PEMBUATAN DAN PENGUJIAN KINCIR ANGIN SAVONIUS TIPE L SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN

Transkripsi

1 PEMBUATAN DAN PENGUJIAN KINCIR ANGIN SAVONIUS TIPE L SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN Fachri Ramadhan (1), Iman Satria (2), Suryadimal (3) Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta Jl. Gajah Mada Gunung Pangilun, Kampus III Proklamator, Padang fachriramadhan71@gmail.com ABSTRAK Pemanfaatan sumber energi terbarukan seperti energi angin sangat perlu dikembangkatkan saat sekarang ini. Salah satu pemanfaatan energi angin adalah penggunaan pembangkit energi tenaga angin menggunakan turbin angin savonius. Turbin angin savonius dapat menerima angin dari segala arah karena menggunakan sumbu vertikal. Rancangan yang matang perlu dilakukan karena sangat berpengaruh besar dalam proses pembuatan turbin angin ini. Dalam proses pembuatan, perlu dilakukan pemilihan proses yang sangat sesuai dalam pembuatan turbin angin. Pengujian turbin angin ini dilakukan pada salah satu Gedung Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta Padang. Dari data BMKG Bandara Internasional Minangkabau, diperoleh data kecepatan angin pada tahun 216 sebesar 3- m/s. Karena pada pengujian turbin angin, kecepatan angin berpengaruh besar untuk mencapai unjuk kerja yang maksimal. Parameter-parameter yang dicatat dalam melakukan pengujian adalah kecepatan angin (v), putaran poros (n), arus yang dibangkitkan altenator (I), dan tegangan yang dibangkitkan altenator (Volt). Sehingga didapatkan perbandingan-perbandingan dan daya yang dihasilkan oleh altenator. Daya terkecil yang dihasilkan altenator adalah 3, Watt dan daya terbesarnya adalah 13 Watt. Kata Kunci : Turbin Angin, Pembuatan, Altenator, Assembly ABSTRACT The utilization of renewable energy sources such as wind energy is necessary dikembangkatkan today. One of the utilization of wind energy is the use of wind energy using a wind turbine Savonius. Savonius wind turbine can receive wind from any direction because it uses a vertical axis. The bill, which was overcooked necessary because very influential in the process of making these wind turbines. In the manufacturing process, the selection process needs to be done very suitable in the manufacture of wind turbines. This wind turbine testing done on one of the Faculty of Industrial Technology Bung Hatta University in Padang. BMKG data from Minangkabau International Airport, the wind speed data obtained in 216 at 3- m / s. Because

2 the testing of wind turbines, wind speed big influence to achieve maximum performance. The parameters were noted in testing is the wind speed (v), shaft speed (n), the current is raised alternator (I), and the voltage generated alternator (Volt). So we get the comparisons and the power generated by the alternator. The smallest power generated alternator is 3. Watt and 13 Watt power is greatest. Keywords: Wind Turbine, Manufacture, alternator, Assembly PENDAHULUAN Untuk mendukung penyediaan listrik Energi listrik adalah salah satu bentuk tersebut salah satu alternatif adalah energi yang telah diterima sebagai salah satu penggunaan pembangkit energi alternatif kekuatan pendorong pembangunan ekonomi seperti pembangkit energi tenaga angin semua negara (Kaundinya et al, 29). yang mengunakan turbin angin. Ada Menurut data dari Departemen Energi dan beberapa jenis turbin angin yang digunakan, Sumber Daya Mineral Indonesia salah satunya adalah tipe Savonius. Turbin (ESDM,211), rasio kelistrikan di Indonesia adalah 67%. Sisanya ekivalen dengan 19 juta rumah tangga yang masih belum mendapatkan akses listrik. Diyakini bahwa sebagian besar dari 19 juta rumah tangga tersebut tinggal di wilayah Timur Indonesia savonius ini banyak dipasarkan oleh pabrikpabrik di negara maju dengan jenis yang bervariasi. Karena prinsip kerja turbin ini sangat sederhana, maka pada tugas akhir ini kita akan melakukan pembuatan turbin angin savonius sesuai dengan perencanaan. yang sebagian wilayahnya merupakan LANDASAN TEORI daerah yang sedang berkembang (ESDM, 211). Sementara, Indonesia terletak di daerah Teori Dasar Turbin Angin Turbin angin adalah mesin penggerak mula yang dapat membangkitkan daya untuk khatulistiwa dengan kondisi geografitopografi menggerakan peralatan lainnya. Daya yang yang berkepulauan, bergunung, dan berbukit dimana mempunyai potensi angin yang cukup besar dan kontinu seperti kota Padang. Dari data BMKG kota Padang memiliki kecepatan angin rata-rata berkisar dihasilkan oleh kincir angin berupa energi mekanik poros yang diperoleh dari konversi energi yang terkandung dalam angin (energi mekanik, energi dalam atau energi tekanan) menjadi energi mekanik (torsi dan putaran). 3- m/s.

