1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Meningkatnya konsumsi bahan bakar khususnya bahan bakar fosil sangat mempengaruhi peningkatan harga jual bahan bakar tersebut. Sehingga pemerintah berupaya mencari beberapa terobosan alternatif untuk mengatasi permasalahan ini, namun sering kali kebijakan yang di ambil tidak berpihak pada masyarakat misalnya dengan meningkatkan harga jual bahan bakar fosil. Tentu saja lonjakan harga ini berpengaruh terhadap berbagai bidang, salah satunya industri pembangkit tenaga listrik. Kebutuhan energi listrik yang terus meningkat tanpa di iringi dengan persediaan sumber - sumber energi khususnya bahan bakar yang berasal dari fosil yang mencukupi akan berimbas pada meningkatnya nilai jual energi tersebut, untuk itu perlu di kembangkan lagi energi alternatif lain yang sifatnya terbaharukan. Salah satu energi terbarukan yang berkembang pesat di dunia saat ini adalah energi angin. Energi angin merupakan energi terbarukan yang sangat fleksibel. Selain itu, pemanfaatan energi angin dapat dilakukan di mana-mana, baik di daerah landai maupun dataran tinggi, bahkan dapat di terapkan di laut, berbeda halnya dengan energi air. Untuk bisa memanfaatkan energi angin tersebut di butuhkan suatu alat yaitu berupa turbin angin. Turbin angin digunakan untuk menangkap energi angin untuk selanjutnya diubah menjadi bentuk energi yang lain (Arismunandar, 004). Untuk bisa menangkap energi angin tersebut turbin angin memiliki komponen penting salah satu komponen penting tersebut adalah sudu. Sudu merupakan komponen dari turbin angin yang merupakan tempat terjadinya proses perubahan energi kinetis menjadi energi mekanis yaitu berupa kecepatan gerak putar (Raharjo, 010). Putaran inilah yang digunakan untuk menggerakkan generator hingga menghasilkan daya listrik. Pada dasarnya sebagaimana mesin mesin turbo lainnya seperti turbin air, turbin uap, maka sebagai kelompok mesin mesin konversi energi yang menghasilkan kerja maka desain sudunya secara teori dapat diaplikasikan juga pada turbin angin. Pada turbin air desain pemuntiran sudu dibuat sedemikian rupa sehingga pancaran air akan mengenai tengah tengah sudu dan pancaran air tersebut
akan dibelokkan sehingga bisa membalikkan pancaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya gaya ke samping. Pada intinya kelengkungan sudu tentu akan memberikan pengaruh yang cukup berarti, karena disudu akan terjadi perubahan momentum fluida kerja, perubahan bentuk energi kinetis ke bentuk energi mekanis. Sekarang yang menjadi permasalahan disini adalah bagaimana jika pemuntiran sudu pada turbin air diaplikasikan pada turbin angin, apakah akan memberikan efek yang sama terhadap performansi turbin angin. Berangkat dari permasalahan tersebut penulis bermaksud untuk menganalisa bagaimana efek pemuntiran sudu terhadap performansi turbin angin tipe sudu ori. 1. Rumusan Masalah Pengujian yang dilakukan pada wind tunnel di harapkan akan mampu menunjukkan hal-hal yang mempengaruhi performansi turbin angin dengan tipe sudu ori. Rumusan masalah pada penelitian ini adalah Bagaimana efek pemuntiran sudu terhadap performansi turbin angin dengan tipe sudu ori. 1. Batasan Masalah Agar dalam penulisan skripsi ini dapat terarah dan tidak terlalu meluas serta mencapai sasaran yang diinginkan, maka permasalahan akan dibatasi sebagai berikut: 1. Pengaruh temperatur lingkungan di asumsikan konstan terhadap perubahan densitas udara (angin).. Kecepatan udara yang dipergunakan dihasilkan oleh blower dengan kecepatan konstan.. Untuk bahan pembuatan sudu menggunakan plat datar tipis simetris. 4. Profil sudu dibuat sama untuk masing-masing variasi pengujian. 5. Dimensi sudu ditentukan sebagai berikut : a. Tinggi sudu (t) = 180 mm b. Lebar pada ujung sudu (a) = 40 mm c. Lebar pada pangkal sudu (b) = 80 mm d. Tebal sudu (d) = 1, mm
6. Untuk sudut masuk sudu sebesar 0 0. 7. Pengujian hanya dilakukan pada tiga variasi sudut pemuntiran. 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sudut pemuntiran sudu turbin angin tipe sudu ori yang mampu menghasilkan efisiensi yang maksimal. 1.5 Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang bisa di ambil dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Diharapkan bisa menambah wawasan tentang turbin angin tipe sudu ori baik secara teori maupun aplikasinya dilapangan.. Memberikan informasi pada masyarakat luas yang berkepentingan dengan adanya perubahan sudut sudu pada turbin angin tipe sudu ori sehingga menghasilkan daya output yang maksimal.
