimbang

turbin

Anemometer

Blower

Gambar 3.5 Posisi turbin pada saat dilakukan penelitian.

Setelah semua komponen terpasang seperti pada Gambar 3.5, maka

dilakukan pengambilan data sebagai berikut:

1. Atur diameter turbin angin sesuai dengan variasi yang akan diuji.

2. Hidupkan blower dan atur kecepatannya sesuai dengan variasi yang akan

diuji.

3. Setelah diameter dan kecepatan angin sesuai, maka berikutnya atur beban

pengereman.

4. Setelah semua selesai diatur maka selanjutnya lakukan pengambilan data.

5. Ambil data putaran poros dengan menggunakan Takometer.

6. Lakukan ulang langkah 1 – 5 sampai semua variasi selesai.

Setelah semua data hasil pengujian terkumpul, maka langkah selanjutnya

lakukan pengolahan. Berikut langkah pengolahan data:

1. Lakukan perhitungan besarnya daya yang disediakan oleh angin

menggunakan persamaan (4).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 44: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

28

2. Berikutnya lakukan perhitungan besarnya torsi yang dihasilkan dengan

menggunakan persamaan (5).

3. Setelah didapatkan besarnya torsi yang dihasilkan dari persamaan (5), maka

selanjutnya lakukan perhitungan untuk mengetahui besarnya daya yang

dihasilkan oleh turbin dengan menggunakan persamaan (8).

4. Setelah didapatkan besarnya daya yang disediakan oleh angin dan daya

yang dihasilkan oleh turbin, maka dapat kita tentukan besarnya koefisien daya

pada kincir. Untuk mengetahui besarnya koefisien daya pada kincir kita dapat

menggunakan persamaan (10).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 45: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

29

BAB IV

ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Hasil Pengujian

Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan penampang sudu

menggunakan bentuk airfoil NACA seri 2415 dengan variasi kecepatan angin,

diameter, dan beban pengimbang didapatkan data sebagai berikut yang

ditunjukan oleh Tabel 4.1, Tabel 4.2, Tabel 4.3, Tabel 4.4, Tabel 4.5, Tabel 4.6,

Tabel 4.7, Tabel 4.8, Tabel 4.9.

Tabel 4.1 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,8 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 7,5 m/s.

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

1 0 443

2 0 457

3 0 465

4 1,1 390

5 1,1 398

6 1,1 400

7 1,2 342

8 1,2 344

9 1,2 371

10 1,3 329

11 1,3 330

12 1,3 331

13 1,4 315

14 1,4 318

15 1,4 320

16 1,5 280

17 1,5 282

18 1,5 309

19 1,6 268

20 1,6 270

21 1,6 271

22 1,7 250

23 1,7 260

24 1,7 267

25 1,8 239

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 46: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

30

Tabel 4.1 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,8 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 7,5 m/s.

(Lanjutan).

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

26 1,8 243

27 1,8 247

Tabel 4.2 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,7 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 7,5 m/s.

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

1 0 479

2 0 480

3 0 481

4 1,1 401

5 1,1 402

6 1,1 403

7 1,2 381

8 1,2 382

9 1,2 383

10 1,3 369

11 1,3 371

12 1,3 372

13 1,4 358

14 1,4 359

15 1,4 360

16 1,5 321

17 1,5 322

18 1,5 323

19 1,6 294

20 1,6 295

21 1,6 296

22 1,7 265

23 1,7 270

24 1,7 271

25 1,8 245

26 1,8 249

27 1,8 254

28 1,9 232

29 1,9 238

30 1,9 241

Tabel 4.3 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,6 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 7,5 m/s.

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

1 0 486

2 0 489

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 47: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

31

Tabel 4.3 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,6 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 7,5 m/s.

(Lanjutan).

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

3 0 490

4 1,1 442

5 1,1 443

6 1,1 446

7 1,2 400

8 1,2 405

9 1,2 416

10 1,3 330

11 1,3 331

12 1,3 333

13 1,4 304

14 1,4 305

15 1,4 306

16 1,5 270

17 1,5 271

18 1,5 282

Tabel 4.4 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,8 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 8,5 m/s.

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

1 0 500

2 0 505

3 0 520

4 1,1 493

5 1,1 499

6 1,1 501

7 1,2 419

8 1,2 420

9 1,2 421

10 1,3 406

11 1,3 407

12 1,3 408

13 1,4 388

14 1,4 389

15 1,4 391

16 1,5 364

17 1,5 366

18 1,5 368

19 1,6 358

20 1,6 359

21 1,6 361

22 1,7 351

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 48: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

32

Tabel 4.4 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,8 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 8,5 m/s.

(Lanjutan)

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

23 1,7 357

24 1,7 358

25 1,8 344

26 1,8 350

27 1,8 351

28 1,9 321

29 1,9 324

30 1,9 326

Tabel 4.5 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,7 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 8,5 m/s.

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

1 0 537

2 0 542

3 0 544

4 1,1 432

5 1,1 433

6 1,1 435

7 1,2 372

8 1,2 373

9 1,2 396

10 1,3 361

11 1,3 364

12 1,3 389

13 1,4 376

14 1,4 377

15 1,4 378

16 1,5 345

17 1,5 349

18 1,5 350

19 1,6 346

20 1,6 351

21 1,6 355

22 1,7 336

23 1,7 339

24 1,7 340

25 1,8 323

26 1,8 332

27 1,8 336

28 1,9 308

29 1,9 310

30 1,9 314

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 49: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

33

Tabel 4.5 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,7 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 8,5 m/s.

(Lanjutan).

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

31 2 289

32 2 290

33 2 298

34 2,1 258

35 2,1 259

36 2,1 260

37 2,2 234

38 2,2 240

39 2,2 242

Tabel 4.6 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,6 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 8,5 m/s.

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

1 0 552

2 0 556

3 0 557

4 1,1 458

5 1,1 466

6 1,1 479

7 1,2 422

8 1,2 426

9 1,2 427

10 1,3 410

11 1,3 416

12 1,3 417

13 1,4 380

14 1,4 381

15 1,4 384

16 1,5 355

17 1,5 363

18 1,5 364

19 1,6 341

20 1,6 353

21 1,6 372

22 1,7 305

23 1,7 308

24 1,7 316

Tabel 4.7 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,8 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 9,5 m/s.

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

1 0 524

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 50: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

34

Tabel 4.7 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,8 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 9,5 m/s.

(Lanjutan).

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

2 0 526

3 0 527

4 1,1 494

5 1,1 495

6 1,1 512

7 1,2 449

8 1,2 450

9 1,2 476

10 1,3 438

11 1,3 439

12 1,3 448

13 1,4 422

14 1,4 423

15 1,4 424

16 1,5 401

17 1,5 423

18 1,5 424

19 1,6 411

20 1,6 412

21 1,6 413

22 1,7 385

23 1,7 387

24 1,7 389

25 1,8 371

26 1,8 372

27 1,8 373

28 1,9 352

29 1,9 353

30 1,9 354

31 2 349

32 2 350

33 2 352

34 2,1 346

35 2,1 347

36 2,1 348

37 2,2 320

38 2,2 321

39 2,2 322

40 2,3 283

41 2,3 285

42 2,3 287

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 51: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

35

Tabel 4.7 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,8 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 9,5 m/s.

(Lanjutan).

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

43 2,4 259

44 2,4 260

45 2,4 261

Tabel 4.8 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,7 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 9,5 m/s.