3 Ketika angin melewati kedua permukaan sudu, maka aliran udara pada bagian atas lebih cepat dari pada bagian bawah. Hal ini menyebabkan tekanan pada bagian atas lebih rendah dari pada bagian bawah. Persyaratan Kincir Angin Menurut Arwoko (23), hal yang paling utama untuk perkembangan kincir angin adalah tersedianya tenaga angin. Tenaga yang ditimbulkan sangat tergantung pada kecepatan angin, dimana energi yang dihasilkan proposional dengan pangkat tiga. Dengan melipatgandakan kecepatan angin berarti akan meningkatkan tenaga delapan kali lipat. Energi angin akan mustahil untuk dikembangkan jika angin berhembus ratarata hanya kurang dari 2. m/s atau 9 km/jam. Tapi, kincir angin perlu dihentikan jika kecepatan angin melebihi 1-1 m/s (36-4 km/jam) karena akan dapat merusak kincir angin. Skema Turbin Angin Savonius Sudu Bertingkat Jenis- jenis Turbin Angin - Turbin angin sumbu vertikal - Turbin angin sumbu horizontal METODOLOGI PEMBUATAN Diagram Alir Pembuatan dan Pengujian Alat Keterangan Gambar: 1. Sudu 2. Kontruksi

4 3. Poros 4. Bantalan (Bearing) bagian atas. Bantalan (Bearing) bagian bawah 6. Pulley 7. V Belt 8. Altenator Pengerjaan Komponen-komponen alat Proses Pembuatan Konstruksi Proses-proses yang digunakan dalam pembuatan konstruksi ini adalah: Proses Kerja Bangku Proses Pemotongan Proses Pengelasan Proses Pembentukan Proses Finishing - Proses Pemotongan (Cutting) - Proses Pembentukan (Forming) - Proses Penyelesaian (Finishing) Gambar 2. Daun Sudu Proses Pembuatan Poros Poros yang digunakan dalam pembuatan turbin angin ini adalah baja S 3C, memiliki panjang 23 mm dan diameternya 2 mm. Apabila material poros yang digunakan berdiameter lebih dari 2 mm, maka akan dilakukan proses pembubutan lurus pada material poros tersebut. Gambar 1. Konstruksi Proses Pembuatan Sudu Proses-proses yang digunakan adalah: Gambar 3. Ukuran poros yang digunakan Komponen Pendukung Dalam melakukan pengujian turbin angin diperlukan komponen-komponen pendukung yang telah dibahas dalam perencanaan yang dilakukan Renal Marsa seperti:

5 a. Pulley b. V belt c. Altenator d. Bantalan (Bearing) Proses Perakitan Komponen Pemasangan sudu dengan poros Gambar 7. Seluruh komponen terpasang Mekanisme Uji Running Gambar 4. Sudu dan poros terpasang Pemasangan poros dan bantalan Gambar. Poros dan bantalan terpasang Pulley dan altenator menggunakan belt Gambar 6. Pulley dan altenator terpasang menggunakan belt Perakitan seluruh komponen yang telah dipasang Setelah proses perakitan komponen selesai dilakukan, untuk menentukan keberhasilan dan kelayakan alat ini maka harus dilakukan serangkaian pengujian, dimana pada pengujian tersebut akan didapatkan variabel-variabel yang dibutuhkan, antara lain: - Kecepatan angin pada lokasi pengujian - Putaran untuk menghasilkan arus - Waktu yang digunakan untuk menghasilkan arus - Arus dan tegangan yang dihasilkan dinamo Dalam prosedur pengujian ini, dilakukan tahapan-tahapan seperti berikut: 1. Siapkan peralatan-peralatan yang dibutuhkan untuk pengujian dan untuk mencatat hasil pengujian.

