5 HASIL. kecepatan. dan 6 Sudu. dengan 6 sudu WIB, yaitu 15,9. rata-rata yang. sebesar 3,0. dihasilkan. ampere.

Transkripsi

1 31 5 HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Hasil Pengamatan Kecepatan Angin pada Turbin Angin dengan 3 Sudu dan 6 Sudu Padaa saat melakukan uji coba turbin dengan 3 sudu maupun dengan 6 sudu terdapat beberapa variabel yang diamati tiap 15 menit sekali selama 24 jam yaitu berupa angin dalam satuan km/jam, putaran alternator dalam satuan rpm, dan arus yang dihasilkan dalam satuan ampere. Hasil pengamatan angin pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 suduu disajikan pada Gambar 20, untuk tabel data hasil pengamatan pada turbin anginn dengan 3 sudu dan 6 suduu terlampir pada Lampiran 1 dan 2. Gambar 21 Grafik hubungan antara waktu dan angin saat pengamatan pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. Berdasarkan Gambar 20 dan Tabel data hasil pengamatan (Lampiran 1 dan 2), pada turbin anginn dengan 3 sudu diketahui anginn yang terendah yaitu 15,9 km/jam dengan arah angin dari darat pada pukul WIB, sedangkann angin tertinggi yaitu 25,2 km/jam dengann arah anginn dari laut pada pukul WIB. Kecepatan angin rata-rata yang diperoleh dari turbin angin dengan 3 sudu yaitu sebesar 17,5 km/jam, putaran per menit (rpm) alternator rata-rata sebesar 117,2 rpm, dan arus rata-rata yang dihasilkan sebesar 3,0 ampere.

2 32 Sedangkan, pada turbin angin dengan 6 sudu diketahui angin yang terendah yaitu 15,2 km/jam dengan arah angin dari darat pada pukul WIB, Sedangkan angin tertinggi yaitu 24,8 km/jam dengan arah angin dari laut pada pukul WIB. Kecepatan angin rata-rata yang diperoleh dari turbin angin dengan 6 sudu yaitu sebesar 17,2 km/jam, putaran per menit (rpm) alternator rata-rata sebesar 124,8 rpm, dan arus rata-rata yang dihasilkan sebesar 3,44 ampere. Berdasarkan hal tersebut, waktu (siang dan malam) memberikan pengaruh terhadap besarnya angin yang bertiup di suatu daerah. Hal ini sesuai dengan pernyataan Safarudin (2003) yang diacu oleh Alamsyah (2007), yang menyatakan bahwa angin akan berfluktuasi terhadap waktu dan tempat. Di Indonesia misalnya angin di siang hari bisa lebih kencang dibandingkan malam hari. Di beberapa lokasi bahkan pada malam hari tidak terjadi gerakan udara yang signifikan Sebaran frekuensi angin pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu Pada saat penelitian diperoleh data angin yang sangat beragam, sehingga diperlukan pengelompokkan data agar dapat diketahui sebaran frekuensi angin yang terjadi di daerah Palabuhanratu. Data selengkapnya disajikan pada Tabel 5. Tabel 5 Sebaran frekuensi angin (km/jam) pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. Kelas Selang Kelas (km/jam) Batas Kelas (km/jam) Frekuensi 3 sudu Frekuensi 6 sudu 1 15,20-17,10 15,15-17, ,20-18,40 17,15-18, ,50-19,70 18,45-19, ,80-21,00 19,75-21, ,10-22,30 21,05-22, ,40-23,60 22,35-23, ,70-24,90 23,65-24, ,00-26,20 24,95-26, Berdasarkan Tabel 5 di atas, maka dapat dibuat Histogram sebaran frekuensi angin yang terjadi selama melakukan uji coba turbin angin

