Analisis Performansi Turbin Angin Poros Horisontal Model Double Rotor Contra Rotating dengan Posisi Rotor Saling Berhimpitan

dokumen-dokumen yang mirip
Studi Eksperimental Variasi Sudut Blade terhadap Kinerja Rotor Blade Turbin Angin Tipe Propeler Poros Horizontal Model Contra Rotating

PENERBITAN ARTIKEL ILMIAH MAHASISWA Universitas Muhammadiyah Ponorogo

PENGARUH JUMLAH BLADE DAN VARIASI PANJANG CHORD TERHADAP PERFORMANSI TURBIN ANGIN SUMBU HORIZONTAL (TASH)

BAB II LANDASAN TEORI

Turbin angin poros vertikal tipe Savonius bertingkat dengan variasi posisi sudut

Studi Eksperimental tentang Karakteristik Turbin Angin Sumbu Vertikal Jenis Darrieus-Savonius

BAB II LANDASAN TEORI

ANALISA PEMANFAATAN POTENSI ANGIN PESISIR SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK

ANALISIS TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL DENGAN 4, 6 DAN 8 SUDU. Muhammad Suprapto

E =Fu... (1) F = ρav(v-u) BAB II TEORI DASAR. 2.1 Energi Angin. Menurut Kadir (1987) bahwa sebagaimana telah banyak diketahui, angin

PENGEMBANGAN METODE PENENTUAN KARAKTERISTIK RANCANGAN AWAL ROTOR TURBIN ANGIN

KARAKTERISTIK MODEL TURBIN ANGIN UNTWISTED BLADE DENGAN MENGGUNAKAN TIPE AIRFOIL NREL S833 PADA KECEPATAN ANGIN RENDAH

BAB II TEORI DASAR. sering disebut sebagai Sistem Konversi Energi Angin (SKEA).

PERFORMANSI TURBIN ANGIN SAVONIUS DENGAN EMPAT SUDU UNTUK MENGGERAKKAN POMPA SKRIPSI

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

OPTIMASI DAYA TURBIN ANGIN SAVONIUS DENGAN VARIASI CELAH DAN PERUBAHAN JUMLAH SUDU

ANALISIS EKSPERIMENTAL PENGARUH RASIO OVERLAP SUDU TERHADAP UNJUK KERJA SAVONIUS HORIZONTAL AXIS WATER TURBINE SKRIPSI

UJI EKSPERIMENTAL PENGARUH SUDU PENGARAH ALIRAN (GUIDE VANE) TERHADAP DAYA PADA TURBIN SAVONIUS SKRIPSI

BAB IV ANALISA DATA DAN PERHITUNGAN

START STUDI LITERATUR MENGIDENTIFIKASI PERMASALAHAN. PENGUMPULAN DATA : - Kecepatan Angin - Daya yang harus dipenuhi

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TURBIN ANGIN SUMBU HORIZONTAL TIGA SUDU BERDIAMETER 3,5 METER. Adi Andriyanto

PENGARUH VARIASI JUMLAH BLADE TERHADAP AERODINAMIK PERFORMAN PADA RANCANGAN KINCIR ANGIN 300 Watt

PEMBUATAN KODE DESAIN DAN ANALISIS TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL DARRIEUS TIPE-H

Pengaruh Variasi Pembebanan Pada Poros Utama Turbin Angin Terhadap Putaran, Daya Listrik, dan Kinerja Turbin Angin Golden Blade

PERANCANGAN TURBIN STRAIGHT BLADE DARRIEUS DENGAN TIGA SUDU

Analisa Peletakan Multi Horisontal Turbin Secara Bertingkat

STUDI EKSPERIMENTAL SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK PADA VERTICAL AXIS WIND TURBINE

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

PENGGUNAAN BENTUK SUDU SETENGAH SILINDER ELLIPTIK UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI TURBIN SAVONIUS

Desain Turbin Angin Sumbu Horizontal

BAB IV ANALISA DATA DAN PERHITUNGAN

Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya

PENGARUH PEMASANGAN SUDU PENGARAH DAN VARIASI JUMLAH SUDU ROTOR TERHADAP UNJUK KERJA TURBIN ANGIN SAVONIUS

Pengaruh Pemasangan Sudu Pengarah dan Variasi Jumlah Sudu Rotor terhadap Performance Turbin Angin Savonius

Studi Numerik 2D dan Uji Eksperimen tentang Karakteristik Aliran dan Unjuk Kerja Helical Savonius Blade dengan Variasi Overlap Ratio 0,1 ; 0,3 dan 0,5

Analisa Bentuk Profile dan Jumlah Blade Vertical Axis Wind Turbine terhadap Putaran Rotor untuk Menghasilkan Energi Listrik

BAB I LANDASAN TEORI. 1.1 Fenomena angin

Karakterisasi Turbin Angin Poros Horizontal Dengan Variasi Bingkai Sudu Flat Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Penelitian Numerik Turbin Angin Darrieus dengan Variasi Jumlah Sudu dan Kecepatan Angin