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

1 0 605

2 0 608

3 0 610

4 1,1 573

5 1,1 585

6 1,1 587

7 1,2 516

8 1,2 518

9 1,2 519

10 1,3 510

11 1,3 511

12 1,3 513

13 1,4 507

14 1,4 508

15 1,4 509

16 1,5 491

17 1,5 492

18 1,5 493

19 1,6 486

20 1,6 488

21 1,6 490

22 1,7 470

23 1,7 473

24 1,7 476

25 1,8 462

26 1,8 463

27 1,8 464

28 1,9 445

29 1,9 450

30 1,9 453

31 2 430

32 2 433

33 2 436

34 2,1 420

35 2,1 423

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 52: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

36

Tabel 4.8 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,7 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 9,5 m/s.

(Lanjutan).

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

36 2,1 427

37 2,2 411

38 2,2 415

39 2,2 416

40 2,3 387

41 2,3 390

42 2,3 392

43 2,4 376

44 2,4 381

45 2,4 382

46 2,5 350

47 2,5 353

48 2,5 372

49 2,6 331

50 2,6 335

51 2,6 341

52 2,7 314

53 2,7 320

54 2,7 328

55 2,8 326

56 2,8 300

57 2,8 303

58 2,9 294

59 2,9 296

60 2,9 297

Tabel 4.9 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,6 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 9,5 m/s.

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

1 0 622

2 0 626

3 0 279

4 1,1 615

5 1,1 565

6 1,1 565

7 1,2 508

8 1,2 516

9 1,2 527

10 1,3 509

11 1,3 511

12 1,3 514

13 1,4 478

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 53: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

37

Tabel 4.9 Data hasil pengujian turbin angin Darrieus tipe H dengan variasi

diameter 0,6 m, gaya pengimbang, dan kecepatan angin rata – rata 9,5 m/s.

(Lanjutan).

NO Gaya pengimbang (N) Putaran turbin (rpm)

14 1,4 479

15 1,4 480

16 1,5 453

17 1,5 458

18 1,5 460

19 1,6 449

20 1,6 450

21 1,6 452

22 1,7 439

23 1,7 440

24 1,7 442

25 1,8 429

26 1,8 430

27 1,8 431

28 1,9 415

29 1,9 416

30 1,9 419

31 2 397

32 2 398

33 2 400

34 2,1 387

35 2,1 388

36 2,1 390

37 2,2 373

38 2,2 375

39 2,2 379

40 2,3 363

41 2,3 365

42 2,3 369

43 2,4 320

44 2,4 322

45 2,4 338

46 2,5 270

47 2,5 273

48 2,5 287

49 2,6 258

50 2,6 264

51 2,6 267

52 2,7 188

53 2,7 190

54 2,7 199

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 54: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

38

4.2.Perhitungan Olah Data

Berikut contoh perhitungan untuk mengolah data – data hasil pengujian

turbin angin Darrieus tipe H dengan penampang sudu menggunakan bentuk

airfoil NACA seri 2415. Contoh perhitungan diambil dari Tabel 4.3 nomer 9

dengan menggunakan beberapa asumsi untuk mempermudah perhitungan.

Diasumsikan massa jenis udara 1,225 kg/m3, lengan torsi 0,2 m, luas tangkapan

angin 0,6 m2, kecepatan angin rata – rata 7,5 m/s.

4.3. Perhitungan Daya Angin

Perhitungan besar daya angin yang ditangkap oleh turbin angin dapat kita

hitung menggunakan persamaan (4) dan menggunakan asumsi massa jenis

angin dan luas tangkapan angin. Berikut perhitungan besar daya angin:

𝑃𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 = ½ 𝜌 𝐴 𝑣3

𝑃𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 = ½ ∗ 1,225 ∗ 0,6 ∗ 7,53

𝑃𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 = 155,04 W

Dari perhitungan diperoleh besarnya daya angin yang ditangkap oleh turbin

sebesar 155,04 W.

4.4. Perhitungan Torsi

Torsi yang dihasilkan oleh turbin angin dapat dihitung dengan persamaan

(5) dan asumsi panjang lengan torsi. Contoh perhitungan digunakan data pada

Tabel 4.3 nomer 9. Berikut perhitungan besar torsi yang dihasilkan:

𝑇 = 𝐹 𝐿

𝑇 = 1,2 ∗ 0,2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 55: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

39

𝑇 = 0,24 N.m

Dari perhitungan didapatkan besar torsi yang dihasilkan sebesar 0,24 N.m.

4.5. Perhitungan Daya Turbin

Setelah mendapatkan besar torsi yang dihasilkan maka dapat dihitung

besarnya daya yang dihasilkan oleh turbin. Perhitungan besar daya turbin dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan (8). Contoh perhitungan diambil dari

Tabel 4.3 nomer 9. Berikut perhitungan besar daya yang dihasilkan oleh turbin:

𝑃𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 =2 𝜋 𝑛 𝑇

60

𝑃𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 = (2 ∗ 3,14 ∗ 416 ∗ 0,24)/60

𝑃𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 = 10,45 W

Dari perhitungan didapatkan besar daya yang dihasilkan oleh turbin sebesar

10,45 W.

4.6. Perhitungan Tip Speed Ratio

Besar tip speed ratio yang dihasilkan dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan (9). Contoh perhitungan digunakan data pada Tabel 4.3 nomer 9.

Berikut perhitungan besar tip speed ratio:

𝑡𝑠𝑟 =2 𝜋 𝑛 𝑟

60 𝑣

𝑡𝑠𝑟 = (2 ∗ 3,14 ∗ 416 ∗ 0,3)/(60 7,5)

𝑡𝑠𝑟 = 1,74

Dari perhitungan didapatkan besar tip speed ratio yang dihasilkan oleh turbin

sebesar 1,74.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 56: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

40

4.7. Perhitungan Koefisien Daya

Koefisien daya yang dihasilkan oleh turbin dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan (10). Contoh perhitungan diambil dari data pada

Tabel 4.3 nomer 9. Berikut perhitungan besar koefisien daya turbin:

𝐶𝑝 = (𝑃 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑖𝑛 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛

𝑃𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 ) 𝑥 100%

𝐶𝑝 = (10,45

155,04 ) 𝑥 100%

𝐶𝑝 = 6,74%

Dari perhitungan didapatkan besar koefisien daya yang dihasilkan oleh turbin

sebesar 6,74 %

4.8.Hasil Perhitungan

Hasil dari perhitungan data – data hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel

4.10, Tabel 4.11, Tabel 4.12, Tabel 4.13, Tabel 4.14, Tabel 4.15, Tabel 4.16,

Tabel 4.17, dan Tabel 4.18 sebagai berikut:

Tabel 4.10 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 7,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,8 m.

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

1 0 443 0 206,72 0,00 2,47 0,00

2 0 457 0 206,72 0,00 2,55 0,00

3 0 465 0 206,72 0,00 2,60 0,00

4 1,1 390 0,22 206,72 8,98 2,18 4,34

5 1,1 398 0,22 206,72 9,16 2,22 4,43

6 1,1 400 0,22 206,72 9,21 2,23 4,46

7 1,2 342 0,24 206,72 8,59 1,91 4,16

8 1,2 344 0,24 206,72 8,64 1,92 4,18

9 1,2 371 0,24 206,72 9,32 2,07 4,51

10 1,3 329 0,26 206,72 8,95 1,84 4,33

11 1,3 330 0,26 206,72 8,98 1,84 4,34

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 57: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

41

Tabel 4.10 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 7,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,8 m.(Lanjutan).

