16 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan dalam tiga tahap, tahap pertama yaitu pembuatan alat yang dilaksanakan pada bulan Juli - Oktober 2011 di Workshop Bagian Kapal dan Transportasi Perikanan. Tahap kedua yaitu pengujian alat dan penyempurnaan alat yang dilaksanakan pada tanggal 26-28 November 2011 di Stasiun Lapang Kelautan (SLK) Palabuhanratu, Sukabumi - Jawa Barat. Tahap ketiga yaitu pengolahan data dan penyusunan skripsi yang dilaksanakan pada bulan November - Desember 2011 di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. 3.2 Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah : (1) Pipa paralon PVC 6 mm, digunakan untuk bahan pembuatan baling-baling turbin angin (Lampiran 3). (2) Alternator mobil Denso 27060 bz020, berfungsi untuk merubah energi gerak yang dihasilkan baling-baling menjadi energi listrik (Lampiran 3). (3) Besi bulat dengan diameter 6 cm, digunakan untuk poros vertikal (tiang) turbin angin (4) Besi plat 2 mm, digunakan untuk alas alternator dan tiang ekor pada turbin angin. (5) Acrylic 2 mm, digunakan untuk bahan pembuatan ekor turbin angin (Lampiran 3). (6) Kabel besar positif dan negatif, digunakan untuk mengalirkan arus yang dihasilkan dari turbin angin ke baterai. (7) Baut dengan panjang ± 2 cm dan mur diameter 0,2 cm sebanyak 12 buah untuk menempelkan sudu dengan puli, baut dengan panjang ± 4 cm dan mur diameter ± 2 cm untuk mengencangkan tiang, dan digunakan juga untuk alas alternator. (8) Baterai basah dengan daya 12 V 45 Ah, digunakan untuk menyimpan arus yang dihasilkan (Lampiran 3). (9) Ampere meter gauge, digunakan untuk memeriksa arus yang dihasilkan baling-baling (Lampiran 3).
17 (10) Tachometer, digunakan untuk mengukur kecepatan putaran alternator/balingbaling (rpm) (Lampiran 3). (11) Anemometer 3 mangkok, digunakan untuk mengukur kecepatan angin (Lampiran 3). (12) Program aplikasi kecepatan angin, digunakan untuk mengetahui nilai kecepatan angin yang dihasilkan oleh anemometer (Lampiran 3). (13) Tabel skala Beaufort, digunakan untuk mengetahui tipe angin berdasarkan kecepatan angin di daerah penelitian (Lampiran 3). (14) Data sheet, digunakan untuk mencatat data hasil penelitian. (15) Personal Computer (PC), digunakan untuk menyimpan dan mengolah data hasil penelitian yang didapatkan (Lampiran 3). 3.3 Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode percobaan, yaitu melakukan uji coba turbin angin mini dengan jumlah balingbaling 3 dan jumlah baling-baling 6 sebagai alternatif sumber energi listrik untuk lampu navigasi pada kapal penangkap ikan. Data primer pada penelitian ini didapatkan dari hasil uji coba turbin angin mini dengan 3 baling-baling dan 6 baling-baling, dimana data yang diambil yaitu berupa data kecepatan angin (km/jam), kecepatan putaran (rpm) alternator, dan arus (ampere) yang dihasilkan oleh baling-baling. Data sekunder pada penelitian ini yaitu data kecepatan angin rata-rata di Palabuhanratu, literatur dari skripsi, tesis dan media lainnya yang berhubungan dengan judul penelitian. 3.4 Metode Pengumpulan Data Pengumpulan data penelitian ini dilakukan dengan cara pengamatan/observasi, yaitu dengan cara mengamati turbin angin mini dengan 3 baling-baling dan 6 baling-baling, adapun hal yang diamati pada penelitian ini adalah sebagai berikut : (1) Kecepatan angin (km/jam) dan arah angin Nilai kecepatan angin dan arah angin didapatkan dengan menggunakan anemometer 3 mangkok yang dibuat oleh Heriyanto dan tim yang merupakan mahasiswa Departemen Geofisika dan Meteorologi (GFM) Institut Pertanian