Studi Eksperimental Vertical Axis Wind Turbine Tipe Savonius dengan Variasi Jumlah Fin pada Sudu

STUDI SIMULASI TENTANG PENGARUH RASIO DIAMETER DAN JUMLAH SUDU TERHADAP PERFORMA TURBIN ANGIN CROSS FLOW DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS FLUENT

Studi Eksperimental Vertical Axis Wind Turbine Tipe Savonius dengan Variasi Jumlah Fin pada Sudu

ANALISIS KINERJA KINCIR ANGIN SEDERHANA DENGAN DUA SUDU POROS HORIZONTAL

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2 DASAR TEORI 2.1 Energi Angin

Bab IV Analisis dan Pengujian

PERANCANGAN TURBIN ANGIN TIPE SAVONIUS DUA TINGKAT DENGAN KAPASITAS 100 WATT UNTUK GEDUNG SYARIAH HOTEL SOLO SKRIPSI

Jurnal Dinamis Vol.II,No.14, Januari 2014 ISSN

Studi Eksperimen Pengaruh Sudut Plat Pengganggu Di Depan Returning Blade Turbin Angin Tipe Savonius Terhadap Performa Turbin

SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Oleh : GALIH PERMANA NIM. I

PRINSIP KERJA TENAGA ANGIN TURBIN SAVOUNIUS DI DEKAT PANTAI KOTA TEGAL

Jurnal Rekayasa Mesin Vol.4, No.3 Tahun 2013: ISSN X. Pengaruh Variasi Sudut Input Sudu Mangkok Terhadap Kinerja Turbin Kinetik

ANALISIS PENGARUH RASIO OVERLAP SUDU TERHAD AP UNJUK KERJA SAVONIUS HORIZONTAL AXIS WATER TURBINE

STUDI PENGARUH JUMLAH SUDU TERHADAP UNJUK KERJA SAVONIUS WATER TURBINE PADA ALIRAN AIR DALAM PIPA ABSTRACT

ANALISIS EFISIENSI JUMLAH BLADE PADA PROTOTYPE TURBIN ANGIN VENTURI

RANCANG BANGUN ALAT PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN SUMBU VERTIKAL DI DESA KLIRONG KLATEN Oleh Bayu Amudra NIM:

UNJUK KERJA TURBIN ANGIN SAVONIUS DUA TINGKAT EMPAT SUDU LENGKUNG L

SKRIPSI. Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Oleh : DANANG KURNIAWAN NIM. I

Rancang Bangun Turbin Angin Vertikal Jenis Savonius Dengan Integrasi Obstacle Untuk Memperoleh Daya Maksimum

STUDI EKSPERIMEN PENGARUH SUDUT PITCH TERHADAP PERFORMA TURBIN ANGIN DARRIEUS-H SUMBU VERTIKAL NACA 0012

ANALISIS DAN OPTIMASI SUDU SKEA 5 KW UNTUK PEMOMPAAN

KAJI EKSPERIMEN TURBIN ANGIN POROS HORIZONTAL TIPE KERUCUT TERPANCUNG DENGAN VARIASI SUDUT SUDU UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN

ANALISIS PENGARUH RASIO DIAMETER SEBAGAI PARAMETER KINERJA AERODINAMIKA DUAL ROTOR COUNTER-ROTATING WIND TURBINE

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II DASAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka

Pengaruh Kecepatan Angin dan Sudut Blade terhadap Unjuk Kerja Turbin Angin Poros Vertikal Tipe Savonius Duabelas Blade

KARAKTERISTIK MODEL TURBIN ANGIN UNTWISTED BLADE DENGAN MENGGUNAKAN TIPE AIRFOIL NREL S833 PADA KECEPATAN ANGIN RENDAH

Maximum Power Point Tracking (MPPT) Pada Variable Speed Wind Turbine (VSWT) Dengan Permanent Magnet Synchronous Generator

SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik EKAWIRA K NAPITUPULU NIM

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

Turbin Angin Poros Vertikal Sebagai Alternatif Energi Lampu Penerangan Jalan Umum (PJU)

KARAKTERISTIK TURBIN ANGIN SAVONIUS 2 DAN 3 BLADE DENGAN MENGGUNAKAN BANTUAN GUIDE VANE

2. Tinjauan Pustaka. konversi dari energi kinetik angin. Turbin angin awalnya dibuat untuk

BAB III METODE PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN. yang penulis rancang ditunjukkan pada gambar 3.1. Gambar 3.

