HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. PEMBUATAN DESAIN PROGRAM Pembuatan desain program komputer untuk pemilihan kincir angin pembangkit tenaga listrik dimulai dengan menentukan komponen input dan output program sehingga dapat ditentukan tampilan awal programnya. Input dalam program ini adalah sebagai berikut : 1. Data kecepatan anginn selama satu tahun di lokasi pemasangan kincir 2. Tinggi tower rencanaa 3. Jumlah blade yang akan digunakan 4. Ketinggian lokasi pemasangan kincir angin dari atas permukaan laut 5. Ukuran diameter rotor yang digunakan 6. Keadaan lokasi berupa jenis topografi Output dalam program ini adalah : 1. Luas area rotor (m 2 ) 2. Nilai kecepatan putaran rotor (rpm) 3. Torsi yang dihasilkan rotor (Nm) 4. Nilai koefisien power (C p ) 5. Daya listrik (Watt) 6. Gambar animasi kincir angin 7. Jenis kincir angin yang digunakan Dari parameter input dan output tersebut, dibuatlah tampilan program seperti pada Gambar 4 dan Gambar 5. Dalam prosesnya, pengolahan input menjadi output dalam program Visual Basic 6.0 ini, membutuhkan form output pembantu atau dummy yang ditunjukkan pada Gambar 5, keluaran pada form pembantu ini dinamakan output pembantu. Pada saat awal menjalankan program, maka tampilan yang pertama kali muncul adalah Splash Screen. Gambar 3. Splash screen

2 Gambar 4. Tampilan awal program Gambar 5. Tampilan output pembantu Dalam program ini, selain user mendapatkan keluaran berupa angka atau hasil perhitungan data, juga dilengkapi animasi sebagai gambaran dari output program tersebut. Pembuatan animasi menggunakan Adobe Flash CS3 Professional. Langkah pertama pembuatan animasi ini adalah membuat gambar masing-masing komponen kincir angin pembangkit tenaga listrik, yang terdiri atas tower, rotor (bilah kipas), transmisi berupa gear, generator, sistem pengaman, dan output berupa rumah yang diberi penerangan lampu, yang masing-masing ditempatkan pada layer yang berbeda. Gambar 6. Sistem pengaman 17

3 (a) (b) Gambar 7. (a) Gear dan (b) generator Gambar 8. Rotor Gambar 9. Tower 18

4 Gambar 10. Rumah yang diberi penerangan Untuk mendapatkan gambar yang bergerak, pada frame-frame tertentu diletakkan keyframe yang ditempatkan gambar rotor dengan posisi yang berbeda (dirotasi), sehingga pada saat dijalankan rotor terlihat berputar, begitu pula untuk gambar gear dan generator serta sistem pengaman yang ditampilkan. Sama halnya dengan gambar rotor yang terlihat berputar maka untuk mendapatkan variasi kecepatan putaran rotor dan gear diatur pada frameline dengan mengubah kecepatan pergerakan frame per detik, yang biasa disebut dengan fps (frame per second). Selanjutnya file dari Adobe Flash CS3 Professional tersebut diexport kedalam bentuk video yang berformat AVI agar dapat ditampilkan dalam program yang telah dibuat. Gambar keseluruhan animasi kincir angin pembangkit tenaga listrik dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar 11. Tampilan animasi kincir angin B. PEMBUATAN PROGRAM Program dibuat dengan menggunakan software Visual Basic 6.0. Software ini dipilih karena merupakan salah satu bahasa pemograman yang sudah dikenal oleh pemakai komputer dan umum digunakan dalam pembuatan program aplikasi. Selain itu bahasa Visual Basic 6.0 mudah dipelajari dan digunakan. 19