3 33 dengan 3 sudu dan 6 sudu. Histogram sebaran frekuensi angin turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu disajikan pada Gambar 21. pada Gambar 22 Histogram sebaran frekuensi angin pada turbin dengan 3 sudu dan 6 sudu. angin Dari Gambar 21 di atas, pada saat pengujian turbin anginn dengan 3 sudu frekuensi angin tertinggi yaitu sebanyak 62 kali terdapat pada selang angin 15,20-17,10 km/jam. Sedangkan frekuensi angin terendah yaitu sebanyak 1 kali, terdapat pada selang angin 22,40-23,60 km/jam. Sedangkan, pada saat pengujian turbin angin dengan 6 sudu frekuensi angin tertinggi yaitu sebanyak 59 kali terdapat pada selang angin 15,20-17,10 km/jam. Sedangkan frekuensi angin terendah yaitu sebanyak 1 kali, terdapat pada selang angin 25,00-26,200 km/jam. Selain itu, tidak ada angin pada selang angin 21,15-22,45 km/jam Tipe angin dan jenis angin berdasarkan skala Beaufort pada saat pengujian turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu Berdasarkan angin yang terdapat pada tabel hasil pengamatan turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu (Lampiran 1 dan 2), makaa didapatkan tipe angin dan jenis anginn berdasarkan Tabel 1 skala Beaufort.

4 34 (1) Tipe angin Tabel 6 Tipe angin berdasarkan skala Beaufort pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. Waktu Pengukuran Baling-baling Parameter 3 sudu 6 sudu Kecepatan Angin (km/jam) Skala Beaufort Tipe Angin Angin Angin Angin Angin Angin Angin Lemah Sedang Lemah Lemah Sedang Lemah Keterangan: Waktu Pengamatan 1. Pukul WIB 2. Pukul WIB 3. Pukul WIB Pada turbin angin dengan 3 sudu, pukul WIB angin berkisar antara km/jam yang artinya masuk dalam skala Beaufort 3 dan termasuk tipe angin lemah. Pukul WIB angin berkisar antara km/jam yang artinya masuk dalam skala Beaufort 4 dan termasuk tipe angin sedang. Pukul WIB angin berkisar antara km/jam yang artinya masuk dalam skala Beaufort 3 dan termasuk tipe angin lemah. Pada turbin angin dengan 6 sudu, pukul WIB angin berkisar antara km/jam yang artinya masuk dalam skala Beaufort 3 dan termasuk tipe angin lemah. Pukul WIB angin berkisar antara km/jam yang artinya masuk dalam skala Beaufort 4 dan termasuk tipe angin sedang. Pukul WIB angin berkisar antara km/jam yang artinya masuk dalam skala Beaufort 3 dan termasuk tipe angin lemah. Tabel 7 Tipe angin berdasarkan skala Beaufort untuk angin rata-rata pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. Rata-rata angin (km/jam) 3 sudu 6 sudu Skala Beaufort Tipe Angin 17,5 17,2 3 Angin Lemah

5 35 Berdasarkan Tabel 7, angin rata-rata pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu masing-masing sebesar 17,5 dan 17,2 km/jam. Kecepatan angin rata-rata keduanya berkisar antara km/jam yang artinya memiliki nilai skala Beaufort 3 dan termasuk tipe angin lemah. Maka, angin rata-rata di Palabuhanratu pada saat penelitian berkisar antara km/jam dan termasuk tipe angin lemah. Hal ini sesuai dengan pernyataan Wyrtki (1961) yang diacu oleh Suardi (2009), yang menyatakan bahwa pada musim-musim peralihan baik musim peralihan I (Maret-Mei) maupun musim peralihan II (September-November) matahari bergerak melintasi khatulistiwa, sehingga angin menjadi lemah dan arahnya tidak menentu. (2) Jenis angin Tabel 8 Jenis angin pada saat pengujian turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. Waktu (Jam) Jenis Angin 3 sudu 6 sudu WIB WIB Angin laut WIB WIB Angin darat Pada turbin angin dengan 3 sudu, pukul WIB angin bertiup dari arah laut menuju daratan yang berarti masuk dalam jenis angin laut. Pada pukul WIB angin bertiup dari darat menuju lautan yang berarti masuk dalam jenis angin darat. Sedangkan pada turbin angin dengan 6 sudu, pukul WIB angin bertiup dari arah laut menuju daratan yang berarti masuk dalam jenis angin laut. Pada pukul WIB angin bertiup dari darat menuju lautan yang berarti masuk dalam jenis angin darat. Hal ini sesuai dengan pernyataan Wyrtki (1961) yang diacu oleh Suardi (2009), yang menyatakan bahwa 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. Sedangkan, 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