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

12 1,3 331 0,26 206,72 9,01 1,85 4,36

13 1,4 315 0,28 206,72 9,23 1,76 4,47

14 1,4 318 0,28 206,72 9,32 1,78 4,51

15 1,4 320 0,28 206,72 9,38 1,79 4,54

16 1,5 280 0,3 206,72 8,79 1,56 4,25

17 1,5 282 0,3 206,72 8,85 1,57 4,28

18 1,5 309 0,3 206,72 9,70 1,72 4,69

19 1,6 268 0,32 206,72 8,98 1,50 4,34

20 1,6 270 0,32 206,72 9,04 1,51 4,37

21 1,6 271 0,32 206,72 9,08 1,51 4,39

22 1,7 250 0,34 206,72 8,90 1,40 4,30

23 1,7 260 0,34 206,72 9,25 1,45 4,48

24 1,7 267 0,34 206,72 9,50 1,49 4,60

25 1,8 239 0,36 206,72 9,01 1,33 4,36

26 1,8 243 0,36 206,72 9,16 1,36 4,43

27 1,8 247 0,36 206,72 9,31 1,38 4,50

Tabel 4.11 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 7,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,7 m.

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

1 0 479 0 180,88 0,00 2,34 0,00

2 0 480 0 180,88 0,00 2,34 0,00

3 0 481 0 180,88 0,00 2,35 0,00

4 1,1 401 0,22 180,88 9,23 1,96 5,10

5 1,1 402 0,22 180,88 9,26 1,96 5,12

6 1,1 403 0,22 180,88 9,28 1,97 5,13

7 1,2 381 0,24 180,88 9,57 1,86 5,29

8 1,2 382 0,24 180,88 9,60 1,87 5,31

9 1,2 383 0,24 180,88 9,62 1,87 5,32

10 1,3 369 0,26 180,88 10,04 1,80 5,55

11 1,3 371 0,26 180,88 10,10 1,81 5,58

12 1,3 372 0,26 180,88 10,12 1,82 5,60

13 1,4 358 0,28 180,88 10,49 1,75 5,80

14 1,4 359 0,28 180,88 10,52 1,75 5,82

15 1,4 360 0,28 180,88 10,55 1,76 5,83

16 1,5 321 0,3 180,88 10,08 1,57 5,57

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 58: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

42

Tabel 4.11 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 7,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,7 m.(Lanjutan).

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

17 1,5 322 0,3 180,88 10,11 1,57 5,59

18 1,5 323 0,3 180,88 10,14 1,58 5,61

19 1,6 294 0,32 180,88 9,85 1,44 5,44

20 1,6 295 0,32 180,88 9,88 1,44 5,46

21 1,6 296 0,32 180,88 9,91 1,45 5,48

22 1,7 265 0,34 180,88 9,43 1,29 5,21

23 1,7 270 0,34 180,88 9,61 1,32 5,31

24 1,7 271 0,34 180,88 9,64 1,32 5,33

25 1,8 245 0,36 180,88 9,23 1,20 5,10

26 1,8 249 0,36 180,88 9,38 1,22 5,19

27 1,8 254 0,36 180,88 9,57 1,24 5,29

28 1,9 232 0,38 180,88 9,23 1,13 5,10

29 1,9 238 0,38 180,88 9,47 1,16 5,23

30 1,9 241 0,38 180,88 9,59 1,18 5,30

Tabel 4.12 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 7,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,6 m.

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

1 0 486 0 155,04 0,00 2,03 0,00

2 0 489 0 155,04 0,00 2,05 0,00

3 0 490 0 155,04 0,00 2,05 0,00

4 1,1 442 0,22 155,04 10,18 1,85 6,56

5 1,1 443 0,22 155,04 10,20 1,85 6,58

6 1,1 446 0,22 155,04 10,27 1,87 6,62

7 1,2 400 0,24 155,04 10,05 1,67 6,48

8 1,2 405 0,24 155,04 10,17 1,70 6,56

9 1,2 416 0,24 155,04 10,45 1,74 6,74

10 1,3 330 0,26 155,04 8,98 1,38 5,79

11 1,3 331 0,26 155,04 9,01 1,39 5,81

12 1,3 333 0,26 155,04 9,06 1,39 5,85

13 1,4 304 0,28 155,04 8,91 1,27 5,75

14 1,4 305 0,28 155,04 8,94 1,28 5,77

15 1,4 306 0,28 155,04 8,97 1,28 5,78

16 1,5 270 0,3 155,04 8,48 1,13 5,47

17 1,5 271 0,3 155,04 8,51 1,13 5,49

18 1,5 282 0,3 155,04 8,85 1,18 5,71

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 59: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

43

Tabel 4.13 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 8,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,8 m.

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

1 0 500 0 300,92 0,00 2,46 0,00

2 0 505 0 300,92 0,00 2,49 0,00

3 0 520 0 300,92 0,00 2,56 0,00

4 1,1 493 0,22 300,92 11,35 2,43 3,77

5 1,1 499 0,22 300,92 11,49 2,46 3,82

6 1,1 501 0,22 300,92 11,54 2,47 3,83

7 1,2 419 0,24 300,92 10,53 2,06 3,50

8 1,2 420 0,24 300,92 10,55 2,07 3,51

9 1,2 421 0,24 300,92 10,58 2,07 3,51

10 1,3 406 0,26 300,92 11,05 2,00 3,67

11 1,3 407 0,26 300,92 11,08 2,00 3,68

12 1,3 408 0,26 300,92 11,10 2,01 3,69

13 1,4 388 0,28 300,92 11,37 1,91 3,78

14 1,4 389 0,28 300,92 11,40 1,92 3,79

15 1,4 391 0,28 300,92 11,46 1,93 3,81

16 1,5 364 0,3 300,92 11,43 1,79 3,80

17 1,5 366 0,3 300,92 11,49 1,80 3,82

18 1,5 368 0,3 300,92 11,56 1,81 3,84

19 1,6 358 0,32 300,92 11,99 1,76 3,98

20 1,6 359 0,32 300,92 12,02 1,77 4,00

21 1,6 361 0,32 300,92 12,09 1,78 4,02

22 1,7 351 0,34 300,92 12,49 1,73 4,15

23 1,7 357 0,34 300,92 12,70 1,76 4,22

24 1,7 358 0,34 300,92 12,74 1,76 4,23

25 1,8 344 0,36 300,92 12,96 1,69 4,31

26 1,8 350 0,36 300,92 13,19 1,72 4,38

27 1,8 351 0,36 300,92 13,23 1,73 4,40

28 1,9 321 0,38 300,92 12,77 1,58 4,24

29 1,9 324 0,38 300,92 12,89 1,60 4,28

30 1,9 326 0,38 300,92 12,97 1,61 4,31

Tabel 4.14 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 8,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,7 m.

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

1 0 537 0 263,31 0,00 2,31 0,00

2 0 542 0 263,31 0,00 2,34 0,00

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 60: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

44

Tabel 4.14 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 8,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,7 m. (lanjutan).