5 Urut-urutan perintah dari pembuatan program ini ditunjukan pada diagram alir Gambar 12 di bawah ini. Mulai A Data kecepatan angin selama satu tahun (m/dtk) Diameter rotor (m) Rata-rata kecepatan angin (m/dtk) 1. Tinggi tower (m) 2. Topografi di lokasi 1. Klasifikasi kekasaran (zo) 2. Faktor koreksi kecepatan angin 3. Kecepatan angin pada poros rotor (m/dtk) 4. Tenaga angin spesifik (Watt/m 2 ) 5. Nilai kecepatan angin pada bulan rancangan (m/dtk) 1. Nilai koefisien torsi 2. Kecepatan sudut kincir (Rad/s) 3. Energi angin (Joule) 4. Daya yang diserap rotor (Watt) Output utama : 1. Luas area rotor (m 2 ) 2. Nilai kecepatan putaran rotor (rpm) 3. Torsi yang dihasilkan rotor (Nm) 4. Nilai koefisien power (C p ) 5. Daya listrik (Watt) 6. Gambar animasi kincir angin 7. Jenis kincir angin yang digunakan Jumlah blade Nilai design Tip Speed Ratio 1. Horisontal axis : a. Multi blade (C p = ) b. Three blade aerofoil (C p > 0.45) 2. Vertikal axis : a. Panemone (C p < 0.1) b. Darrieus (C p = ) Tinggi lokasi (m dpl) Densitas udara (kg/m 3 ) diperoleh dari Tabel 3 Selesai A Gambar 12. Diagram alir program 20

6 Pembuatan program dimulai dengan pembuatan perintah untuk mengolah input menjadi output pembantu yang diletakkan pada form pembantu. Output pembantu terdiri atas : 1. Rata-rata kecepatan angin setiap bulan dalam 1 tahun di suatu lokasi yang ditentukan. Rataan kecepatan angin ini dihitung berdasarkan input data kecepatan angin yang ditampilkan. Sebagian listing dari program penentuan rataan kecepatan angin adalah: Txt13-Txt24 = input data kecepatan angin Text3 = hasil rataan kecepatan angin Private Sub Cmdhitung_Click() Txt13.SetFocus Txt14.SetFocus Dan pada jendela kode perintah Hitung dalam control commandbutton, ditulis sebagai berikut: Dim hasil2 As Double ab = CDbl(Txt13.Text) bb = CDbl(Txt14.Text).. kb = CDbl(Txt23.Text) lb = CDbl(Txt24.Text) hasil2 = (ab + bb + cb + db + eb + fb + gb + hb + ib + jb + kb + lb) / 12 Frmdetailperhitungan.Text3.Text = hasil2 2. Nilai klasifikasi kekasaran, yang diambil dari Tabel 2. Sebagian listing program dari penentuan nilai klasifikasi kekasaran adalah: opt 1-7 = keadaan topografi lokasi Text4 = nilai zo (klasifikasi kekasaran) nilai klasifikasi kekasaran diambil dari Tabel 2. Private Sub Opt1_Click() Dim zo Frmdetailperhitungan.Text4 = "0.005" End Sub. 3. Faktor koreksi kecepatan angin pada poros rotor, yang diplotkan pada nomogram Lampiran 2. Sebagian listing program untuk menentukan faktor koreksi kecepatan angin pada poros rotor adalah: Cbottower = tinggi tower Text4 = nilai zo (klasifikasi kekasaran) Text5 = faktor koreksi kecepatan angin If Cbottower = "5" And Frmdetailperhitungan.Text4 = "0.03" Then Frmdetailperhitungan.Text5 = 0.9 If Cbottower = "5" And Frmdetailperhitungan.Text4 = "0.1" Then Frmdetailperhitungan.Text5 = Nilai kecepatan angin pada poros diperoleh dengan mengalikan faktor koreksi kecepatan angin dengan input data rata-rata kecepatan angin setiap bulan dalam 1 tahun. Sebagian listing program dari penentuan nilai kecepatan angin pada poros adalah: 21