PENGARUH PEMASANGAN SUDU PENGARAH DAN VARIASI JUMLAH SUDU ROTOR TERHADAP PERFORMANCE TURBIN ANGIN SAVONIUS TIPE L

HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Gambar 2.1. Grafik hubungan TSR (α) terhadap efisiensi turbin (%) konvensional

UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN PROPELER TIGA SUDU DATAR DARI BAHAN TRIPLEK DENGAN SUDUT PATAHAN 10 LEBAR 10,5 CM DENGAN EMPAT VARIASI PERMUKAAN SUDU

PENGEMBANGAN METODE PARAMETER AWAL ROTOR TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL TIPE SAVONIUS

JURNAL TEKNIK PERKAPALAN Jurnal Hasil Karya Ilmiah Lulusan S1 Teknik Perkapalan Universitas Diponegoro

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

STUDI EKSPERIMENTAL EFEK JUMLAH SUDU PADA TURBIN AIR BERSUMBU HORISONTAL TIPE DRAG TERHADAP PEMBANGKITAN TENAGA PADA ALIRAN AIR DALAM PIPA

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Moch. Arif Afifuddin Ir. Sarwono, MM. Ridho Hantoro, ST., MT. Teknik Fisika Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2010

KONVERSI ENERGI ANGIN MENJADI ENERGI LISTRIK DALAM SKALA LABORATORIUM

Pengaruh Variasi Ketinggian Aliran Sungai Terhadap Kinerja Turbin Kinetik Bersudu Mangkok Dengan Sudut Input 10 o

METAL: Jurnal Sistem Mekanik dan Termal

PENGARUH LEBAR BLADE TERHADAP KINERJA TURBIN ANGIN SUMBU HORIZONTAL

PEMBANGKIT LISRIK TENAGA ANGIN. Nama : M. Beny Djaufani ( ) Ardhians A. W. ( Benny Kurnia ( Iqbally M.

UJI KINERJA TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL TIPE DARRIEUS-H NACA 0018 MODIFIKASI DENGAN VARIASI SUDUT PITCH 35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS

PENGARUH VARIASI OVERLAP SUDU TERHADAP TORSI DAN DAYA PADA KINCIR ANGIN SAVONIUS TIPE U

Unjuk Kerja Model-Model Kincir Angin Savonius Dua Tingkat Dengan Kelengkungan Sudu Termodifikasi

SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN SKALA KECIL PADA BANGUNAN BERTINGKAT

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KINERJA YANG DIHASILKAN OLEH KINCIR AIR ARUS BAWAH DENGAN SUDU BERBENTUK MANGKOK. *Luther Sule

PENGARUH SUDUT KELENGKUNGAN SUDU SAVONIUS PADA HORIZONTAL AXIS WATER TURBINE TERHADAP POWER GENERATION

ANALISA PERUBAHAN SUDU TERHADAP DAYA TURBIN ANGIN TIPE HORIZONTAL DI LABORATORIUM TEKNIK LISTRIK POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

Transkripsi:

LJTMU: Vol., No., April, (-) ISSN Print : 36-3 ISSN Online : 47-3 http://ejournal-fst-unc.com/index.php/ljtmu Analisis Performansi Turbin Angin Poros Horisontal Model Double Rotor Contra Rotating dengan Posisi Rotor Saling Berhimpitan Fredrikus M. Bere ), Verdy A. Koehuan ), Jahirwan Ut. Jasron ) ) Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana Jl. Adisucipto, Penfui-Kupang NTT, Indonesia Email: verdy_koehuan@yahoo.com Abstract The contra rotating wind turbine is a horizontal axis turbine which has two shaft rotating in opposite directions on the same axis, and it can work at low wind speeds. In general, the performance of the wind turbine are affected by several factors, which is the aerodynamics shape of turbine, the numbers of blade and the selection angle of blade. In this study, conducted by determining the variation of angle on the blade and the blade angle used in the study is o, o, and o, on the two rotors with diameter of front rotor is. meters and the rear rotor is.3 meters, with the position of the rotor blade is coincident with each other. The purpose of this study, is to determine the effect of blade angle variation on the turbine rotation (rpm), torque (T), the power coefficient (Cp), torque coefficient (Cq) and the efficient of the turbine at any wind speeds variations. On the graph relation of blade angle on the shaft rotation, turbine rotation riding known to along with the addition of angle of the blade. The speed of wind is very affect on the output or mechanical power and power coefficient. On the blade angle o with wind speed at 4.3 m/s, the power can be generate is 3.3 Watt, and for blade angle o with wind speeds 6.8 m/s, the power can be generate is 8.7 Watt. The lowest rotation of rotor without loading is 7 rpm at the wind speeds on 4.3 m/s with angle of blade o, the highest rotation of rotor is 484 rpm on the wind speeds 6.8 m/s with angle of blade o. From the graph of analysis data can be seen, with change of angle blade on wind turbine horizontal shaft contra rotating models, power coefficient (Cp) generated of turbine activity increases with increased of angle, with Cp maks.78 for angle o, maximum efficiency an generated reach out 7.8%. Keywords: contra rotating, wind turbine, blade angle, power coefficient PENDAHULUAN Akhir-akhir ini, pemanfaatan energi angin dengan menggunakan turbin angin terus meningkat sebagai alat konversi energi yang sudah dikenal sejak dahulu. Namun seiring ditemukannya minyak bumi kecendrungan pemanfaatan energi angin untuk kehidupan manusia mulai menurun, keadaan ini berlangsung hingga terjadinya krisis energi. Dengan keadaan demikian masyarakat mulai menyadari perlunya pengembangan manfaat sumber energi nonminyak termasuk pengembangan pemanfaatan energi angin melalui turbin angin. Secara teori, efisiensi maksimum yang bisa dicapai setiap desain turbin angin adalah 9%, artinya energi angin yang bisa diserap hanyalah 9%. Jika faktor-faktor seperti kekuatan dan durabilitas diperhitungkan, maka efisiensi sebenarnya hanya 3-4%, bahkan untuk desain terbaik. Terlebih lagi jika ditambah efisiensi sistem wind turbin lengkap, termasuk generator, bearing, transmisi daya dan sebagainya, hanya -3% energi angin yang bisa dikonversikan ke listrik. Dalam sistem konversi energi angin, energi kinetik angin kemudian dikonversikan oleh suatu turbin angin untuk dijadikan energi mekanik sebagai penggerak poros dengan menggunakan rotor atau sudu sebagai penangkap angin. Kombinasi antara gaya angkat dan tarik menyebabkan rotor berputar seperti propeler dan memutar generator. Dari berbagai pengembangan berkelanjutan untuk turbin angin model contra rotating, pemanfaatan turbin angin sebagai sumber energi alternatif meliputi permasalahan pada bagian rotor atau sudu yang berfungsi sebagai penangkap angin dan meneruskanya ke poros juga jenis bahan yang digunakan dalam perancangan serta efisiensi yang dicapai oleh turbin angin untuk mendapatkan energi. Energi angin bisa ditangkap dengan dua atau tiga buah