6 Putaran (rpm) 2. Pasang keempat sudu pada poros, dan berikan sedikit dorongan pada daun sudu untuk berputar. 3. Hitung dan catat kecepatan angin yang melewati lokasi pengujian satu jam sekali, kecepatan angin pada lokasi pengujian diukur menggunakan anemometer. 4. Kemudian pada saat melakukan pengukuran kecepatan angin juga dilakukan pengukuran kecepatan putaran poros menggunakan tachometer.. Kemudian ukur keluaran arus, tegangan dan hambatan dari dinamo menggunakan multitester. HASIL PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN Hasil Pembuatan Hasil Pengujian Tabel 1. Hasil Pengujian Kecepatan angin (v) vs Putaran poros (n) v(m/s) vs n(rpm) 4 2 2,38 2,97 3,2 4,3 4,23 Kecepatan Angin (m/s) Grafik 1. Hubungan kecepatan angin terhadap putaran poros. Pada grafik di atas dapat disimpulkan bahwa apabila kecepatan angin bertambah pada saat pengujian, maka putaran poros juga bertambah. Kecepatan angin (v) vs Arus yang dibangkitkan altenator (I) Gambar 8. Hasil pembuatan siap uji running

7 Arus (Ampere) Tegangan (Volt) Daya (Watt) Arus (Ampere) v (m/s) vs I (Ampere) tegangan yang dibangkitkan oleh altenator akan semakin tinggi juga. Kecepatan angin (v) vs daya yang dihasilkan altenator (P) 2,38 2,97 3,2 4,3 4,23 Kecepatan Angin (m/s) Grafik 2. Hubungan kecepatan angin terhadap arus yang dihasilkan Arus terendah yang didapat adalah sebesar 1 Ampere pada kecepatan angin 2,38 m/s. Sedangkan arus tertinggi yang didapat adalah 2 Ampere pada kecepatan angin sebesar 4,23 m/s. Kecepatan angin (v) vs tegangan (V) v (m/s) vs V (Volt) 1 v (m/s) vs P (Watt) 1 1 2,38 2,97 3,2 4,3 4,23 Kecepatan Angin (m/s) Grafik 4. Hubungan kecepatan angin terhadap daya yang dihasilkan Kecepatan angin sangat berpengaruh besar terhadap daya yang dibangkitkan oleh altenator. Karena dapat dilihat pada tabel hasil pengujian, daya yang dibangkitkan altenator akan bertambah apabila kecepatan angin juga semakin bertambah besar. 2,38 2,97 3,2 4,3 4,23 Kecepatan Angin (m/s) Putaran poros (n) vs arus yang dibangkitkan altenator (I) Grafik 3. Hubungan kecepatan angin terhadap tegangan yang dihasilkan Dalam pengujian yang dilakukan, kecepatan angin sangat berpengaruh terhadap tegangan yang dibangkitkan oleh dynamo. Karena, apabila semakin meningkatnya kecepatan angin, maka n (rpm) vs I (Ampere) ,1 148,2 12,6 22,7 243,6 Putaran (rpm) Grafik. Hubungan putaran poros terhadap arus yang dibangkitkan

8 Tegangan (Volt) Tegangan (Volt) Daya (Watt) Kesimpulannya semakin tinggi putaran poros, maka akan semakin tinggi juga arus yang dihasilkan oleh altenator. Putaran poros (n) vs tegangan yang dibangkitkan altenator (V) n (rpm) vs V (Volt) 1 112,1 148,2 12,6 22,7 243,6 Putaran (rpm) Grafik 6. Hubungan putaran poros terhadap tegangan yang dibangkitkan Pada grafik perbandingan putaran poros (n) dan tegangan yang dihasilkan oleh altenator (V), dapat kita lihat bahwa semakin cepat putaran yang dilakukan oleh poros, maka tegangan yang dihasilkan oleh altenator akan semakin tinggi. n (rpm) vs P (Watt) 1 112,1 148,2 12,6 22,7 243,6 Putaran (rpm) Grafik 7. Hubungan putaran poros terhadap daya altenator Grafik di atas menunjukan perbandingan antara putaran poros (n) dan daya yang dihasilkan altenator (P). Putaran poros yang rendah akan menghasilkan daya yang rendah dan sebaliknya. Daya tertinggi yang dihasilkan adalah 13 Watt pada putaran poros 243,6 rpm. Arus (I) vs tegangan yang dibangkitkan (V) I (Ampere) vs V (Volt) Putaran poros (n) vs Daya yang dihasilkan (P) 1 1 1,12 1,3 2 2 Arus (Ampere) Grafik 8. Hubungan arus terhadap tegangan yang dibangkitkan Pada grafik di atas, menunjukan arus yang dihasilkan altenator dan tegangan yang dihasilkan altenator. Semakin tinggi arus