6 36 konvektif tersebut menyebabkan udara dingin dari daratan bergerak menggantikan udara yang naik di lautan sehingga terjadi aliran udara dari darat ke laut, dan biasanya angin darat terjadi pada tengah malam dan dini hari. 5.2 Hubungan Kecepatan Angin (km/jam) dan Kecepatan Putaran per menit (rpm) Alternator pada Turbin Angin dengan 3 Sudu dan 6 Sudu Pada tabel angin (km/jam) dan putaran per menit (rpm) alternator hanya diambil beberapa data yang mewakili dari tabel data hasil pengamatan pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu (Lampiran 1 dan 2), hal ini bertujuan agar setiap perubahan yang ada pada angin (km/jam) dan putaran per menit (rpm) alternator dapat terlihat secara nyata. Data selengkapnya disajikan pada Tabel 9 di bawah ini. Tabel 9 Kecepatan angin (km/jam) dan putaran per menit (rpm) alternator pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. Turbin angin dengan 3 sudu Kecepatan angin (km/jam) Kecepatan putaran per menit (rpm) alternator Turbin angin dengan 6 sudu Kecepatan angin (km/jam) Kecepatan putaran per menit (rpm) alternator 15,9 115,1 15,2 118,0 16,9 116,0 16,2 120,0 17,8 117,3 17,1 128,0 18,2 118,2 18,2 132,0 18,9 119,0 19,1 139,0 20,1 119,7 19,7 149,0 22,6 120,0 20,1 150,0 23,5 123,5 23,2 154,0 24,8 124,8 24,6 155,0 25,2 125,0 24,8 156,0 Berdasarkan Tabel 9 diatas, maka dapat dibuat suatu grafik hubungan antara angin (km/jam) dengan putaran per menit (rpm) alternator. Grafik hubungan tersebut disajikan pada Gambar 22.

7 37 Gambar 23 Grafik hubungan antara angin (km/jam) dengan putaran per menit (rpm) alternator pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. Padaa turbin angin dengan 3 sudu, saat angin 15,9 km/jam putaran per menit (rpm) alternator sebesar 115,1 rpm. Saat angin 16,9 km/jam putaran per menit (rpm) alternator sebesar 116,0 rpm, saat angin 17,8 km/jam putaran per menit (rpm) alternatorr 117,3 rpm, dan puncaknya pada saat angin sebesar 18,2 km/jam putaran per menit (rpm) alternator 118,2 rpm. Pada turbin angin dengan 6 sudu, saat angin 15,2 km/ /jam putaran per menit (rpm) alternator sebesar 118,0 rpm. Saat angin 16,2 km/jam putaran per menit (rpm) alternator sebesar 120,0 rpm, saat angin 17,11 km/jam putaran per menit (rpm) alternatorr 128,0 rpm, dan puncaknyaa pada saat angin sebesar 24,8 km/jam putaran per menit (rpm) alternator 156,0 rpm. Berdasarkan hal di atas, pada turbin angin dengan 3 sudu maupun dengan 6 sudu terlihat adanya peningkatann perubahan pada setiap angin (km/jam) dan putaran per menit (rpm) alternator yang dihasilkan. Meskipun perubahan tersebut hanya sedikit, namun menunjukkan adanya perubahan yang terjadi dipengaruhi oleh anginn (km/jam) yang membuat alternator tersebut bisa berputar. Hal ini sesuai dengan pernyataan Alamsyah (2007), yang menyatakan bahwa angin (km/jam) sangat berpengaruh terhadap putaran per menit (rpm) alternator. Dimana, semakin tinggi