LONTAR Jurnal Teknik Mesin Undana, Vol., No., April bilah, ketika angin bertiup melalui bilah atau sudu, maka akan timbul udara bertekanan rendah di bagian bawah dari sudu, tekanan udara yang rendah akan menarik sudu bergerak ke area tersebut. Pengembangan turbin angin telah menunjukkan tingkat yang tinggi karena pembangkit listrik melalui turbin angin adalah biaya yang lebih rendah dari sumber daya energi terbarukan. Efisiensi konversi energi turbin angin biasanya ditandai dengan koefisien daya yang merupakan perbandingan antara daya mekanik turbin angin dengan daya angin. Koefisien sebuah turbin angin contrarotating dua rotor berputar berlawanan arah pada sumbu yang sama sebagai konsep baru untuk meningkatkan daya maksimum dari turbin angin. Dalam teori momentum klasik, Newman menemukan bahwa daya maksimum koefisien turbin angin memiliki dua rotor tanpa kerugian meningkat menjadi sekitar 64%. Turbin angin contra-rotating rotor berputar memiliki dua arah yang berlawanan pada sumbu yang sama. Dalam studi ini unsur momentum teori turbin contra rotating dikembangkan untuk menyelidiki efek parameter desain seperti kombinasi dari sudut lapangan, kecepatan berputar, dan jari-jari rotor pada kinerja aerodinamis dari turbin angin contra-rotating. Hal ini menimbulkan pandangan bahwa pengembangan turbin angin tepat untuk dikembangkan di Indonesia, karena terdapat banyak daerah yang memiliki potensi angin yang memadai. Mengingat angin merupakan sumber energi alam yang dapat diperbaharui dalam pengembangannya, bermanfaat bagi kehidupan manusia sebagai energi alternatif untuk pembangkit listrik yang berdampak positif terhadap lingkungan. Maka dalam meningkatkan koefisien daya dan efisiensi dari turbin angin itu sendiri, perlu adanya perancangan suatu turbin angin contra rotating atau doble rotor poros horizontal. KAJIAN TEORI Turbin angin contra rotating rotor berputar memiliki dua arah yang berlawanan pada sumbu yang sama. Prinsip dasar kerja dari turbin angin ini adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada rotor, lalu putaran rotor digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik. Umumnya, daya efektif maksimum dalam perancangan turbin angin sebesar 9,3% (Betz, 9). Tidak lebih dari 9% energi yang dibawa oleh angin dapat diserap oleh turbin. Faktor teknik yang juga harus diperhitungan adalah kekuatan (strenght) dan daya tahan ( durability) turbin, sehingga daya efektif turbin angin terbaik 3-4%. Hans Honneff (93), menulis sebuah buku pada penggunaan contra rotation, menggunakan dua rotor satu di belakang yang lain, mendorong dua bagian dari sebuah generator listrik, konsep contra rotating digunakan pada pesawat terbang, dan kapal selam untuk meningkatkan efisiensi sementara menghilangkan torsi asimetris dihadapi oleh rotor konvensional. Sebuah sistem Double-rotor dapat digambarkan sebagai suatu sistem terdiri dari dua rotor dipisahkan oleh jarak yang sesuai. Menurut teori Betz (933), daya maksimum yang dapat diekstraksi dari angin adalah sekitar 9% dari yang tersedia energi angin saat kecepatan angin aksial berkurang oleh dua pertiga di disc rotor tunggal. Namun, praktis turbin angin mengkonversi kurang dari 4% dari energi angin menjadi energi listrik. Oleh karena itu, hampir 6% dari energi angin potensial tanpa dimanfaatkan. Dalam kenyataannya, energi yang terdapat di belakang rotor tunggal hampir sama besarnya dengan energi yang terdapat di depan rotor. Bagian ini energi dapat diekstraksi lanjut dengan memasang rotor kedua. Daya angin dapat di hitung dengan menggunakan rumus : Pi ρ A V 3 Torsi diperoleh dengan menggunakan sistem pengeremam yaitu dengan menggantungkan beban pada puli yang berputar. Untuk persamaanya adalah sebagaiberikut: T F r Daya turbin merupakan output dari turbin angin. 6