4 BAB II LANDASAN TEORI.1 Energi Angin Angin merupakan udara yang bergerak akibat adanya perbedaan suhu antara wilayah yang satu dengan wilayah yang lain di permukaan bumi. Wilayah yang mempunyai suhu yang lebih tinggi menyebabkan udara di sekitarnya menjadi panas, sehingga menjadi ringan dan mengambang, kemudian bergerak keatas menuju wilayah yang mempunyai suhu yang lebih rendah. Sesuai dengan hukum perpindahan panas konveksi di mana fluida yang memiliki temperatur lebih tinggi maka massa jenis nya akan semakin rendah sebaliknya semakin rendah temperatur suatu fluida maka massa jenisnya semakin berat (Mike Cross, 1987). Adanya gaya body yang bekerja pada fluida karena adanya gradient massa jenis pada fluida sehingga terjadi gerakan fluida. Dengan demikian terbentuklah perputaran udara yaitu perpindahan udara dari wilayah bersuhu tinggi ke wilayah bersuhu rendah. Pergerakan udara ini memiliki massa dan kecepatan tertentu. Hal ini akan menimbulkan energi kinetik pada massa udara yang bergerak tersebut. Energi kinetik yang sebanding dengan massa dan kwadrat kecepatan apabila melewati suatu titik tangkap dan menimbulkan daya hambat (drag force) berbanding dengan kecepatan dan akan menghasilkan daya. Sehingga daya yang dihasilkan berbanding dengan rapat jenis udara, luasan titik tangkap dan kecepatan udara. Dapat dilihat pada persamaan : dimana: Ek = 1. V m (.1) m = A.V.ρ (.) Pin = 1.. AV... (.) Ek = Energi kinetik (kg.(m/s) ). m = Massa udara (kg). V = Kecepatan udara (m/s).
5 Pin = Daya angin (W). ρ = Density (kg/m ) = 1,5 kg/m,(pada tekanan1 atmosfer,t = 8 C) A = Luasan tegak lurus titik tangkap angin (m ). Udara yang bergerak dan mengenai titik tangkap angin ( turbin angin ) akan di konversikan menjadi torsi pada turbin. Jumlah torsi yang di konversikan oleh turbin tergantung pada rapat jenis udara, luasan turbin dan kecepatan angin.. Prinsip Energi Angin Untuk memanfaatkan energi angin sudu - sudu turbin harus mampu menghentikan aliran udara atau lebih dikenal dengan drag force. Ini berarti untuk memanfaatkan energi secara menyeluruh harus menghentikan semua aliran angin, namun pada kenyataannya apabila angin dihentikan oleh suatu alat, maka angin memiliki sifat akan mencari jalan lain untuk keluar dari alat tersebut. Hal ini mengakibatkan alat tidak mampu memanfaatkan energi secara total. Menurut Betz seorang insinyur bangsa jerman, setelah melalui perhitungan teoritis diketahui bahwa hanya 59 % dari total energi kinetik angin yang dapat dimanfaatkan sehingga daya teoritis turbin angin dapat ditentukan dengan persamaan (Youssefi, 010 ): P in = 0.59. ½.ρ.A.V...(.4) Dari persamaan diatas terlihat bahwa daya turbin sangat tergantung dari kecepatan angin. Pada kenyataannya energi yang bisa diserap tidak sebesar persamaan diatas, karena untuk menghasilkan energi sebesar itu maka angin harus diperlambat sampai kecepatannya nol. Unjuk kerja turbin angin sering didefinisikan dengan koefisien daya (Cp). Pout Cp Pin...(.5) T. Cp 0,59.1/.. AV....(.6)