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

3 0 544 0 263,31 0,00 2,34 0,00

4 1,1 432 0,22 263,31 9,95 1,86 3,78

5 1,1 433 0,22 263,31 9,97 1,87 3,79

6 1,1 435 0,22 263,31 10,02 1,87 3,80

7 1,2 372 0,24 263,31 9,34 1,60 3,55

8 1,2 373 0,24 263,31 9,37 1,61 3,56

9 1,2 396 0,24 263,31 9,95 1,71 3,78

10 1,3 361 0,26 263,31 9,82 1,56 3,73

11 1,3 364 0,26 263,31 9,91 1,57 3,76

12 1,3 389 0,26 263,31 10,59 1,68 4,02

13 1,4 376 0,28 263,31 11,02 1,62 4,18

14 1,4 377 0,28 263,31 11,05 1,62 4,20

15 1,4 378 0,28 263,31 11,08 1,63 4,21

16 1,5 345 0,3 263,31 10,83 1,49 4,11

17 1,5 349 0,3 263,31 10,96 1,50 4,16

18 1,5 350 0,3 263,31 10,99 1,51 4,17

19 1,6 346 0,32 263,31 11,59 1,49 4,40

20 1,6 351 0,32 263,31 11,76 1,51 4,46

21 1,6 355 0,32 263,31 11,89 1,53 4,52

22 1,7 336 0,34 263,31 11,96 1,45 4,54

23 1,7 339 0,34 263,31 12,06 1,46 4,58

24 1,7 340 0,34 263,31 12,10 1,47 4,60

25 1,8 323 0,36 263,31 12,17 1,39 4,62

26 1,8 332 0,36 263,31 12,51 1,43 4,75

27 1,8 336 0,36 263,31 12,66 1,45 4,81

28 1,9 308 0,38 263,31 12,25 1,33 4,65

29 1,9 310 0,38 263,31 12,33 1,34 4,68

30 1,9 314 0,38 263,31 12,49 1,35 4,74

31 2 289 0,4 263,31 12,10 1,25 4,60

32 2 290 0,4 263,31 12,14 1,25 4,61

33 2 298 0,4 263,31 12,48 1,28 4,74

34 2,1 258 0,42 263,31 11,34 1,11 4,31

35 2,1 259 0,42 263,31 11,39 1,12 4,32

36 2,1 260 0,42 263,31 11,43 1,12 4,34

37 2,2 234 0,44 263,31 10,78 1,01 4,09

38 2,2 240 0,44 263,31 11,05 1,03 4,20

39 2,2 242 0,44 263,31 11,14 1,04 4,23

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 61: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

45

Tabel 4.15 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 8,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,6 m.

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

1 0 552 0 225,69 0,00 2,04 0,00

2 0 556 0 225,69 0,00 2,05 0,00

3 0 557 0 225,69 0,00 2,06 0,00

4 1,1 458 0,22 225,69 10,55 1,69 4,67

5 1,1 466 0,22 225,69 10,73 1,72 4,75

6 1,1 479 0,22 225,69 11,03 1,77 4,89

7 1,2 422 0,24 225,69 10,60 1,56 4,70

8 1,2 426 0,24 225,69 10,70 1,57 4,74

9 1,2 427 0,24 225,69 10,73 1,58 4,75

10 1,3 410 0,26 225,69 11,16 1,51 4,94

11 1,3 416 0,26 225,69 11,32 1,54 5,02

12 1,3 417 0,26 225,69 11,35 1,54 5,03

13 1,4 380 0,28 225,69 11,14 1,40 4,93

14 1,4 381 0,28 225,69 11,17 1,41 4,95

15 1,4 384 0,28 225,69 11,25 1,42 4,99

16 1,5 355 0,3 225,69 11,15 1,31 4,94

17 1,5 363 0,3 225,69 11,40 1,34 5,05

18 1,5 364 0,3 225,69 11,43 1,34 5,06

19 1,6 341 0,32 225,69 11,42 1,26 5,06

20 1,6 353 0,32 225,69 11,82 1,30 5,24

21 1,6 372 0,32 225,69 12,46 1,37 5,52

22 1,7 305 0,34 225,69 10,85 1,13 4,81

23 1,7 308 0,34 225,69 10,96 1,14 4,86

24 1,7 316 0,34 225,69 11,25 1,17 4,98

Tabel 4.16 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 9,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,8 m.

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

1 0 524 0 420,11 0,00 2,31 0,00

2 0 526 0 420,11 0,00 2,32 0,00

3 0 527 0 420,11 0,00 2,32 0,00

4 1,1 494 0,22 420,11 11,38 2,18 2,71

5 1,1 495 0,22 420,11 11,40 2,18 2,71

6 1,1 512 0,22 420,11 11,79 2,26 2,81

7 1,2 449 0,24 420,11 11,28 1,98 2,68

8 1,2 450 0,24 420,11 11,30 1,98 2,69

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 62: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

46

Tabel 4.16 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 9,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,8 m. (Lanjutan).

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

9 1,2 476 0,24 420,11 11,96 2,10 2,85

10 1,3 438 0,26 420,11 11,92 1,93 2,84

11 1,3 439 0,26 420,11 11,95 1,93 2,84

12 1,3 448 0,26 420,11 12,19 1,97 2,90

13 1,4 422 0,28 420,11 12,37 1,86 2,94

14 1,4 423 0,28 420,11 12,40 1,86 2,95

15 1,4 424 0,28 420,11 12,43 1,87 2,96

16 1,5 401 0,3 420,11 12,59 1,77 3,00

17 1,5 423 0,3 420,11 13,28 1,86 3,16

18 1,5 424 0,3 420,11 13,31 1,87 3,17

19 1,6 411 0,32 420,11 13,77 1,81 3,28

20 1,6 412 0,32 420,11 13,80 1,82 3,28

21 1,6 413 0,32 420,11 13,83 1,82 3,29

22 1,7 385 0,34 420,11 13,70 1,70 3,26

23 1,7 387 0,34 420,11 13,77 1,71 3,28

24 1,7 389 0,34 420,11 13,84 1,71 3,30

25 1,8 371 0,36 420,11 13,98 1,64 3,33

26 1,8 372 0,36 420,11 14,02 1,64 3,34

27 1,8 373 0,36 420,11 14,05 1,64 3,35

28 1,9 352 0,38 420,11 14,00 1,55 3,33

29 1,9 353 0,38 420,11 14,04 1,56 3,34

30 1,9 354 0,38 420,11 14,08 1,56 3,35

31 2 349 0,4 420,11 14,61 1,54 3,48

32 2 350 0,4 420,11 14,65 1,54 3,49

33 2 352 0,4 420,11 14,74 1,55 3,51

34 2,1 346 0,42 420,11 15,21 1,52 3,62

35 2,1 347 0,42 420,11 15,25 1,53 3,63

36 2,1 348 0,42 420,11 15,30 1,53 3,64

37 2,2 320 0,44 420,11 14,74 1,41 3,51

38 2,2 321 0,44 420,11 14,78 1,41 3,52

39 2,2 322 0,44 420,11 14,83 1,42 3,53

40 2,3 283 0,46 420,11 13,63 1,25 3,24

41 2,3 285 0,46 420,11 13,72 1,26 3,27

42 2,3 287 0,46 420,11 13,82 1,26 3,29

43 2,4 259 0,48 420,11 13,01 1,14 3,10

44 2,4 260 0,48 420,11 13,06 1,15 3,11

45 2,4 261 0,48 420,11 13,11 1,15 3,12

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 63: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

47

Tabel 4.17 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 9,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,7 m.