18 Bogor. Kemudian anemometer tersebut dipasang di atas tower mercusuar kecil dengan tinggi sekitar ± 4 meter, dengan kabel dihubungkan langsung ke laptop, kemudian dengan menggunakan software kecepatan angin, nilai kecepatan angin dan arah angin di daerah penelitian dapat terbaca dan tersimpan secara otomatis tiap 5 menit sekali dengan satuan km/jam. (2) Kecepatan putaran (rpm) alternator Nilai kecepatan putaran alternator didapatkan dengan menggunakan alat tachometer dengan modus optik, cara penggunaannya yaitu dengan menempelkan kertas sensor pada puli yang menghubungkan baling-baling dengan alternator. Kemudian alat tersebut ditembakkan ke bagian kertas sensor yang telah menempel pada puli, sehingga setiap puli tersebut berputar per menit maka akan terbaca dan muncul pada layar tachometer tersebut. (3) Arus (ampere) yang dihasilkan Arus yang dihasilkan dari turbin angin didapatkan dengan menggunakan alat ampere meter gauge. Sebelum arus yang dihasilkan dari alternator masuk langsung ke baterai, terlebih dahulu melalui amper meter yang dipasang pada kabel positif yang terhubung dengan alternator, sehingga setiap arus yang dihasilkan dari alternator tersebut dapat terbaca pada ampere meter. (4) Jenis angin Sama halnya dengan arah angin, untuk jenis angin juga didapatkan langsung saat melakukan uji coba. Jenis angin ditentukan berdasarkan arah angin, jika angin datang dari darat menuju laut maka disebut angin darat. Sebaliknya, jika angin datang dari arah laut menuju daratan maka disebut angin laut. (5) Tipe angin Tipe angin ditentukan berdasarkan kecepatan angin, kemudian besarnya kecepatan angin yang diperoleh ditentukan tipe anginnya pada skala Beaufort. 3.5 Analisis dan Penyajian Data Tahapan analisis data yang digunakan pada penelitian ini yaitu analisis univariat, analisis bivariat dan analisis lanjut. 1) Analisis univariat Analisis univariat yang digunakan pada penelitian ini yaitu sebagai berikut:
19 (1) Rata-rata kecepatan angin (Va rata-rata) Perhitungan untuk mengetahui nilai rata-rata kecepatan angin (Va rata-rata) yaitu sebagai berikut: Va (rata-rata) = Va/n Keterangan : Va(rata-rata) = Rata-rata kecepatan angin (km/jam) V n = Jumlah keseluruhan kecepatan angin (km/jam) = Banyak data (2) Rata-rata kecepatan putaran alternator (Val rata-rata) Perhitungan untuk mengetahui nilai rata-rata kecepatan putaran alternator yang dihasilkan (Val rata-rata) yaitu sebagai berikut: Keterangan : Val(rata-rata) V n Val (rata-rata) = Val/n = Rata-rata kecepatan putaran (rpm) alternator = Jumlah keseluruhan kecepatan putaran (rpm) alternator = Banyak data (3) Rata-rata keluaran arus (I rata-rata) Perhitungan untuk mengetahui nilai rata-rata keluaran arus yang dihasilkan (Irata-rata) yaitu sebagai berikut: I (rata-rata) = I / n Keterangan: I (rata-rata) = Rata-rata arus (ampere) yang dihasilkan I n = Jumlah keseluruhan arus (ampere) yang dihasilkan = Banyak data (4) Sebaran frekuensi kecepatan angin (km/jam) pada turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu Sebelum menyusun tabel sebaran frekuensi untuk kecepatan angin, data kecepatan angin harus terlebih dahulu diurutkan dari yang terkecil sampai yang terbesar yang berguna untuk mengetahui nilai maksimum dan minimum dari data tersebut. Setelah data diurutkan, kemudian dilakukan