8 38 angin (km/jam) diikuti dengan semakin cepatnya putaran per menit (rpm) alternator. 5.3 Hubungan Kecepatan Putaran per menit (rpm) Alternator dan Arus yang Dihasilkan pada Turbin Angin dengan 3 Sudu dan 6 Sudu Sama halnya dengan angin (km/jam) dan putaran per menit (rpm) alternator, untuk tabel antara putaran per menit (rpm) alternator dengan arus (ampere) yang dihasilkan hanya diambil beberapa data yang mewakili dari tabel data hasil pengamatan pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu (Lampiran 1 dan 2). Hal ini bertujuan agar setiap perubahan yang ada pada putaran per menit (rpm) alternator dan arus (ampere) yang dihasilkan dapat terlihat secara nyata. Tabel 10 Kecepatan putaran per menit (rpm) alternator dan arus (ampere) yang dihasilkan pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. Turbin angin dengan 3 sudu Turbin angin dengan 6 sudu Kecepatan putaran Kecepatan putaran Arus Arus per menit (rpm) per menit (rpm) (ampere) (ampere) alternator alternator 115,1 2,8 118,0 3,4 116,0 2,9 120,0 3,4 117,3 3,0 128,0 3,5 118,2 3,1 132,0 3,5 119,0 3,2 139,0 3,6 119,7 3,3 149,0 3,8 120,0 3,3 150,0 3,8 123,5 3,4 154,0 3,8 124,8 3,4 155,0 3,8 125,0 3,4 156,0 3,9 Berdasarkan Tabel 10 diatas, maka dapat dibuat suatu grafik hubungan antara putaran per menit (rpm) alternator dengan arus (ampere) yang dihasilkan. Grafik hubungan tersebut disajikan pada Gambar 23.

9 39 Gambar 24 Grafik hubungan antara putaran per menit (rpm) alternator dengan arus (ampere) pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. Jika dilihat dari Gambar 23 di atas, pada turbin angin dengan 3 sudu saat putaran alternator 115,1 rpm menghasilka n arus sebesar 2,8 ampere, pada saat putaran alternator 116,0 rpm menghasilkan arus sebesar 2,9 ampere, pada saat putaran alternator 117,3 rpm menghasilkann arus sebesar 3,0 ampere, pada saat putaran alternator 118,2 rpm menghasilkan arus sebesar 3,1 ampere dan puncaknyaa yaitu pada saat putaran alternator 125,0 rpm menghasilkann arus sebesar 3,4 ampere. Padaa turbin angin dengan 6 sudu, saat putaran alternator 118,0 rpm menghasilkan arus sebesar 3,4 ampere, pada saat putaran alternatorr 120,0 rpm menghasilkan arus sebesar 3,4 ampere, pada saat putaran alternator 128,0 rpm menghasilkan arus sebesar 3,5 ampere, padaa saat putaran alternator 132,0 rpm menghasilka an arus sebesar 3,5 ampere dan puncaknya yaitu pada saat putaran alternator 156,0 rpm menghasilkan arus sebesar 3,9 ampere. Berdasarkan hal tersebut, pada turbin angin dengan 3 sudu maupun dengan 6 sudu terlihat adanya peningkatan perubahan padaa setiap putaran (rpm) alternator dan arus (ampere) yang dihasilkan. Meskipun perubahan tersebut hanya sedikit, namunn menunjukkan adanya perubahan yang terjadi dipengaruhi oleh putaran (rpm) alternator yang menyebabkan adanya arus (ampere) yang masuk ke dalam baterai (accu). Sehingga hal ini sesuai dengan pernyataan