Fredrikus M. Bere, Verdy Koehuan, Jahirwan Ut. Jasron, Analisis Performansi Turbin Angin Poros Horisontal Model Double Rotor Contra Rotating dengan Posisi Rotor Saling Berhimpitan P m T ω π n ω 6 Koefisien daya (Cp) adalah perbandingan antara daya yang dibangkitkan oleh turbin angin dengan daya angin. C p P o P Koefisien torsi, i Cq T ρ V Ratio kecepatan ujung blade, A R ω R λ V METODE PENELITIAN Penelitian melalui metode eksperimen dilakukan untuk menguji rotor turbin dalam membangkitkan torsi dan daya dengan beberapa variasi sudut blade pada kondisi kecepatan angin tertentu. Sebelum pengujian, maka terlebih dahulu dilakukan pembuatan alat uji yaitu turbin angin model Contra Rotating (dua rotor) dengan diameter masing-masing, m dan,3 m, dipersiapkan juga rangkaian wind tunnel sederhana beserta kipas angin sebagai sumber angin untuk memutar turbin dengan melakukan pengujian turbin angin poros horizontal model Contra Rotating PEMBAHASAAN Gambar 3. skema pengujian Turbin Angin Contra Rotating. Pengujian dilakukan berdasarkan karakteristik turbin dengan tiga variasi sudut blade yaitu : sudut º, º, dan º untuk setiap perubahan kecepatan angin. Berdasarkan hasil rancangan pada turbin angin poros horizontal model Contra Rotating data awal dalam pengujian ini adalah : - Diameter ( Dk) dual rotor masing-masing cm atau, m dan 3 cm atau,3 m - Kecepatan angin (V) 4,3 m/s,, m/s, dan 6,8 m/s - Variasi sudut blade (β) º, º, dan º - Jari-jari (R) cm atau, m - Jari-jari poros (r),7 cm atau,7 m Pengaruh Variasi Sudut Blade Terhadap Daya Mekanik Turbin Pengaruh variasi sudut blade terhadap putaran poros pada Gambar 4. dapat dilihat besarnya hubungan antara variasi sudut blade terhadap putaran poros turbin dimana putaran poros naik sejalan dengan penambahan sudut 7

LONTAR Jurnal Teknik Mesin Undana, Vol., No., April blade. Perubahan besar sudut pada blade rotor turbin mempengaruhi daya output dari turbin angin. Setiap penambahan sudut blade maka semakin naik putaran pada poros turbin. Pada sudut ⁰ untuk kecepatan angin 4,3 m/s putaran turbin sebesar 7 rpm, sedangkan untuk sudut ⁰ sebesar 97 rpm, untuk sudut ⁰ mencapai 74 rpm dan putaran turbin pada kecepatan angin 6,8 m/s untuk setiap perubahan sudut sebesar 986 rpm, rpm dan 484 rpm untuk sudut ⁰. Penambahan besar sudut mempengaruhi gaya lift dan gaya drag. Akibat dari perubahan gaya lift dan drag, maka kecepatan putaran poros turbin angin dan torsi poros akan berubah pula. Perubahan sudut blade akan mempengaruhi putaran poros turbin karena adanya perubahan daya angin yang diterima ole bihlah yang dikonversi menjadi daya mekanik turbin. Putaran Porros (Rpm) 6 4 8 6 4 4.3. 6.8 Sudut Blade ( ) Gambar 4. Grafik hubungan sudut blade terhadap putaran poros. Pengaruh variasi sudut blade terhadap putaran poros dan torsi Pada saat turbin angin berputar diberikan pembebanan sehingga terjadi pengereman berupa gesekan antara poros dan tali nilon sehingga terjadi momen puntir pada poros yang dikenal dengan torsi. Hubungan antara torsi dan pembebanan yaitu berbanding lurus artinya semakin besar beban yang diberikan pada poros maka torsi yang terjadi juga semakin besar dan sebaliknya semakin kecil pembebanan yang diberikan pada turbin maka torsinya juga semakin kecil. Setiap pembebanan yang diberikan akan mengurangi putaran poros turbin angin. Kecepatan angin berbanding lurus dengan torsi maksimum yang terjadi terhadap putaran poros, semakin cepat kecepatan angin maka torsi maksimum yang terjadi juga semakin besar dan terjadi diatas putaran poros kecepatan angin sebelumnya, demikian pula sebaliknya. Penambahan besar sudut blade dan kecepatan angin sangat berpengaruh terhadap torsi yang terjadi. Pada gambar 4. sampai 4.4 menunjukan torsi bertambah secara linear terhadap putaran poros. Torsi (Nm) Gambar 4. Grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk kecepatan angin 4,3 m/s. Torsi (Nm)...8.6.4. Gambar 4.3 Grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk kecepatan angin, m/s. Torsi (Nm).4...8.6.4..6.4...8.6.4. sudut blade sudut blade sudut blade sudut blade sudut blade sudut blade sudut blade sudut blade sudut blade Gambar 4.4 Grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk kecepatan angin 6,8 m/s. 8