20 perhitungan untuk mendapatkan nilai range, banyak kelas, selang kelas, batas kelas, dan frekuensi. Range Range = Nilai maksimum nilai minimum, atau Range = Max Min Banyak kelas (BK) Untuk mengetahui berapa banyak kelas yang akan disusun dari data tersebut, digunakan rumus sebagai berikut : BK = 1 + 3.32 log n Keterangan : BK = Banyak Kelas n = Banyak data Selang kelas (SK) Untuk mengetahui selang kelas atas (SA) dan selang kelas bawah (SB) dari data kecepatan angin, digunakan rumus sebagai berikut: SK = Range / Banyak kelas (BK) Keterangan ; SK = Selang kelas Batas Kelas Untuk mengetahui batas kelas atas (BA) dan batas kelas bawah (BB) dari selang kelas, digunakan rumus sebagai berikut : BB = SB ½ nst BA = SA + ½ nst Keterangan : BB = Batas kelas bawah BA = Batas kelas atas SB = Selang kelas bawah SA = Selang kelas atas nst = Nilai satuan terkecil Frekuensi kecepatan angin Frekuensi kecepatan angin yang terjadi pada saat pengujian turbin angin (3 sudu dan 6 sudu) dibuat dalam sebuah tabel sebaran frekuensi, tabel tersebut dihasilkan dengan menggunakan program Microsoft Excell.
21 Histogram Data yang terdapat pada tabel sebaran frekuensi dirubah dalam bentuk histogram, hal ini dilakukan agar data sebaran frekuensi kecepatan angin lebih mudah dibaca dan dipahami. Histogram sebaran frekuensi kecepatan angin tersebut dihasilkan dengan menggunakan program Microsoft Excell. 2) Analisis bivariat Analisis bivariat yang digunakan pada penelitian ini yaitu sebagai berikut: (1) Hubungan kecepatan angin (km/jam) dan kecepatan putaran (rpm) alternator Untuk mengetahui hubungan kecepatan angin (km/jam) berbanding lurus atau berbanding terbalik dengan kecepatan putaran (rpm) alternator saat pengujian turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu, maka dibuat suatu grafik hubungan dengan menggunakan program Microsoft Excell. (2) Hubungan kecepatan putaran (rpm) alternator dan arus (ampere) yang dihasilkan Untuk mengetahui hubungan kecepatan putaran (rpm) alternator berbanding lurus atau berbanding terbalik dengan arus (ampere) yang dihasilkan saat pengujian turbin angin dengan 3 sudu dan 6 sudu, maka dibuat suatu grafik hubungan dengan menggunakan program Microsoft Excell. 3) Analisis lanjut Analisis lanjut yang digunakan pada penelitian ini yaitu sebagai berikut: (1) Pengaruh jumlah 3 sudu dan 6 sudu terhadap peningkatan kecepatan putaran (rpm) alternator Untuk mengetahui pengaruh jumlah 3 sudu dan 6 sudu pada baling-baling terhadap peningkatan kecepatan putaran (rpm) alternator, maka dibuat suatu grafik pengaruh antara kecepatan putaran (rpm) alternator yang dihasilkan oleh turbin angin dengan 3 sudu dan turbin angin dengan 6 sudu. Grafik tersebut dihasilkan dengan menggunakan program Microsoft Excell. (2) Perbandingan lama waktu pengisian ampere baterai pada turbin angin dengan 3 baling-baling dan 6 baling-baling Untuk mengetahui pengaruh jumlah 3 sudu dan 6 sudu terhadap lama waktu pengisian baterai, maka dibuat suatu grafik perbandingan antara
22 lama waktu pengisian oleh turbin angin dengan 3 sudu dan turbin angin dengan 6 sudu. Grafik perbandingan tersebut dihasilkan dengan menggunakann program Microsoft Excell. 3.6 Pembuatan dan Perancangan Alat 3.6.1 Pembuatan alat (1) Pembuatan sudu Bahan Diameter Model : Acrylic 0,2 mm : 100 cm : Taper linier Ukuran : Tinggi = 50 cm Sisi bawah = 5 cm Sisi atas = 2 cm Luas tiap sudu = sisi atas + sisi bawah x tinggi 2 = 2 + 5 x 50 2 = 175 cm Gambar 10 Bentuk sudu yang dibuat. (2) Puli sudu Puli yang digunakan untuk memasang sudu dan sekaligus sebagai penghubung antara sudu dan rotor pada alternator, memiliki ukuran sebagai berikut: Diameter luar = 10 cm Diameter dalam = 2 cm Gambar selengkapnya disajikan pada Gambar 12 nomor 1.