10 40 Alamsyah (2007), yang menyatakan bahwa pada alternator mobil, saat rpm rendah maka keluarannya akan rendah. Sebaliknya, semakin tinggi rpm maka keluarannya akan semakin tinggi. 5.4 Pengaruh Jumlah 3 Sudu dan 6 Sudu terhadap Peningkatan Kecepatan Putaran per menit (rpm) Alternator Padaa angin tertentu, putaran per menit (rpm) alternator yang dihasilkan oleh turbin angin dengan 3 sudu berbeda dengan putaran per menit (rpm) alternator yang dihasilkan oleh turbin angin dengan 6 sudu. Oleh karena itu, dibuat suatu grafik pengaruh jumlah 3 sudu dan 6 sudu terhadap peningkatan putaran per menit (rpm) alternator yang dihasilkan, selengkapnya dapat dilihat pada Gambar 24. Gambar 25 Pengaruh jumlah 3 sudu dan 6 sudu terhadap peningkatan putaran per menit ( rpm) alternator. Berdasarkan grafik di atas, pada saat anginn tertentu maka putaran per menit (rpm) alternator yang dihasilkan oleh turbin angin dengan 3 sudu lebih kecil dibandingkan dengan putaran per menit (rpm) alternator yang dihasilkan oleh turbin angin dengan 6 sudu. Berdasarkan hal tersebut, jumlah sudu pada baling-baling memberikan pengaruh terhadap peningkatan putaran per menit (rpm) alternator. Hal ini sesuai dengan pernyataann Jhon (1985) yang diacu oleh Guntoro (2008), menyatakan bahwa semakin besar luas baling-balingg maka akan menghasilkan gaya yang besar pula. Akibatnyaa akan menyebabkan putaran rotor yang semakin cepat dan menghasilkan daya listrik keluaran yang semakin besar. Demikian pula, dengan

11 41 menambah jumlah sudu pada baling-baling akan menambah luas baling-baling yang berarti akan menambah gaya pada turbin sehingga akan memperbesar putaran rotor. 5.5 Perbandingan Lama Waktu Pengisian Ampere Baterai oleh Turbin angin dengan 3 Sudu dan 6 Sudu Selain terhadap putaran alternator (rpm), jumlah sudu pada baling-baling juga memberikan pengaruh terhadap lamanya waktu yang dibutuhkan untuk mengisi ampere baterai sampai penuh. Pada saat pengukuran arus yang masuk ke dalam baterai, ampere awal baterai yang terukur yaitu 24.5 ampere. Sebelumnya ampere baterai dikosongkan, hal ini dilakukan agar dapat mengetahui waktu yang dibutuhkan untuk menambah ampere di baterai hingga mencapai 45 ampere. Tabel 11 Perbandingan lama waktu pengisian ampere baterai oleh turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. Waktu (Jam) Arus (ampere) 3 sudu 6 sudu ,5 24, ,5 27, ,5 31, ,5 34, ,6 38, ,0 41, ,0 45, ,1 - Berdasarkan Tabel 11 diatas, maka dapat dibuat suatu grafik perbandingan lama waktu pengisian ampere baterai pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. Grafik hubungan tersebut disajikan pada Gambar 25.

12 42 Gambar 26 Perbandingan lamaa waktu pengisian ampere baterai oleh turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. Berdasarkan Gambar 25, lama waktu yang dibutuhkan untuk mengisi baterai dengan menggunakan turbin anginn 3 sudu lebih lambat dibandingkan turbin angin dengan menggunakan 6 sudu. Dengan menggunakan turbin angin 3 sudu, pada pukul ampere baterai baru terisi sampai 45,1 ampere yang artinya membutuhkan waktu 1 jam 45 menit untuk mengisi ampere baterai sampai penuh. Sedangkan dengan menggunakan 6 sudu, pada pukul ampere baterai sudah terisi penuh sampai 45,0 ampere yang artinya waktu yang dibutuhkan lebih cepat untuk mengisi ampere baterai sampai penuh yaitu 1 jam 30 menit. Hal ini sesuai dengan pernyataan Guntoro (2008), bahwa semakin banyak jumlah sudu pada baling-baling efisiensi daya listriknya cenderung semakin besar. Hal ini terjadi karenaa gaya angkat angin menjadi besar dengan bertambahnyaa luas baling-baling (luas bertambah karena jumlah sudu pada baling-baling bertambah) sehingga putaran rotor (alternator) juga semakin lebih besar, akibatnya daya dan arus listrik yang dihasilkan juga semakin besar. 5.6 Waktu yang Dibutuhkan untuk Menghidupkan Rangkaiann lampu LED Berdasarkan pembahasan di atas, bahwa turbin angin dengan 6 sudu lebih efektif dibandingkann turbin angin dengan 6 sudu. Oleh karenaa itu, makaa arus (ampere) dan tegangan (volt) yang dihasilkan oleh turbin anginn dengan 6 sudu digunakann untuk menghitung lama waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan energi yang terdapat dalam baterai jika digunakan untuk menghidupkan rangkaian lampu LED.