Fredrikus M. Bere, Verdy Koehuan, Jahirwan Ut. Jasron, Analisis Performansi Turbin Angin Poros Horisontal Model Double Rotor Contra Rotating dengan Posisi Rotor Saling Berhimpitan Semakin menurunnya kecepatan putaran poros maka torsi yang terjadi semakin bertambah. Pada posisi sudut blade dengan kecepatan angin 4,3 m/s, putaran poros sebesar 7 rpm tanpa diberi beban, kemudian putaran poros berkurang seiring dhengan bertambahnya beban yang diberikan, untuk pembebanan gram putaran poros berkuang menjadi 6 rpm, kemudian untuk pembebanan 3 gram putaran poros rpm, sedangkan pada sudut blade putaran poros dengan tanpa pembebanan sebesar 97 rpm dan pada saat diberi beban gram putaran poros berkurang menjadi 946 rpm, kemudian untuk pembebanan 3 rpm putaran poros menjadi 487 rpm. Dalam pengujian ini, daya turbin angin didapat dari hasil kali antara torsi dan kecepatan sudut sehingga besarnya pembebanan dan putaran poros turbin mempengaruhi daya yang dihasilkan turbin angin. Turbin yang diam tidak menghasilkan daya sama sekali demikian pula bila turbin angin tersebut berputar sangat cepat. Diantara kedua harga tersebut terdapat putaran maksimum dimana terjadi daya maksimum dari sebuah turbin angin. Pengaruh penambahan besar sudut blade terhadap daya yang dihasilkan turbin Daya (Watt) 9 8 7 6 4 3 4.3. 6.8 Sudut Blade ( ) Gambar 4. Grafik hubungan penambahan besar sudut blade terhadap daya yang dihasilkan turbin. Dari hasil pengujian penambahan sudut pada blade dapat menambah torsi awal rotor turbin angin sehingga rotor menjadi lebih mudah berputar pada kecepatan angin yang rendah sekalipun. Setiap kenaikan sudut blade maka daya yang dihasilkan juga bertambah. Gambar 4. menunjukkan hubungan penambahan besar sudut blade dari,, dan terhadap daya yang dihasilkan, pada kecepatan angin 4,3 m/s,, m/s, dan 6,8 m/s. Terlihat bahwa semakin besar penambahan sudut blade dan kecepatan angin maka semakin besar daya yang dihasilkan. Untuk sudut blade pada kecepatan angin 4,3 m/s daya yang dihasilkan sebesar 3,3 watt, sedangkan pada kecepatan angin, m/s sebesar 4,499 watt, dan pada kecepatan angin 6,8 m/s daya yang dihasilkan naik sebesar,9 watt, kenaikan daya ini seiring dengan perubahan sudut blade, dan untuk sudut blade daya yang dihasilkan sebesar 8,7 watt pada kecepatan angin 6,8 m/s. Kinerja Turbin Angin Terhadap Daya Maksimum dan Efisiensi Hubungan kinerja turbin angin terhadap daya maksimum. Daya (Watt) Gambar 4.6 Grafik hubungan putaran poros terhadap daya untuk kecepatan angin 4,3 m/s. Daya (Watt) 8 6 4 6 4 3 Gambar 4.7 Grafik hubungan putaran poros terhadap daya untuk kecepatan angin, m/s Berdasarkan Gambar 4.6 sampai 4.8, daya maksimum turbin angin diperoleh pada putaran poros optimum dari setiap kecepatan angin dan besar sudut. Sehingga grafik yang terbentuk merupakan hubungan polinomial antara daya dan putaran poros turbin angin. Gambar 4.6 9