7 Text5 = faktor koreksi kecepatan angin Txt13-Txt24 = input kecepatan angin Txtkecanginporos1- Txtkecanginporos12 = nilai kecepatan angin pada poros Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos1 = Frmdetailperhitungan.Text5 * Txt13.Text Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos2 = Frmdetailperhitungan.Text5 * Txt14.Text Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos3 = Frmdetailperhitungan.Text5 * Txt15.Text.. 5. Rataan kecepatan angin pada poros diperoleh dengan merata-ratakan nilai kecepatan angin pada poros setiap bulan dalam 1 tahun. Sebagian listing program untuk menentukan nilai rataan kecepatan angin pada poros adalah: Text7 = hasil rataan kecepatan angin pada poros Dim hasil4 As Double af = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos1.Text) bf = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos2.Text) kf = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos11.Text) lf = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos12.Text) hasil4 = (af + bf + cf + df + ef + ff + gf + hf + f + jf + kf + lf) / 12 Frmdetailperhitungan.Text7.Text = hasil4 6. Tenaga angin spesifik, menggunakan persamaan 1 sebagai berikut: 1 2 P wind = Tenaga angin spesifik (Watt/m 2 ) = Densitas udara (kg/m 3 ) V = Kecepatan angin (m/dtk) Sebagian listing program untuk menentukan nilai tenaga angin spesifik adalah: Txtenergiangin1- Txtenergiangin12 = nilai tenaga angin spesifik Text1 = nilai densitas udara Frmdetailperhitungan.Txtenergiangin1.Text = 0.5 * Frmdetailperhitungan.Text1.Text * (Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos1.Text ^ 3) Frmdetailperhitungan.Txtenergiangin2.Text = 0.5 * Frmdetailperhitungan.Text1.Text * (Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos2.Text ^ 3) 7. Rataan tenaga angin spesifik diperoleh dari hasil rata-rata nilai tenaga angin spesifik setiap bulan dalam 1 tahun. Sebagian listing program dari penentuan nilai rataan tenaga angin spesifik adalah: Text6 = nilai rataan tenaga angin spesifik Dim hasil3 As Double ae = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtenergiangin1.Text) be = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtenergiangin2.Text). ke = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtenergiangin11.Text) 22

8 le = CDbl(Frmdetailperhitungan.Txtenergiangin12.Text) hasil3 = (ae + be + CE + de + ee + fe + ge + he + ie + je + ke + le) / 12 Frmdetailperhitungan.Text6.Text = hasil3 8. Nilai kecepatan angin pada bulan rancangan, yaitu menentukan nilai kecepatan angin pada poros pada bulan dengan kecepatan angin terbesar. Sebagian listing program dari penentuan nilai kecepatan angin pada bulan rancangan adalah: Text8 = nilai kecepatan angin pada bulan rancangan If Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos1.Text >Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos2.Text Then Frmdetailperhitungan.Text8.Text = Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos1.Text Else: Frmdetailperhitungan.Text8.Text = Frmdetailperhitungan.Txtkecanginporos2.Text End If 9. Nilai TSR (Tip Speed Ratio) dihitung menggunakan persamaan 12 sebagai berikut: = jumlah blade yang digunakan λ = TSR (Tip Speed Ratio) Contoh penulisan program untuk menentukan nilai TSR (Tip Speed Ratio) adalah: Cbojumlahblade.Text = pilihan jumlah blade Text9.Text = TSR (Tip Speed Ratio) Dim TSR As Single TSR = (80 / Cbojumlahblade.Text) ^ 0.5 Frmdetailperhitungan.Text9.Text = TSR 10. Densitas udara diperoleh dari Tabel 3, dalam program ini user memilih ketinggian lokasi dari 0 m sampai 5000 m dari atas permukaan laut, yang ditampilkan dalam control combobox yaitu cbotlokasi. Contoh penulisan program untuk penentuan densitas udara adalah sebagai berikut: Private Sub Form_Load() Cbotlokasi.AddItem "0" Cbotlokasi.AddItem "500" Pada jendela kode perintah Hitung dalam control commandbutton ditulis sebagai berikut: Cbotlokasi = pilihan ketinggian lokasi (m) Text1.Text = nilai densitas udara (kg/m 3 ) Private Sub Cmdhitung_Click() If Cbotlokasi = "0" Then Frmdetailperhitungan.Text1.Text = If Cbotlokasi = "500" Then Frmdetailperhitungan.Text1.Text =

