PEMBUATAN TURBIN ANGIN SAVONIUS DENGAN SUDUT PUTAR SUDU 45 0 CONSTRUCTION OF TWISTED SAVONIUS WIND TURBINE WITH 45 0 TWIST. Oleh:

Transkripsi

1 PEMBUATAN TURBIN ANGIN SAVONIUS DENGAN SUDUT PUTAR SUDU 45 0 CONSTRUCTION OF TWISTED SAVONIUS WIND TURBINE WITH 45 0 TWIST Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan Diploma III di Jurusan Teknik Konversi Energi Oleh: Fikri Noor Fauzan POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2

3 DATA DIRI PENULIS Nama Lengkap : Fikri Noor Fauzan NIM : Tempat, Tanggal Lahir : Garut, 9 Februari 1991 Alamat : Perum Graha Mutiara Indah Jl. Zamrud Blok E.5. Kecamatan Tarogong Kaler, Kabupaten Garut, Jenis Kelamin Agama : Laki- Laki : Islam Tinggi/ Berat Badan : 174 cm/ 64 kg Telepon : fnoorf@gmail.com Latar Belakang Pendidikan : Jenis Pendidikan Nama Sekolah Jurusan Tahun Perguruan Tinggi Politeknik Negeri Bandung Teknik Konversi Energi SMA SMAN 1 Malang IPA SLTP Pesantren Persatuan Islam 76 Garut SD SDN Gentra Masekdas Garut

4 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis sampaikan ke hadirat Allah swt, shalawat serta salam selalu disampaikan kepada Nabi Muhammad SAW, ucapan terimakasih juga disampaikan kepada orang- orang yang telah banyak membantu diataranya: 1. Kedua orang tua yang senantiasa memberikan dukungan moril dan materil. 2. Bapak Ali Mashar selaku pembimbing utama yang dengan sabar memberikan bimbingan, arahan dan bantuan. 3. Bapak Rusmana selaku pembimbing 2 yang membantu dalam pembuatan turbin dari awal hingga selesai. 4. Bapak Sri Paryanto Mursid dan Bapak Ign. Riyadi Mardiyanto yang bersedia meluangkan waktunya untuk menjadi penguji ketika sidang tugas akhir. 5. Teknisi seluruh laboratorium di Jurusan Teknik Konversi Energi terutana Bapak Warsono, Bapak Agus Salim, Bapak Jenal Mustopa dan Bapak Taali yang membatu dalam pembuatan turbin maupun pada saat pengujian. 6. Ketua Jurusan Teknik Konversi Energi, Bapak Aceng Daud. 7. Tim unit karate ITB yang membantu memberikan dorongan moral dan menenangkan pikiran. 8. Tim karate Polban yang membantu mengurangi beban tugas akhir. 9. Kang Arif selaku pelatih karate yang ikut memberikan support. 10. Kang Opik dengan setiap latihan pengendalian emosi dan kesabaran. 11. Keluarga yang membantu secara langsung maupun tidak langsung. 12. Teman teman Teknik Energi Rekan rekan HMTE yang sudah menjadi alumni maupun yang masih ada di kampus. iv

5 KATA PENGANTAR Bismillahirrahmanirrahim, Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya, serta berkat ridho-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir dengan judul PEMBUATAN TURBIN ANGIN SAVONIUS DENGAN SUDUT PUTAR SUDU Laporan ini diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan kelulusan program pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung. Tugas akhir ini merupakan pembuatan turbin angin savonius dengan sudut putar sudu Turbin yang dibuat memiliki diameter 1,1 m dan tinggi 0,7 m. Pengujian dari turbin ini dilakukan di pantai Cilauteren Kabupaten Garut. Pembuatan ini bertujuan untuk mengetahui performa dari turbin angin tersebut. Penulis menyadari bahwa laporan ini memiliki banyak kekurangan. Penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi seluruh pihak, khususnya bagi penulis sendiri. Bandung, Januari 2012 Penulis v

6 ABSTRAK Turbin savonius merupakan turbin angin vertikal yang banyak dikembangkan. Salah satu pengembangan dari turbin ini adalah adanya sudut putar pada sudu yang dalam kenyataannya sangat berpengaruh pada nilai coefficient of power (Cp) dari turbin. Pada tugas akhir ini dilakukan pembuatan dan pengujian turbin angin savoinus dengan sudut putar sudu 45. Turbin yang dibuat memiliki diameter 1,1 m dan tinggi 0,7 m. Putaran sudu dari turbin dibuat dengan menggunakan software geometry expression dan menggunakan hukum trigonometri sebagai dasar perhitugannya. Bahan yang digunakan untuk membuat turbin adalah plat aluminium dengan ketebalan setebal 0,5 mm. Berdasarkan hasil percobaan, turbin ini dapat menghasilkan daya poros sebesar 3,88 W pada putaran 48 rpm dan kecepatan angin 4 m/s yang jauh lebih rendah dari daya teoritisnya (Secara teori turbin mampu menghasilkan daya poros sebesar 15,16 W pada kecepatan angin 4 m/s). Kata kunci : Sudut Putar, Cp, Trigonometri, Daya Poros vi