LONTAR Jurnal Teknik Mesin Undana, Vol., No., April sampai 4.8 untuk setiap perubahan sudut blade juga menunjukkan bahwa setiap penambahan besar sudut blade dan kenaikan kecepatan angin maka daya yang dihasilkan juga semakin besar, untuk sudut blade daya maksimum yang dihasilkan sebesar,9 watt pada putaran poros 8 rpm, sedangkan untuk sudut blade daya maksimum yang dihasilkan,8 watt pada putaran poros 67 rpm, sedangkan daya maksimum terbesar terjadi pada sudut blade dengan kecepatan angin 6,8 m/s menghasilkan daya sebesar 8,7 watt pada putaran poros 86 rpm. Daya (Watt) Gambar 4.8 Grafik hubungan putaran poros terhadap daya untuk kecepatan angin 6,8 m/s Hubungan koefisien daya (Cp) terhadap tip speed rasio (TSR). Coefisien Power (Cp) 9 8 7 6 4 3.8.7.6..4.3.. Tipe Speed Ratio (TSR Gambar 4.9 Grafik hubungan Cp dan TSR untuk kecepatan angin 4,3 m/s. Pada sudut blade, untuk kecepatan angin 4,3 m/s koefisien daya maksimumnya,47 dengan TSR 3,83, untuk kecepatan angin, m/s koefisien daya maksimumnya,39 dengan TSR 3,883, sedangkan untuk kecepatan angin 6,8 m/s koefisien daya maksimumnya,7 dengan TSR,497. Pada sudut blade, untuk kecepatan angin 4,3 m/s koefisien daya maksimumnya,78 dengan TSR 4,4, untuk kecepatan angin, m/s koefisien daya maksimumnya, dengan TSR 4,88, sedangkan untuk kecepatan angin 6,8 m/s koefisien daya maksimumnya,34 dengan TSR 3,74. Coefisien Power (Cp).6..4.3.. 4 6 8 Tip Speed Ratio (TSR) Gambar 4. Grafik hubungan Cp dan TSR untuk kecepatan angin, m/s Coefisien Power (Cp).3.3..... 4 6 8 Tip Speed Ratio (TSR) Gambar 4. Grafik hubungan Cp dan TSR untuk kecepatan angin 6,8 m/s Gambar 4.9 sampai 4. tersebut di atas menunjukkan nilai Koefisien Daya semakin meningkat pada penambahan sudut blade tetapi nilai tersebut menurun pada penambahan kecepatan angin. Hal ini disebabkan karena koefisien daya maksimum pada kecepatan angin rendah terjadi pada TSR yang lebih tinggi sedangkan pada kecepatan angin tinggi terjadi pada TSR rendah. Artinya konversi energi angin oleh rotor turbin pada kecepatan angin rendah, lebih optimum dari pada kecepatan angin tinggi. Pada kecepatan angin rendah dengan sudut blade menghasilkan koefisien daya dua kali lebih besar jika dibandingkan dengan pada kecepatan angin yang lebih tinggi. Semakin besar kecepatan angin menyebabkan makin tinggi sudut serangnya yang mengakibatkan

Fredrikus M. Bere, Verdy Koehuan, Jahirwan Ut. Jasron, Analisis Performansi Turbin Angin Poros Horisontal Model Double Rotor Contra Rotating dengan Posisi Rotor Saling Berhimpitan terjadi penambahan gaya hambat dan penurunan gaya angkat yang ditunjukkan dengan turunnya torsi yang dibangkitkan. Hubungan kinerja turbin angin terhadap efisiensi maksimum (η maks). Efisiensi Maks (%) 8% 7% 6% % 4% 3% % % 4.3 m/s. m/s 6.8 m/s % 4.3 m/s 4% 6% 7%. m/s 3% 37% 3% 6.8 m/s % 3% 3% Sudut Blade ( ) Gambar 4. Grafik hubungan sudut blade terhadap koefisien power (Cp) Efisiensi maksimum atau efisiensi teoritis, dari sebuah turbin angin adalah perbandingan antara daya maksimum yang dihasilkan terhadap daya input angin yang masuk turbin, idealnya untuk turbin angin rotor tunggal hanya sekitar 9% dari energi angin yang melewati turbin. Dari data hasil pengujian dan data hasil perhitungan untuk turbin Double rotor ini, yang terdapat pada lampiran.a sampai.d tabel hasil perhitungan sudut blade,, dan untuk setiap kecepatan angin, penambahan sudut pada blade mempengaruhi efisiensi maksimum atau efisiensi teoritis dari turbin angin contra rotating. Pada sudut blade untuk kecepatan angin 4,3 m/s efisiensi sebesar 4,7%, sedangkan untuk kecepatan angin, dan 6,8 m/s efisiensi yang dihasilkan masingmasing sebesar 3,9% dan,7%. Pada sudut blade untuk kecepatan angin 4,3 m/s sebesar 6,%, sedangkan untuk kecepatan angin, m/s dan 6,8 m/s efisiensi yang dihasilkan masing-masing sebesar 36, % dan,9 %. Pada sudut blade untuk kecepatan angin 4,3 m/s efisiensi yang dihasilkan sebesar 7,8%, sedangkan untuk kecepatan angin, m/s dan 6,8 m/s efisiensi yang dihasilkan masing-masing sebesar,% dan 3,4%. Dengan demikian pengaruh variasi sudut pada blade º, º dan º dengan kecepatan angin 4,3 m/s,, m/s dan 6,8 m/s diperoleh hasil efisiensi maksimum (η maks) terbesar dari turbin angin poros horisontal model contra rotating pada sudut blade º dengan kecepatan angin 4,3 m/s, efisiensi maksimum yang dihasilkan mencapai 7,8%. Nilai ini ternyata lebih tinggi dari nilai koefisien daya ideal untuk turbin rotor tunggal (9%), artinya turbin angin dengan Double rotor mampu mengkonversi energi lebih banyak dari pada rotor tunggal. KESIMPULAN Dari hasil perhitungan, data hasil pengujian dan pembahasan perubahan sudut pada blade turbin angin poros horizontal model Contra rotating dengan posisi rotor blade saling berimpitan, daya mekanik yang dihasilkan turbin meningkat. Koefisien daya (Cp) yang dihasilkan dari kerja turbin meningkat seiring dengan bertambahnya sudut blade, dengan koefisien daya maksimalnya,78 pada tip speed ratio 4,4 untuk sudut. Kecepatan angin sangat berpengaruh pada power output atau daya mekanik, putaran rotor dan gaya pada rotor thrust, Power output terendah 7,396 watt pada kecepatan angin 4,3 m/s, power output tertinggi,397 watt pada kecepatan angin 6,8 m/s, Putaran rotor terendah dengan tanpa pembebanan 7 rpm pada kecepatan angin 4,3 m/s dengan sudut blade, putaran rotor tertinggi 484 rpm pada kecepatan angin 6,8 m/s dengan sudut blade. Kinerja atau performansi turbin angin sangat mempengaruhi daya maksimum efisiensi maksimum yang dihasilkan turbin angin poros horizontal model Contra rotating dimana setiap penambahan besar sudut blade efisiensi yang dihasilkan cendrung naik, pada sudut blade untuk kecepatan angin 4,3 m/s efisiensi maksimum sebesar 4,7%, pada sudut blade sebesar 6,%, dan pada sudut blade efisiensi maksimum yang dihasilkan meningkat menjadi 7,8%, namun akan berkurang pada saat penambahan kecepatan angin dimana pada kecepatan angin, m/s dan 6,8 m/s efisiensi yang dihasilkan berkurang menjadi,% dan