13 43 LED yang digunakan sebanyak 36 buah disusun menjadi empat rangkaian pararel, yang masing-masing rangkaian pararel mengandung tiga buah LED yang disusun secara seri. Setiap rangkaian seri LED dipasang resistor yang berfungsi untuk menghambat arus yang mengalir dari baterai, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 26 di bawah ini. R1 D1 D2 D3 R2 D4 D5 D6 + R3 D7 D8 D9 R4 D10 D11 D12 Sumber: Syahbana (2012) Gambar 27 Rangkaian lampu LED yang digunakan. Berdasarkan perhitungan, tegangan dari satu rangkaian lampu LED tersebut yaitu 1,98 V dengan daya 0,04752 Watt. Sedangkan, turbin angin dengan 6 sudu menghasilkan rata-rata tegangan sebesar 5,2 volt dengan rata-rata arus yang dihasilkan sebesar 3,4 ampere. Maka, daya yang dikeluarkan oleh turbin angin dengan 6 sudu sebesar 17,9 watt per jam. Dengan daya per jam yang dihasilkan oleh tubin angin tersebut, mampu untuk menghidupkan tiga buah rangkaian lampu LED (putih, merah, dan hijau) dengan daya sebesar 0,14256 watt selama 125,6 jam atau sama dengan kurang lebih 5 hari. 5.7 Spesifikasi Turbin Angin dengan 3 Sudu dan 6 Sudu Pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu memiliki spesifikasi yang berbeda khususnya pada keluaran (output) yang dihasilkan, oleh karena itu disajikan tabel spesifikasi dari turbin angin dengan 3 sudu dan turbin angin dengan 6 sudu. Data selengkapnya disajikan pada Tabel 12 di bawah ini.

14 44 Tabel 12 Spesifikasi turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu. No. Spesifikasi Keterangan Keterangan 1. Sudu ( 3 sudu) ( 6 sudu) Bahan Pipa PVC PVC Model Taper Linier Taper Linier Diameter 100 cm 100 cm Tinggi 50 cm 50 cm Sisi atas 5 cm 5 cm Sisi bawah 2 cm 2 cm Luas tiap sudu 175 cm 175 cm 2. Alternator Merek Denso Denso Tipe bz bz Baterai Tegangan (volt) 12 volt 12 volt Daya (Ah) 45 Ah 45 Ah 4. Kecepatan angin (km/jam) Tertinggi 25,2 km/jam 24,8 km/jam Terendah 15,9 km/jam 15,2 km/jam Rata-rata 17,5 km/jam 17,2 km/jam 5. Keluaran (output) Rpm alternator rata-rata 117,2 rpm 124,8 rpm Tegangan (volt) rata-rata 4,9 volt 5,2 volt Arus (ampere) rata-rata 3,0 ampere 3,44 ampere Daya yang dihasilkan per jam 14,7 watt/jam 17,9 watt/jam Lama waktu pengisian baterai 1 jam 45 menit 1 jam 30 menit Lama LED (Putih, Merah, dan Hijau) ± 4 hari ± 5 hari menyala