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

1 0 605 0 367,60 0,00 2,33 0,00

2 0 608 0 367,60 0,00 2,34 0,00

3 0 610 0 367,60 0,00 2,35 0,00

4 1,1 573 0,22 367,60 13,19 2,21 3,59

5 1,1 585 0,22 367,60 13,47 2,26 3,66

6 1,1 587 0,22 367,60 13,52 2,26 3,68

7 1,2 516 0,24 367,60 12,96 1,99 3,53

8 1,2 518 0,24 367,60 13,01 2,00 3,54

9 1,2 519 0,24 367,60 13,04 2,00 3,55

10 1,3 510 0,26 367,60 13,88 1,97 3,78

11 1,3 511 0,26 367,60 13,91 1,97 3,78

12 1,3 513 0,26 367,60 13,96 1,98 3,80

13 1,4 507 0,28 367,60 14,86 1,96 4,04

14 1,4 508 0,28 367,60 14,89 1,96 4,05

15 1,4 509 0,28 367,60 14,92 1,96 4,06

16 1,5 491 0,3 367,60 15,42 1,89 4,19

17 1,5 492 0,3 367,60 15,45 1,90 4,20

18 1,5 493 0,3 367,60 15,48 1,90 4,21

19 1,6 486 0,32 367,60 16,28 1,87 4,43

20 1,6 488 0,32 367,60 16,34 1,88 4,45

21 1,6 490 0,32 367,60 16,41 1,89 4,46

22 1,7 470 0,34 367,60 16,73 1,81 4,55

23 1,7 473 0,34 367,60 16,83 1,82 4,58

24 1,7 476 0,34 367,60 16,94 1,84 4,61

25 1,8 462 0,36 367,60 17,41 1,78 4,74

26 1,8 463 0,36 367,60 17,45 1,79 4,75

27 1,8 464 0,36 367,60 17,48 1,79 4,76

28 1,9 445 0,38 367,60 17,70 1,72 4,81

29 1,9 450 0,38 367,60 17,90 1,74 4,87

30 1,9 453 0,38 367,60 18,02 1,75 4,90

31 2 430 0,4 367,60 18,00 1,66 4,90

32 2 433 0,4 367,60 18,13 1,67 4,93

33 2 436 0,4 367,60 18,25 1,68 4,97

34 2,1 420 0,42 367,60 18,46 1,62 5,02

35 2,1 423 0,42 367,60 18,60 1,63 5,06

36 2,1 427 0,42 367,60 18,77 1,65 5,11

37 2,2 411 0,44 367,60 18,93 1,58 5,15

38 2,2 415 0,44 367,60 19,11 1,60 5,20

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 64: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

48

Tabel 4.17 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 9,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,7 m. (Lanjutan).

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

39 2,2 416 0,44 367,60 19,16 1,60 5,21

40 2,3 387 0,46 367,60 18,63 1,49 5,07

41 2,3 390 0,46 367,60 18,78 1,50 5,11

42 2,3 392 0,46 367,60 18,87 1,51 5,13

43 2,4 376 0,48 367,60 18,89 1,45 5,14

44 2,4 381 0,48 367,60 19,14 1,47 5,21

45 2,4 382 0,48 367,60 19,19 1,47 5,22

46 2,5 350 0,5 367,60 18,32 1,35 4,98

47 2,5 353 0,5 367,60 18,47 1,36 5,03

48 2,5 372 0,5 367,60 19,47 1,43 5,30

49 2,6 331 0,52 367,60 18,02 1,28 4,90

50 2,6 335 0,52 367,60 18,23 1,29 4,96

51 2,6 341 0,52 367,60 18,56 1,31 5,05

52 2,7 314 0,54 367,60 17,75 1,21 4,83

53 2,7 320 0,54 367,60 18,09 1,23 4,92

54 2,7 328 0,54 367,60 18,54 1,26 5,04

55 2,8 326 0,56 367,60 19,11 1,26 5,20

56 2,8 300 0,56 367,60 17,58 1,16 4,78

57 2,8 303 0,56 367,60 17,76 1,17 4,83

58 2,9 294 0,58 367,60 17,85 1,13 4,86

59 2,9 296 0,58 367,60 17,97 1,14 4,89

60 2,9 297 0,58 367,60 18,03 1,15 4,90

Tabel 4.18 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 9,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,6 m.

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

1 0 622 0 148,41 0,00 2,06 0,00

2 0 626 0 148,41 0,00 2,07 0,00

3 0 279 0 148,41 0,00 0,92 0,00

4 1,1 615 0,22 148,41 14,16 2,03 4,49

5 1,1 565 0,22 148,41 13,01 1,87 4,13

6 1,1 565 0,22 148,41 13,01 1,87 4,13

7 1,2 508 0,24 148,41 12,76 1,68 4,05

8 1,2 516 0,24 148,41 12,96 1,71 4,11

9 1,2 527 0,24 148,41 13,24 1,74 4,20

10 1,3 509 0,26 148,41 13,85 1,68 4,40

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 65: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

49

Tabel 4.18 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 9,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,6 m. (Lanjutan).

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

11 1,3 511 0,26 148,41 13,91 1,69 4,41

12 1,3 514 0,26 148,41 13,99 1,70 4,44

13 1,4 478 0,28 148,41 14,01 1,58 4,45

14 1,4 479 0,28 148,41 14,04 1,58 4,46

15 1,4 480 0,28 148,41 14,07 1,59 4,46

16 1,5 453 0,3 148,41 14,22 1,50 4,51

17 1,5 458 0,3 148,41 14,38 1,51 4,56

18 1,5 460 0,3 148,41 14,44 1,52 4,58

19 1,6 449 0,32 148,41 15,04 1,48 4,77

20 1,6 450 0,32 148,41 15,07 1,49 4,78

21 1,6 452 0,32 148,41 15,14 1,49 4,80

22 1,7 439 0,34 148,41 15,62 1,45 4,96

23 1,7 440 0,34 148,41 15,66 1,45 4,97

24 1,7 442 0,34 148,41 15,73 1,46 4,99

25 1,8 429 0,36 148,41 16,16 1,42 5,13

26 1,8 430 0,36 148,41 16,20 1,42 5,14

27 1,8 431 0,36 148,41 16,24 1,42 5,15

28 1,9 415 0,38 148,41 16,51 1,37 5,24

29 1,9 416 0,38 148,41 16,55 1,37 5,25

30 1,9 419 0,38 148,41 16,67 1,38 5,29

31 2 397 0,4 148,41 16,62 1,31 5,28

32 2 398 0,4 148,41 16,66 1,32 5,29

33 2 400 0,4 148,41 16,75 1,32 5,31

34 2,1 387 0,42 148,41 17,01 1,28 5,40

35 2,1 388 0,42 148,41 17,06 1,28 5,41

36 2,1 390 0,42 148,41 17,14 1,29 5,44

37 2,2 373 0,44 148,41 17,18 1,23 5,45

38 2,2 375 0,44 148,41 17,27 1,24 5,48

39 2,2 379 0,44 148,41 17,45 1,25 5,54

40 2,3 363 0,46 148,41 17,48 1,20 5,55

41 2,3 365 0,46 148,41 17,57 1,21 5,58

42 2,3 369 0,46 148,41 17,77 1,22 5,64

43 2,4 320 0,48 148,41 16,08 1,06 5,10

44 2,4 322 0,48 148,41 16,18 1,06 5,13

45 2,4 338 0,48 148,41 16,98 1,12 5,39

46 2,5 270 0,5 148,41 14,13 0,89 4,48

47 2,5 273 0,5 148,41 14,29 0,90 4,53

48 2,5 287 0,5 148,41 15,02 0,95 4,77

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 66: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

50

Tabel 4.18 Data hasil perhitungan pada saat kecepatan angin 9,5 m/s, dengan

diameter turbin 0,6 m. (Lanjutan).

NO Gaya

pengimbang (N)

Putaran turbin (rpm)

Torsi (Nm)

Daya angin (watt)

Daya turbin (watt)

tsr 𝐶𝑝

49 2,6 258 0,52 148,41 14,04 0,85 4,46

50 2,6 264 0,52 148,41 14,37 0,87 4,56

51 2,6 267 0,52 148,41 14,53 0,88 4,61

52 2,7 188 0,54 148,41 10,63 0,62 3,37

53 2,7 190 0,54 148,41 10,74 0,63 3,41

54 2,7 199 0,54 148,41 11,25 0,66 3,57

4.9. Grafik Hubungan antara Cp Dengan Tsr

Setelah semua data penelitian diolah kemudian dibuat grafik hubungan

antara Cp dengan tsr. Grafik hubungan antara Cp dengan tsr ditunjukan pada

Grafik 4.1, Grafik 4.2, Grafik 4.3, Grafik 4.4, Grafik 4.5, Grafik 4.6, Grafik 4.7,

Grafik 4.8, dan Grafik 4.9.

4.9.1 Grafik Hubungan Antara Cp Dengan Tsr Pada Saat Kecepatan Angin 7,5

m/s.

Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 7,5 m/s

dapat dibuat dengan menggunakan data hasil perhitungan pada Tabel 4.10,

Tabel 4.11, dan Tabel 4.12. Grafik hubungan antara Cp dengan tsr dapat dilihat

pada Gambar 4.1, Gambar 4.2, dan Gambar 4.3 sebagai berikut:

1. Grafik data turbin dengan kecepatan angin 7,5 m/s dengan diameter turbin

0,8 m.

Setelah data pada Tabel 4.10 didapatkan hasilnya maka dengan data hasil

perhitungan tersebut didapatkan sebuah grafik yang menunjukan hubungan

antara Cp dengan tsr. Grafik dapat dilihat pada Gambar 4.1 berikut ini:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 67: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

51

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin

7,5 m/s dengan diameter 0,8 m.

Pada Gambar 4.1 diperoleh persamaan Cp = -6,0752tsr2 + 20,757tsr– 12,946

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tsr maksimum untuk

menghasilkan koefisien daya maksimum. Berikut contoh perhitungan Cp

maksimum yang di diperoleh:

Cp = -6,0752tsr2 + 20,757tsr– 12,946

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= 0

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟 = - (2 * 6,0752) tsr + 20,757

- (2 * 6,0752) tsr + 20,757= 0

𝑡𝑠𝑟 = 20,757

(2 ∗ 6,0752)

𝑡𝑠𝑟 = 1,7

Setelah tsr didapat lalu masukan nilai tsr ke persamaan. Berikut perhitungan Cp

maksimum yang didapatkan:

Cp = -6,0752 (1,7)2 + 20,757 (1,7) – 12,946

Cp = 4,8

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 68: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

52

Dari persamaan tersebut didapatkan bahwa Cp maksimum diperoleh sebesar

4,8%.

2. Grafik data turbin dengan kecepatan angin 7,5 m/s dengan diameter turbin

0,7 m.

Setelah data pada Tabel 4.11 didapatkan hasilnya maka dengan data hasil

perhitungan tersebut didapatkan sebuah grafik yang menunjukan hubungan

antara Cp dengan tsr. Grafik dapat dilihat pada Gambar 4.2 berikut ini:

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin

7,5 m/s dengan diameter 0,7 m.

Pada Gambar 4.2 diperoleh persamaan Cp = -9,0359tsr2 + 27,939tsr- 15,518

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tsr maksimum untuk

menghasilkan koefisien daya maksimum. Berikut contoh perhitungan Cp

maksimum yang di diperoleh:

Cp = -9,0359tsr2 + 27,939tsr- 15,518

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= 0

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= -(2*9,0359) tsr+ 27,939

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 69: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

53

0 = -(2*9,0359) tsr+ 27,939

𝑡𝑠𝑟 = 27,939

(2 ∗ 9,0359)

𝑡𝑠𝑟 = 1,55

Setelah tsr didapat lalu masukan nilai tsr ke persamaan. Berikut perhitungan Cp

maksimum yang didapatkan:

Cp = -9,0359 (1,55)2 + 27,939 (1,55) – 15,518

Cp = 6,08

Dari persamaan tersebut didapatkan bahwa Cp maksimum diperoleh sebesar

6,08%.

3. Grafik data turbin dengan kecepatan angin 7,5 m/s dengan diameter turbin

0,6 m.

Setelah data pada Tabel 4.12 didapatkan hasilnya maka dengan data hasil

perhitungan tersebut didapatkan sebuah grafik yang menunjukan hubungan

antara Cp dengan tsr. Grafik dapat dilihat pada Gambar 4.3 berikut ini:

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin

7,5 m/s dengan diameter 0,6 m.

Pada Gambar 4.3 diperoleh persamaan Cp = -21,76tsr2 + 65,57tsr – 41,991

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tsr maksimum untuk

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 70: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

54

menghasilkan koefisien daya maksimum. Berikut contoh perhitungan Cp

maksimum yang di diperoleh:

Cp = -21,76tsr2 + 65,57tsr – 41,991

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= 0

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= -(2*21,76) tsr + 65,57

0 = -(2*21,76) tsr + 65,57

𝑡𝑠𝑟 = 65,57

(2 ∗ 21,76)

𝑡𝑠𝑟 = 1,51

Setelah tsr didapat lalu masukan nilai tsr ke persamaan. Berikut perhitungan Cp

maksimum yang didapatkan:

Cp = -21,76 (1,51)2 + 65,57 (1,51) – 41,991

Cp = 7,4

Dari persamaan tersebut didapatkan bahwa Cp maksimum diperoleh sebesar

7,4%.

4.9.2 Grafik Hubungan Antara Cp Dengan Tsr Pada Saat Kecepatan Angin 8,5

m/s

Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 8,5 m/s

dapat dibuat dengan menggunakan data hasil perhitungan pada Tabel 4.13,

Tabel 4.14, dan Tabel 4.15. Grafik hubungan antara Cp dengan tsr dapat dilihat

pada Gambar 4.4, Gambar 4.5, dan Gambar 4.6 sebagai berikut:

1. Grafik data turbin dengan kecepatan angin 8,5 m/s dengan diameter turbin

0,8 m.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 71: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

55

Setelah data pada Tabel 4.13 didapatkan hasilnya maka dengan data hasil

perhitungan tersebut didapatkan sebuah grafik yang menunjukan hubungan

antara Cp dengan tsr. Grafik dapat dilihat pada Gambar 4.4 berikut ini:

Gambar 4.4 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin

8,5 m/s dengan diameter 0,8 m.

Pada Gambar 4.4 diperoleh persamaan Cp = -3,5119tsr2 + 11,622tsr – 5,447

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tsr maksimum untuk

menghasilkan koefisien daya maksimum. Berikut contoh perhitungan Cp

maksimum yang di diperoleh:

Cp = -3,5119tsr2 + 11,622tsr – 5,447

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= 0

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= -(2*3,5119) tsr + 11,622

-(2*3,5119) tsr + 11,622= 0

𝑡𝑠𝑟 = 11,622

(2 ∗ 3,5119)

𝑡𝑠𝑟 =1,66

Setelah tsr didapat lalu masukan nilai tsr ke persamaan. Berikut perhitungan Cp

maksimum yang didapatkan:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 72: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

56

Cp = -3,5119 (1,66)2 + 11,622 (1,66)- 5,447

Cp = 4,17

Dari persamaan tersebut didapatkan bahwa Cp maksimum diperoleh sebesar

4,17%.

2. Grafik data turbin dengan kecepatan angin 8,5 m/s dengan diameter turbin

0,7 m.

Setelah data pada Tabel 4.14 didapatkan hasilnya maka dengan data hasil

perhitungan tersebut didapatkan sebuah grafik yang menunjukan hubungan

antara Cp dengan tsr. Grafik dapat dilihat pada Gambar 4.5 berikut ini:

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin

8,5 m/s dengan diameter 0,7 m.

Pada Gambar 4.5 diperoleh persamaan Cp = -4,349tsr2 + 11,485tsr – 3,0313

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tsr maksimum untuk

menghasilkan koefisien daya maksimum. Berikut contoh perhitungan Cp

maksimum yang di diperoleh:

Cp = -4,349tsr2 + 11,485tsr – 3,0313

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= 0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 73: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

57

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= -(2*4,349) tsr + 11,485

-(2*4,349) tsr + 11,485= 0

𝑡𝑠𝑟 = 11,485

(2 ∗ 4,349)

tsr = 1,32

Setelah tsr didapat lalu masukan nilai tsr ke persamaan. Berikut perhitungan Cp

maksimum yang didapatkan:

Cp = -4,349(1,32)2 + 11,485 (1,32) – 3,0313

Cp = 4,55

Dari persamaan tersebut didapatkan bahwa Cp maksimum diperoleh sebesar

4,55%.