9 11. Koefisien torsi ( ) dihitung menggunakan persamaan 7 sebagai berikut: 1 2 = Koefisien torsi Torsi rotor (Nm) ρ = Densitas udara (kg/m 3 ) A = Luas rotor (m 2 ) V = Kecepatan angin (m/dtk) R = Radius rotor kincir angin (m) Contoh penulisan program dari penentuan nilai koefisien torsi adalah: Txt30.Text = nilai torsi Text1.Text = densitas udara Txt33.Text = luas area rotor Text8.Text = kecepatan angin pada bulan rancangan Text11.Text = koefisien torsi Cbodiameterrotor.Text = diameter rotor Dim koeftorsi As Currency koeftorsi = Txt30.Text / (0.5 * Frmdetailperhitungan.Text1.Text * Txt33.Text * (Frmdetailperhitungan.Text8.Text) ^ 2 * 0.5 * Cbodiameterrotor.Text) Frmdetailperhitungan.Text11.Text = koeftorsi 12. Daya maksimum ideal yang dapat diserap oleh rotor dihitung menggunakan persamaan 8 sebagai berikut: = = Daya maksimum ideal (Watt) ρ = Densitas udara (kg/m 3 ) A = Area penangkapan angin (m 2 ) = Kecepatan angin (m/dtk) Contoh penulisan program dari penentuan nilai daya maksimum ideal yang diserap oleh rotor adalah: Text1 = densitas udara Txt33 = area penangkapan angin Textdayakincir = nilai daya maksimum ideal rotor Dim dayakincir As Single dayakincir = (8/27) * Frmdetailperhitungan.Text1.Text* (Frmdetailperhitungan.Text8.Text) ^ 3 * Txt33.Text Frmdetailperhitungan.Textdayakincir.Text = dayakincir 24

10 13. Nilai Rotasi putaran kincir angin dihitung menggunakan persamaan 3 sebagai berikut: ω = Rotasi putaran kincir angin (Rad/s) R Rotor = Radius rotor kincir angin (m) Contoh penulisan program dari penentuan rotasi putaran kincir angin adalah: Text9.Text = TSR (Tip Speed Ratio) Text8.Text = kecepatan angin pada bulan rancangan Cbodiameterrotor.Text = diameter rotor Text10 = nilai rotasi putaran kincir angin Dim rotasiputarankincir As Single rotasiputarankincir = (Frmdetailperhitungan.Text9.Text * Frmdetailperhitungan.Text8.Text) / (0.5 * Cbodiameterrotor.Text) Frmdetailperhitungan.Text10.Text = rotasiputarankincir 14. Energi angin menggunakan persamaan 11 sebagai berikut: E ρv E = Energi (Joule) = Densitas udara (Kg/m 3 ) V = Kecepatan angin (m/dtk) Contoh penulisan program dari penentuan energi angin adalah: Text1.Text = densitas udara Text8.Text = kecepatan angin pada poros rotor Txt32.Text = energi angin Dim energiangin As Single energiangin = 0.5 * Frmdetailperhitungan.Text1.Text * (Frmdetailperhitungan.Text8.Text) ^ 2 Txt32.Text = energiangin Pembuatan program dilanjutkan dengan membuat perintah untuk memproses nilai output utama. Listing program untuk menentukan nilai output utama adalah sebagai berikut : 1. Luas area penangkapan angin (luas area rotor) menggunakan persamaan 10 sebagai berikut: 1 4 A = Luas area rotor (m 2 ) D = Diameter rotor (m) Cbodiameterrotor.Text = diameter rotor Txt33.Text = luas area rotor 25

11 Dim A As Single A = (1 / 4) * 3.14 * (Cbodiameterrotor.Text) ^ 2 Txt33.Text = A 2. Kecepatan putar rotor menggunakan persamaan 4 sebagai berikut: 60 w = Kecepatan putaran rotor (rpm) λ = TSR (Tip Speed Ratio) V = Kecepatan angin (m/dtk) D = Diameter rotor (m) Text9.Text = TSR (Tip Speed Ratio) Text8.Text = kecepatan angin pada bulan rancangan Cbodiameterrotor.Text = diameter rotor Txt29 = nilai kecepatan putar rotor Dim w As Integer w = (60*Frmdetailperhitungan.Text9.Text * Frmdetailperhitungan. Text8.Text) / (3.14 * Cbodiameterrotor.Text) Txt29.Text = w 3. Torsi menggunakan persamaan 5 sebagai berikut: V = Kecepatan angin (m/dtk) R = Jari-jari rotor (m) = TSR (Tip Speed Ratio) Txt30 = nilai torsi rotor Dim Torsi As Single Torsi = (Frmdetailperhitungan.Text8.Text)^2* (0.5 * Cbodiameterrotor. Text) ^ 3 / (Frmdetailperhitungan.Text9.Text) ^ 2 Txt30.Text = Torsi 4. Koefisien tenaga (power coefficient) dihitung menggunakan persamaan 6 sebagai berikut: 1 2 P = Tenaga mekanik kincir (Watt) ρ = Densitas udara (kg/m 3 ) A = Luas rotor (m 2 ) V = Kecepatan angin (m/dtk) 26