9 Daya (Watt) Daya (Watt) yang dihasilkan altenator, maka tegangan yang dihasilkan juga semakin tinggi. Tegangan terendah yang didapat adalah 3, Volt pada arus 1 Ampere dan tegangan tertinggi 6, Volt pada arus 2 Ampere. Arus (I) vs daya yang dihasilkan altenator (P) I (Ampere) vs P (Watt) ,12 1,3 2 2 Arus (Ampere) Grafik 9. Hubungan arus yang dibangkitkan altenator dan daya yang dihasilkan Grafik perbandingan di atas menunjukan arus dan daya yang dihasilkan altenator. Apabila arus yang dikeluarkan semakin meningkat, maka daya yang dihasilkan oleh altenator akan semakin meningkat juga. Tegangan (V) vs daya yang dihasilkan (P) V (Volt) vs P (Watt) 1 1 3, 4 4, 6, 6, Tegangan (Volt) Grafik 1. Hubungan tegangan terhadap daya yang dihasilkan altenator Pada grafik di atas, tegangan sangat mempengaruhi daya yang dihasilkan oleh altenator, semakin tinggi tegangan yang dikeluarkan, maka daya yang dihasilkan oleh altenator tinggi. Pembahasan Hasil Pengujian terhadap performansi kecepatan angin, putaran poros, arus, dan tegangan yang dapat dibangkitkan dinamo dapat dilihat pada pembuatan alat dan uji running yang telah dilakukan. Pembuatan alat dilakukan di Laboratorium Proses Manufaktur Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta Padang dan pengujiannya dilakukan pada salah satu gedung Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta Padang. Penyimpangan yang terjadi pada alat saat melakukan uji running yang dilakukan dapat dibahas sebagai berikut: - Putaran hasil pengujian secara umum memiliki nilai yang terus meningkat. Hal ini disebabkan oleh beberapa hal seperti pemilihan dari dimensi perancangan terutama sudu.

10 - Kecepatan angin saat pengujian sangat berpengaruh besar terhadap unjuk kerja alat yang dibuat. - Adanya hambatan arus dalam peralatan yang ada pada pengujian ini diabaikan karena kecil sekali, meskipun demikian hal ini bisa menyebabkan berkurangnya arus yang terukur. KESIMPULAN Pada pembuatan dan uji running performansi turbin angin empat sudu sebagai pembangkit listrik tenaga angin dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Luas Sapuan Sudu ( A ) = 1,72 m 2 2. Kecepatan angin rata-rata ( v ) = 3,326 m/s 3. Putaran poros rata-rata ( n p ) = 176,44 rpm Tapi bila kita lihat dari hasil pengujian dan dari tabel, hasil pengujian terus meningkat seiring bertambahnya kecepatan angin. Jadi bisa disimpulkan kecepatan angin sangat berpengaruh besar pada hasil keluaran yang akan dihasilkan. SARAN Saran-saran yang dapat diberikan sekaligus usulan pengembangan lebih lanjut yang dapat dilakukan sehubungan dengan tugas in, antara lain: 1. Menggunakan bahan yang tahan terhadap kecepatan angin untuk menjaga agar alat tetap beroperasi pada kecepatan angin yang besar sehingga kerusakan akibat kecepatan angin yang berlebihan dapat dihindari. 2. Untuk mendapatkan hasil-hasil yang lebih memuaskan dalam pengujian maka diharapkan perlu memperhatikan komponenkomponen yang digunakan pada alat. Pada daun sudu dianjurkan menggunakan bahan yang kuat dan tahan lama. Pada poros dianjurkan menggunakan material yang lebih tahan pada putaran tinggi dan pemilihan dinamo atau altenator yang memerlukan putaran rendah untuk menghasilkan listrik. 3. Sebaiknya pengujian dilakukan pada tempat yang bebas hambatan dan mempunyai durasi angin yang cukup lama. 4. Melalui pembuatan alat ini terbuka jalan dan kesempatan yang luas untuk pengembangan lanjutan terhadap turbin angin pembangkit listrik, terutama untuk daerah-daerah yang memiliki sumber energi yang cukup potensial untuk dimanfaatkan.

11 . Dari pengujian ini juga diketahui bahwa dengan semakin besarnya luas penampang pada daun sudu maka angin yang akan diterima akan lebih besar sehingga dapat meningkatkan putaran yang akan memutar dinamo. DAFTAR PUSTAKA Mustafia. The Design Of Prototype to Electrical Generator of Wind Power, Department Electric Engineering Faculty of Industry Technology Institute of Padang Technology.24. Nguyen K Q. 26. Alternatives to grid extension for rural electrification. Decentralized renewable energy technologies in Vietnam Energy Policy 3 (27), Sularso dan Kiyokatsu Suga. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Penerbit PT. Pradnya Paramita, Jakarta Taufiq Rochim. Proses Pemesinan,Higher Education Development Support Project.Jakarta, Mei 1993.