LONTAR Jurnal Teknik Mesin Undana, Vol., No., April 3,4 % pada sudut blade yang sama, ini menunjukan bahwa turbin angin poros horizontal model Contra rotating sangat baik beroperasi pada kecepatan angin rendah 4,3 m/s pada sudut blade. DAFTAR PUSTAKA [] Andrzej Piegat.. A New Definition Of The Fuzzy Set. Faculty Of Computer Science And Information Systems Technical University Of Szczecin Ul. Zołnierska, Poland. [] Chantharasenawong C., Suwantragul B. and Ruangwiset A. (8). Axial Momentum Theory for Turbines with Coaxial Counter Rotating Rotors, Commemorative International Conference of the Occasion of the 4th Cycle Anniversary of KMUTT Sustainable Development to Save the Earth: -3 December 8, Bangkok, Thailand [3] Betz A 9 Zeittschrift für das gesamte turbinewessen 37-39. [4] Daryanto, Y. 7. Kajian Potensi Angin untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu. Balai PPTAGG: Yogyakarta. [] Denny Putra, Pratama, (7). Euro-fuzzy, system pengendalian sudut pitch, turbin angin Teknik Fisika-FTI-ITS. [6] Eggleston, D. M. & Stoddard, F. S., (987). Wind Turbine Engineering Design, Van Nostrand Reinhold, New York. [7] Hansen Morten, Larsen T., Sorensen P., (). Control Design for a Pitch regulated, Variable Speed Wind Turbine, Riso National Laboratory Denmark. [8] Handayani, Sri Utami.7. Tesis Karakteristik Daya dan Pola Aliran Turbin Angin Kecepatan Rendah dengan Winglet. UGM: Yogyakarta. [9] Himran, Syukri, 6. Energi Angin, CV Bintang Lamumpatue, Makassar. [] Johnson, Gary L. 6. Wind Energy System. Manhattan : KS, 6. [] Musyafa A., A.Harika, I.M.Y.Negara, I. Robndi, Pitch Angle Control of Variable Low Rated Speed Wind Turbine Using sfuzzy Logic Control, International Journal Of Engineering & Technology IJET-IJENS Vol: No:, October. [] Sterzinger G., Svreck Matt, (4). Wind Turbine Development: Location of Manufacturing Activity, Renewable Energy Policy Project. Department of Energy US. [3] Ushiyama, I., Shimota, T. and Miura, Y. (996), An Experimental Study of the Two-staged Wind Turbines, Renewable Energy, 9, (-4), pp. 99-9. [4] www.mst.gadjamada.edu/dl/kincir_angin.pdf ( Maret 3, pukul 8:9). [] http://www.scribd.com/doc/36974/teo ri-momentum-untuk-turbin-angin-ideal (4 Maret 3, Pukul 6:37)