12 Text12 = nilai koefisien tenaga Dim koefpower As Single Koefpower = Frmdetailperhitungan.Textdayakincir.Text/ (0.5 * Frmdetailperhitungan.Text1.Text * Txt33.Text * (Frmdetailperhitungan.Text8.Text ^3)) Frmdetailperhitungan.Text12.Text = koefpower 5. Daya listrik menggunakan persamaan 9 sebagai berikut: P = Daya output kincir (Watt) Cp = Koefisien tenaga (power coefficient) = Daya maksimum ideal (Watt) Txt28 = nilai daya listrik Dim dayalistrik As Single dayalistrik=frmdetailperhitungan.text12.text*frmdetailperhitungan.textdayakincir.text Txt28.Text = dayalistrik 6. Gambar animasi kincir angin pembangkit tenaga listrik yang dilengkapi dengan rumah yang diberi penerangan lampu dari hasil daya listrik yang dihasilkan melalui kincir angin. 7. Pemilihan jenis kincir angin yang akan digunakan berdasarkan nilai power coefficient (C p ) : 1. Horisontal axis : a. Multi blade (C p = ) b. Three blade aerofoil (C p > 0.45) 2. Vertikal axis : a. Panemone C p < 0.1 b. Darrieus (C p = ) Penulisan program untuk menjalankan animasi diawali dengan kata if dan diakhiri dengan kata then. Pengelompokan animasi dibedakan atas jumlah blade dan ukuran diameter rotornya. Jumlah blade dibedakan atas dua yakni blade dengan jumlah 3 buah dan 12 buah. Diameter rotornya dibedakan atas 3 kelompok, kelompok 1 dengan ukuran diameter rotor 2-3 m, kelompok 2 dengan ukuran diameter rotor 4-6 m, dan kelompok 3 dengan ukuran diameter rotor 7-8 m. Variasi ukuran diameter rotor ini berhubungan dengan tampilan animasi berdasarkan jumlah fps (frame per second). Apabila ukuran diameter rotor 2-3 m maka yang terpanggil adalah gambar animasi dengan 36 fps (tiga puluh enam frame per second). Begitu pula dengan ukuran diameter rotor 4-6 m maka gambar animasi yang terpanggil adalah animasi dengan 24 fps (dua puluh empat frame per second). Sama halnya dengan ukuran diameter rotor 7-8 m maka animasi yang terpanggil adalah gambar animasi dengan 12 fps (dua belas frame per second). Misalnya, jumlah blade yang diminta berjumlah 3 buah dan ukuran diameter rotor 3 m maka animasi yang terpanggil adalah gambar animasi dengan jumlah blade 3 buah dan frameline sejumlah 36 fps (tiga puluh enam frame per second). Listing programnya dapat dilihat di bawah: 27

13 menentukan tampilan animasi Cbojumlahblade = jumlah blade Cbodiameterrotor = diameter rotor CoD.Filter = "MP3/*mp3/ASF/*.asf/ASX/*.asx/WAV/*.wav/AVI/*.av vi/" If Cbojumlahblade = "3" And Cbodiameterrotor < 4 Then MMC.FileNamee = "D:\ADOBE CREATIVE SUITE 3 MC\Adobe Flash CS3\latihan nia \animasi kincir ku\3rotor2-3fps36.avi" MMC.Command = "close" MMC.Command = "open" MMC.Command = "seek" MMC.Command = "play Contoh hasil running program di daerah Nusa Tenggara Barat dan Kalimantan Timur adalah sebagai berikut: (a) 28

14 (b) Gambar 13. (a) Tampilan awal program dan (b) Tampilan output pembantu di daerah NTB (a) 29

15 (b) Gambar 14. (a) Tampilan awal program dan (b) Tampilan output pembantu di daerah Kalimantan Timur (a) Input data kecepatan angin (b) Input jumlah blade (c) Input ketinggian lokasi (d) Input ukuran diameter rotor 30

16 (e) Input ukuran tinggi tower (f) Input rasio transmisi gearbox Gambar 15. (a), (b), (c), (d), (e), dan (f) Tampilan form help Gambar 16. Tampilan animasi di daerah NTB dan Kalimantan Timur 31