7 ABSTRACT Savonius turbine is vertical axis wind turbine that developed a lot. One of the development of this turbine is twisted in blade which is in reality it give big effect in it coefficient of power (Cp). This final project purpose is to study about how to construct and test it performance for twisted savonius wind turbine with 45 0 twist. Constructed turbine have 1,1 m of diameter and 0,7 m high. Twisted blade of this turbine is designed by geometric expression software and used trigonometry as it basic calculation. Material that is used to construct this turbine is aluminum sheet with 0,5 mm thickness. This turbine can give 3,88 W output shaft power at 48 rpm and at 4 m/s wind velocity which is far lower than theoretical calculation (Theoretically, this turbine is capable of producing a maximum shaft power of 15,61 W at 4 m/s wind velocity). Keyword : Twisted Angle, Cp, Trigonometry, Shaft Power vii

8 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN DATA DIRI PENULIS UCAPAN TERIMAKASIH KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL ii iii iv v vi vii viii x xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Rumusan Masalah Batasan Masalah Metodologi Pembahasan... 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Angin Turbin Angin Teori "Momentum" Betz Turbin Savonius Daya Angin BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TURBIN SAVONIUS 3.1 Perencanaan Ukuran Bahan dan Desain Turbin Kriteria Perhitungan Metode Penelitian Alat dan Bahan Konstruksi Turbin Angin Savonius Proses Pembuatan Turbin viii

9 BAB IV PENGUJIAN DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Turbin Angin Data Pengujian dan Pengolahan Data Grafik dan Pembahasan BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DAFTAR GAMBAR ix

10 Gambar Negara dengan total kapasitas daya terpasang energi angin terbesar Desember Gambar 2.1 Turbin angin poros vertikal dan horizontal... 7 Gambar 2.2 Asumsi teori Betz (Wikipedia)... 8 Gambar 2.3 Grafik penentuan nilai Cp maksimum (sumbu x= v 2 v 1 dan y= Cp) Gambar 2.4 Turbin savonius dan arah aliran angin turbin savonius Gambar 2.5 Turbin savonius berbahan logam Gambar 2.6 Turbin savonius berbahan serat karbon dengan sudu yang diputar Gambar 3.1 Desain turbin dari berbagai sisi Gambar 3.2 Pola dasar turbin savonius dengan sudut putar sudu Gambar 3.3 Turbin savonius yang dibuat Gambar 3.4 Besi penghubung Gambar 3.6 Dudukan turbin Gambar 3.5 Roller bearing (kiri), trust bearing (kanan) dan dudukan bearing Gambar 3.7 Lasan penghubung Gambar 3.8 Posisi kawat sling pada turbin Gambar 4.1 Skematik perhitungan torsi Gambar 4.2 Grafik karakteristik Cp terhadap torsi Gambar 4.2 Grafik karakteristik Cp terhadap putaran Gambar 4.3 Grafik karakteristik torsi terhadap putaran Gambar 4.4 Grafik karakteristik daya poros terhadap torsi Gambar 4.5 Grafik karakteristik daya poros terhadap putaran Gambar 4.6 Grafik perbandingan daya poros dan daya maksimum Gambar 4.7 Grafik Cp terhadap kecepatan angin DAFTAR TABEL x

11 Tabel 1.1 Perkiraan penyedian energi listrik di Indonesia... 1 Tabel Negara dengan total kapasitas daya terpasang energi angin terbesar Desember Tabel 1.3 Tabel efisiensi turbin savonius dengan sudu diputar... 3 Tabel 3.1 Densitas dan berat spesifik udara dalam satuan SI Tabel 4.1 Perlengkapan pengujian Tabel 4.2 Data pengujian Tabel 4.3 Data hasil perhitungan Tabel 4.4 Hasil perhitungan dengan asumsi D = 1,1 m dan H = 0,7 m Tabel 4.5 Hasil perhitungan dengan asumsi D = 0,7 m dan H = 1,1 m Tabel 4.6 Hasil perhitungan dengan asumsi D = 0,7 m dan H = 0,7 m xi

12 LAPORAN TUGAS AKHIR DAFTAR PUSTAKA Cahya, Yayas. (2008). Pembuatan dan Pengujian Prototype Turbin Angin Tipe Helix 3 Blade, Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung. ehow (diakses tgl. 15 Februari 2012). "How To Caculate Tip Speed Ratio of VAWT". Hasyim. (diakses tgl. 9 Februari 2012). "Design Turbin Angin". Hasley, Nick. (Februari 2011). "Modeling the Twisted Savonius Wind Turbine Geometrically and Simplifying its Construction", Oregon Episcopal School. Hau, Erich. (2005). Wind Turbines, Munich, Springer. Hussain, M., Mehdi, S. N., & Reddy, P. R. (Januari 2008). "CFD analysis of low speed vertical axis wind turbine with twisted blades". International Journal of Applied Engineering Research, Vol.3, Halaman Komara, Dede Bayu. (2008). Pembuatan dan Pengujian Turbin Angin Tipe Helix Vertikal dengan Diameter 0,5 m dan Tinggi 1,1 m, Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung. Wikipedia (diakses tgl. 22 Februari 2012). "Betz's Law". Wikipedia (diakses tgl. 22 Februari 2012). "Mass Flow Rate". Wikipedia (diakses tgl. 09 Februari 2012). "Savonius Wind Turbine". LAPORAN TUGAS AKHIR Teknik Konversi Energi 43