3. Grafik data turbin dengan kecepatan angin 8,5 m/s dengan diameter turbin

0,6 m.

Setelah data pada Tabel 4.15 didapatkan hasilnya maka dengan data hasil

perhitungan tersebut didapatkan sebuah grafik yang menunjukan hubungan

antara Cp dengan tsr. Grafik dapat dilihat pada Gambar 4.6 berikut ini:

Gambar 4.6 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin

8,5 m/s dengan diameter 0,6 m.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 74: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

58

Pada Gambar 4.6 diperoleh persamaan Cp = -11,692tsr2 + 32,555tsr - 17,351

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tsr maksimum untuk

menghasilkan koefisien daya maksimum. Berikut contoh perhitungan Cp

maksimum yang di diperoleh:

Cp = -11,692tsr2 + 32,555tsr - 17,351

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= 0

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= -(2*11,692) tsr + 32,555

-(2*11,692) tsr + 32,555= 0

𝑡𝑠𝑟 = 32,555

(2 ∗ 11,692)

𝑡𝑠𝑟 = 1,4

Setelah tsr didapat lalu masukan nilai tsr ke persamaan. Berikut perhitungan Cp

maksimum yang didapatkan:

Cp = -11,692 (1,4)2 + 32,555 (1,4) – 17,351

Cp = 5,3

Dari persamaan tersebut didapatkan bahwa Cp maksimum diperoleh sebesar

5,3%.

4.9.3 Grafik Hubungan Antara Cp Dengan Tsr Pada Saat Kecepatan Angin 9,5

m/s

Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin 9,5 m/s

dapat dibuat dengan menggunakan data hasil perhitungan pada Tabel 4.16,

Tabel 4.17, dan Tabel 4.18. Grafik hubungan antara Cp dengan tsr dapat dilihat

pada Gambar 4.7, Gambar 4.8, dan Gambar 4.9 sebagai berikut:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 75: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

59

1. Grafik data turbin dengan kecepatan angin 9,5 m/s dengan diameter turbin

0,8 m.

Setelah data pada Tabel 4.16 didapatkan hasilnya maka dengan data hasil

perhitungan tersebut didapatkan sebuah grafik yang menunjukan hubungan

antara Cp dengan tsr. Grafik dapat dilihat pada Gambar 4.7 berikut ini:

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin

9,5 m/s dengan diameter 0,8 m.

Pada Gambar 4.7 diperoleh persamaan Cp = -4,0889tsr2 + 12,457tsr- 5,9372

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tsr maksimum untuk

menghasilkan koefisien daya maksimum. Berikut contoh perhitungan Cp

maksimum yang di diperoleh:

Cp = -4,0889tsr2 + 12,457tsr- 5,9372

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= 0

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= -(2*4,0889) tsr + 12,457

-(2*4,0889) tsr + 12,457= 0

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 76: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

60

𝑡𝑠𝑟 = 12,457

(2 ∗ 4,0889)

tsr = 1,52

Setelah tsr didapat lalu masukan nilai tsr ke persamaan. Berikut perhitungan Cp

maksimum yang didapatkan:

Cp = -4,0889 (1,52)2 + 12,457 (1,52) – 5,9372

Cp = 3,55

Dari persamaan tersebut didapatkan bahwa Cp maksimum diperoleh sebesar

3,55%.

2. Grafik data turbin dengan kecepatan angin 9,5 m/s dengan diameter turbin

0,7 m.

Setelah data pada Tabel 4.17 didapatkan hasilnya maka dengan data hasil

perhitungan tersebut didapatkan sebuah grafik yang menunjukan hubungan

antara Cp dengan tsr. Grafik dapat dilihat pada Gambar 4.8 berikut ini:

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin

9,5 m/s dengan diameter 0,7 m.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 77: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

61

Pada Gambar 4.8 diperoleh persamaan Cp = -5,2785tsr2 +15,494tsr – 6,1287

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tsr maksimum untuk

menghasilkan koefisien daya maksimum. Berikut contoh perhitungan Cp

maksimum yang di diperoleh:

Cp = -5,2785tsr2 +15,494tsr – 6,1287

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= 0

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= -(2*5,2785) tsr + 15,494

-(2*5,2785) tsr + 15,494= 0

𝑡𝑠𝑟 = 15,494

(2 ∗ 5,2785)

tsr = 1,5

Setelah tsr didapat lalu masukan nilai tsr ke persamaan. Berikut perhitungan Cp

maksimum yang didapatkan:

Cp = -5,2785 (1,5)2 + 15,494 (1,5) – 6,1287

Cp = 5,24

Dari persamaan tersebut didapatkan bahwa Cp maksimum diperoleh sebesar

5,24%.

3. Grafik data turbin dengan kecepatan angin 9,5 m/s dengan diameter turbin

0,6 m.

Setelah data pada Tabel 4.18 didapatkan hasilnya maka dengan data hasil

perhitungan tersebut didapatkan sebuah grafik yang menunjukan hubungan

antara Cp dengan tsr. Grafik dapat dilihat pada Gambar 4.9 berikut ini:

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 78: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

62

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin

9,5 m/s dengan diameter 0,6 m.

Pada Gambar 4.9 diperoleh persamaan Cp = -5,3549tsr2 + 13,269tsr– 2,8915

Persamaan tersebut digunakan untuk mencari tsr maksimum untuk

menghasilkan koefisien daya maksimum. Berikut contoh perhitungan Cp

maksimum yang di diperoleh:

Cp = -5,3549tsr2 + 13,269tsr– 2,8915

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= 0

𝜕𝐶𝑝

𝜕𝑡𝑠𝑟= -(2*5,3549) tsr + 13,269

-(2*5,3549) tsr + 13,269= 0

𝑡𝑠𝑟 = 13,269

(2 ∗ 5,3549)

tsr = 1,24

Setelah tsr didapat lalu masukan nilai tsr ke persamaan. Berikut perhitungan Cp

maksimum yang didapatkan:

Cp = -5,3549 (1,24)2 + 13,269 (1,24) – 2,8915

Cp = 5,33

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 79: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

63

Dari persamaan tersebut didapatkan bahwa Cp maksimum diperoleh sebesar

5,33%.

4.10. Grafik Hubungan Antara Cp Dengan Tsr Dari Variasi Diameter

Turbin

Setelah mendapatkan grafik dari setiap variasi selanjutnya akan dilakukan

perbandingan dari ketiga diameter. Perbandingan tersebut bertujuan untuk

mengetahui turbin dengan diameter berapa yang mempunyai efisiensi yang

lebih tinggi. Data yang akan digunakan untuk pembuatan grafik menggunakan

data pada Tabel 4.16, Tabel 4.17, dan Tabel 4.18. Grafik perbandingan dari

ketiga variasi diameter ditunjukan pada Gambar 4.10 sebagai berikut:

Gambar 4.10 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin

9,5 m/s dengan diameter 0,8 m, diameter 0,7 m, diameter 0,6 m.

Pada Gambar 4.10 menunjukan hubungan Cp dengan tsr dari ketiga variasi

diameter, yaitu diameter 0,6 m, diameter 0,7 m, diameter 0,8 m. dari Grafik 4.10

dapat disimpulkan bahwa koefisien tertinggi terletak pada turbin dengan

diameter 0,6 m sebesar 5,33 %, dengan besar tsr 1,24. Grafik 4.10 menunjukan

bahwa semakin kecil diameter turbin maka efisiensinya semakin meningkat.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 80: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

64

4.11. Grafik Hubungan Antara Cp Dengan Tsr Dari Variasi Kecepatan

Angin

Setelah mendapatkan grafik dari setiap variasi selanjutnya akan dilakukan

perbandingan dari ketiga variasi kecepatan angin. Perbandingan tersebut

bertujuan untuk mengetahui pengaruh kecepatan angin terhadap efisiensi

turbin. Data yang akan digunakan untuk pembuatan grafik menggunakan data

pada Tabel 4.12, Tabel 4.15, dan Tabel 4.18. Grafik perbandingan dari ketiga

variasi kecepatan angin ditunjukan pada Gambar 4.11 sebagai berikut:

Gambar 4.11 Grafik hubungan antara Cp dengan tsr pada saat kecepatan angin

7,5 m/s, 8,5 m/s, dan 9,5 m/s dengan diameter 0,6 m.