23 (3) Poros vertikal/tiang Untuk poros vertikal/tiang digunakan besi dengan ukuran sebagai berikut: Tinggi poros = 136 cm Diameter poros = 4.6 cm Gambar selengkapnya disajikan pada Gambar 12 nomor 2. (4) Rangka alternator Rangka alternator berfungsi sebagai tempat kedudukan keseluruhan mekanisme kerja alternator. Alas ini terbuat dari besi plat yang dibentuk dengan ukuran sebagai berikut: Panjang = 33 cm Lebar = 19 cm Gambar 11 Rangka alternator yang telah dibuat. (5) Ekor Ekor terbuat dari acrylic dengan P= ± 30 cm dan L= ± 20 cm. Bentuk ekor sesuai dengan yang disajikan pada Gambar 12 nomor 2 di bawah ini: Keterangan: (1) Puli 1 (2) Tiang (3) Ekor 2 3 Gambar 12 Turbin angin mini.
24 3.6.2 Perancangan alat (1) Pemasangan suduu pada puli Sudu yang telah dibuat dihubungkan dengan puli, masing-masing tiap dipasang pada puli dengan baut ukuran 7 cm dan mur, seperti terlihat gambar di bawah ini. sudu pada Gambar 13 Baling-baling pada rangka alternator Agar alternator dapat duduk dan terpasang dengan baik saat alat bekerja, maka dipasang dalam rangka alternator dan dipasang dengan menggunakan baut dan mur ukuran 12 cm, seperti terlihat pada gambar di bawah yang telah dipasang pada puli. (2) Pemasangan alternator ini. Gambar 14 Alternator yang telah terpasang pada rangka alternator. (3) Pemasangan puli sudu pada rotor alternator Puli sudu dihubungkan pada rotorr alternator, dimana rotor tersebut merupakan bagian yang berputar pada alternator saat puli diputar. Kemudian, saat baling-balingg menerima energi angin yang menghasilkan energi gerak
25 akan dirubah menjadi energi listrik oleh alternator, seperti terlihat gambar di bawah ini. pada Gambar 15 Puli baling-baling terpasang padaa rotor alternator. (4) Hubungkan rangka alternator dengan tiang Baling-baling dan alternatorr yang sudah terpasang dengan rangka alternator dihubungkan dengan tiang, seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Gambar 16 Rangka alternator dihubungka an dengan tiang. (5) Pemasangan Ekor Gambar 17 Saat ekor telah terpasang. (6) Pemasangan kabel Energi gerak yang dirubah menjadi energi listrik oleh alternator disambungkan melalui kabel positif yang dipasang pada alternator, sedangkan untuk kabel negatifnya dipasang padaa badan alat. Selanjutnya kedua kabel
26 tersebut disambungkan padaa baterai, sehingga energi listrik yang dihasilkan tersimpan dalam baterai, seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Gambar 18 Saat kabel sudah terhubung. (7) Semua komponenn sudah terpasang Gambar 19 Semua komponen sudah terpasang.