Pada Grafik 4.11 menunjukan hubungan Cp dengan tsr dari ketiga variasi

kecepatan angin, yaitu 7,5 m/s, 8,5 m/s, dan 9,5 m/s. dari Grafik 4.11 dapat

disimpulkan bahwa koefisien tertinggi terletak pada turbin yang bekerja pada

kecepatan angin 7,5 m/s sebesar 7,4%, dengan besar tsr 1,51. Grafik 4.11

menunjukan bahwa semakin besar angin yang bekerja pada turbin maka

efisiensinya menurun.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 81: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

65

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan dengan menggunakan

turbin angin vertikal jenis Darrieus tipe H dengan 3 sudu bahwa:

1. Telah dibuat turbin angin vertikal jenis Darrieus tipe H dengan

menggunakan penampang sudu airfoil NACA dengan seri 2415 yang

mempunyai jumlah sudu sebanyak 3 dengan panjang chord 0,22 m dengan

tinggi turbin 1 m.

2. Koefisien tertinggi dari variasi yang dilakukan yaitu dengan memvariasikan

kecepatan angin, dan diameter turbin, maka didapatkan bahwa koefisien

tertinggi dicapai oleh turbin pada kecepatan 7,5 m/s dengan diameter turbin

0,6 m. koefisien daya yang dihasilkan sebesar 7,4 % dengan tsr sebesar 1,51.

3. Grafik penelitian menunjukan bahwa dengan tsr maksimum yang diperoleh

dalam satu variasi tidak selalu memiliki Cp maksimum. Melainkan semakin

kecil tsr sampai pada titik tertentu bisa didapatkan nilai Cp yang maksimum.

Ketiga diameter memiliki nilai Cp tsr yang berbeda serta berbeda juga pada

saat bekerja pada ketiga kecepatan yang berbeda.

4. Turbin dapat cut in tanpa menggunakan starter pada kecepatan angin 8 m/s

untuk turbin berdiameter 0,6 m, kecepatan angin 9 m/s untuk turbin

berdiameter 0,7 m, dan kecepatan angin 10 m/s untuk turbin berdiameter

0.8 m.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 82: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

66

5.2. Saran

Setelah dilakukan penelitian ada beberapa saran yang bisa digunakan untuk

penelitian untuk turbin jenis ini selanjutnya, sebagai berikut:

1. Lakukan penelitian dengan variasi sudut.

2. Pilih material yang tidak terlalu berat.

3. Desain turbin seringan mungkin.

4. Gunakan variasi diameter turbin 40 cm, 50 cm, 60 cm

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 83: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

67

DAFTAR PUSTAKA

Aryanto, Firman, I Made Mara, Made Nuarsa. 2013. “Pengaruh Kecepatan Angin

dan Variasi Jumlah Sudu Terhadap Unjuk Kerja Turbin Angin Poros

Horizontal”. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Mataram.

Bono, Gatot Suwoto, Margana, Sunarwo. 2014. “Karakterisasi Turbin Angin Poros

Horizontal dengan Variasi Bingkai Sudu Flat Untuk Pembangkit Listrik

Tenaga Angin”. Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang.

Fallo, Yunus, Bruno B. A. Liu, Dedy N. Ully. 2017. “Pengaruh Pemasangan Sudu

Pengarah dan Variasi Jumlah Sudu Rotor Terhadap Unjuk Kerja Turbin Angin

Savonius”. Dosen Teknik Politeknik Negeri Kupang.

Iman, Muhammad. 2018 “Macam – macam Jenis Angin”. http://imangeografi10.

blogspot.com. Diakses pada tanggal 2 September 2018.

Khan, Bilal. Khalid, R.N. Haider, M. Farooq. Naz, Bushra. Mehmood, Adnan.

2018. “CFD Modeling of NACA-2415 Airfoil”. https://www.mechanical360.

net/engineering-projects/cfd-modeling -of-naca-2415-airfoil/. Diakses pada

tanggal 4 September 2018.

Kusuma, Muh Wira Tri, Azridjal Aziz, Rahmat Iman Mainil. 2016. “Kaji

Eksperimental Kinerja Turbin Angin Sumbu Vertikal Tipe Darrieus H 4 Blade

Profile NACA 2415 dengan Variasi Sudut Pitch”. Laboratorium, Jurusan

Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Riau.

Mahardika, Aji. 2018. “unjuk kerja model kincir angin tipe giromil dengan variasi

bentuk sudu NACA 0018, NACA 0021, dan NACA 0024”. Teknik Mesin,

Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

Mulyadi, Muhamad. “Analisis Aerodinamika Pada Sayap Pesawat Terbang dengan

Menggunakan Software Berbasis Computational Fluid Dynamics (CFD).

Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, Universitas Gunadarma.

Neil. 2018. “Darrieus Wind Turbines”. www.REUK.co.uk/wordpress/wind/

darrieus-wind-turbines. Diakses pada tanggal 10 September 2018.

P. Dida, Hero, Sudjito Suparman, Denny Widhiyanuriyawan. 2016. “Pemetaan

Potensi Energi Angin di Perairan Indonesia Berdasarkan Data Satelit QuikScat

dan WindSat”. Teknik Mesin Politeknik Negeri Kupang, dan Teknik Mesin

Universitas Brawijaya.

Rines. 2015. “Buku Rekayasa Tenaga Angin”. Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Page 84: UNJUK KERJA TURBIN ANGIN DARRIEUS TIPE H ...repository.usd.ac.id/33975/2/155214130_full.pdfturbine is shown when the turbine rotates at a wind speed of 7,5 m/s with a diameter of 60

68

Saputra, Giri, Azridjal Aziz, Rahmat Iman Mainil. 2016. “KAJI Eksperimental

Turbin Angin Darrieus - H dengan Bilah Tipe NACA 2415”. Laboratorium

Rekayasa Termal, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Riau.

Siregar, Indra Herlamba. 2014. “Komparasi Kinerja Turbin Angin Sumbu Vertikal

Darrieus Tipe - H Dengan Bilah Profil NACA 0018 Dengan dan Tanpa Wind

Deflector”. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri

Surabaya.

Taufiqurrahman, Rahmat, Vivien Suphandani. 2017. “Penelitian Numerik Turbin

Angin Darrieus dengan Variasi Jumlah Sudu dan Kecepatan Angin”. Jurusan

Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh

Nopember.

Wardoyo. 2016. “Hubungan Daya Turbin Angin Berbentuk Propeller 5 Blade

Terhadap Beban Tower Penyangganya”. DosenTeknik Mesin Universitas

Negeri Jakarta.

Yunginger, Raghel, Nawir. N. Sune. 2016. “Analisis Energi Angin Sebagai Energi

Alternatif Pembangkit Listrik di Kota Gorontalo”. Universitas Negeri

Gorontalo.

–. 2018. “Global Energy Statistical yearbook 2018”. Enerdata. https://yearbook.

enerdata .net. Diakses pada tanggal 21 Agustus 2018.

–. 2018. “Pembangunan PLTB Baru ditiga Wilayah di Sulawesi”. EBTKE, Humas.

ebtke.esdm.go.id. Diakses pada tanggal 25 Agustus 2018.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI