BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Perancangan (desain) saat ini sangat diperlukan untuk memulai pembuatan suatu benda, Metodelogi desain telah dimulai antara dasawarsa 1950 sampai 1960-an, diawali di negara-negara industri maju, terutama Inggris dan Amerika. Penggunaan istilah desain pada awalnya mengandung pengertian yang terbatas pada ruang lingkup seni. Pengertian perancangan (desain) secara umum dapat didefinisikan sabagai formula suatu rencana untuk memenuhi kebutuhan. Dalam prosesnya, perancangan adalah rangkaian kegiatan berulang-ulang (iterative) yang mengaplikasikan berbagai teknik dan prinsip-prinsip ilmiah (scientific) yang bertujuan untuk mendefinisikan peralatan, proses, atau sistem secara detail sehingga dapat direalisasikan. Pada proses perancangan turbin angin juga diperlukan desain awal, dimulai dengan didapatkannya ide mengenai cara efektif untuk mengekstrak energi angin sebagai energi terbarukan, kemudian dijabarkan dan disusun dengan spesifik kedalam sebuah pengembangan desain sudu turbin Savonius L tanpa poros, setelah itu penjabaran tersebut kemudian dikaji melalui perhitungan numerik sehingga mendapatkan daya keluaran yang optimal. Dari semua proses perancangan tersebut selanjutnya akan direalisasikan dengan pembuatan prototype. Proses perancangan turbin angin berkembang pesat seiring dengan perkembangan teknologi, dimana saat ini perkembangan perangkat lunak komputasional perancangan sudah banyak digunakan, seperti: Autodesk Inventor, CATIA, CFD-Numeca, CFD-Fluent dan yang
lainnya. Hal ini dapat memudahkan proses dari perancangan turbin angin yang dilakukan. Turbin angin atau kincir angin merupakan alat yang dapat mengkonversi energi angin menjadi energi mekanik. Dimana turbin digerakkan oleh angin dan kemudian menggerakan generator untuk menghasilkan energi listrik. Sebagai pembangkit listrik, turbin angin telah digunakan di Denmark sejak tahun 1890. Dalam beberapa dekade terakhir ini, kekhawatiran akan kelangkaan energi fosil telah menjadi topik utama diseluruh dunia. Hal ini menyebabkan banyak orang berusaha untuk mencari dan memanfaatkan energi alternatif yang baru, salah satunya adalah angin. Angin merupakan energi terbarukan yang tersedia di alam dan tidak akan habis. Namun keberadaan angin sangat bergantung pada lokasinya. Letak geografis Indonesia sebagai negara tropis yang berada di daerah khatulistiwa menyebabkan karakteristik angin di Indonesia memiliki arah angin yang sering berubah-ubah. Oleh karena itu untuk dapat memanfaatkan energi angin tersebut banyak orang yang mulai berfikir untuk membuat alat yang dapat memanfaatkan energi angin tersebut secara maksimal. Dari keadaan tersebut, di Indonesia banyak orang yang mengembangkan turbin angin dengan arah sumbu vertikal karena menyesuaikan dengan karakteristik arah anginnya. Turbin angin sumbu vertikal adalah turbin angin yang paling efisien karena memiliki sumbu rotor vertikal sehingga tidak terpengaruh oleh arah datangnya angin dan dapat memaksimalkan torsi yang dihasilkan. Beberapa jenis turbin angin sumbu vertikal yang sering dipakai adalah turbin angin Savonius, Darrieus, dan rotor Bach. Oleh karena itu pada pelaksanaan Tugas Akhir ini penulis ingin mengkaji mengenai pengembangan turbin angin Savonius sudu L tanpa poros dengan judul Perancangan Profil Sudu Turbin Savonius L Tanpa Poros Untuk Memaksimalkan Torsi Dengan Simulasi Komputasional CFD-Numeca. Umumnya penggunaan rotor apapun pada turbin angin sumbu vertikal masih menggunakan poros, sehingga menurunkan efisiensi karena poros mengganggu pola aliran fluida.
1.2 Perumusan Masalah Dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini untuk mengekstrak energi angin menjadi energi mekanik yang nantinya akan menghasilkan energi listrik, penulis mendesain sudu turbin Savonius L tanpa poros untuk dapat menselaraskan aliran angin agar tidak terjadi banyaknya separasi dan penulis juga melakukan pencarian jarak antar sudu untuk mendapatkan torsi keluaran yang maksimal. 1.3 Tujuan Adapun tujuan yang diharapkan dari pembuatan Tugas Akhir dengan judul Perancangan Profil Sudu Turbin Savonius L Tanpa Poros Untuk Memaksimalkan Torsi Dengan Simulasi Perangkat Lunak CFD-Numeca ini adalah : menentukan desain terbaik dan mendapatkan jarak antar sudu yang memiliki torsi yang maksimal untuk dapat direalisasikan. 1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Perancangan dalam pelaksanaan tugas akhir ini dilakukan dengan batasanbatasan sebagai berikut: 1. Membuat desain blade Savonius sudu L tanpa poros dengan menggunakan perangkat lunak Autodesk Inventor, CFD-Numeca sacara 2D 2. Setiap desain blade Savonius sudu L tanpa poros memiliki diameter 0.6 m dan lebar 0.3 m 3. Pengkajian dilakukan menggunakan data hasil pengukuran kecepatan angin di jalan tol jagorawi dengan hasil RMS (Root Mean Square) 2 m/s. 4. Melakukan Pengkajian pencarian torsi, daya dan menentukan jarak antar blade yang maksimal.
1.5 Metodologi Untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini beberapa metodologi yang digunakan dalam hal ini adalah : 1. Studi literatur; Mencari data dan informasi dari literatur baik buku-buku referensi, maupun artikel-artikel hasil browsing internet yang ada kaitannya dengan pokok permasalahan. 2. Bimbingan; Diskusi dan konsultasi dengan pembimbing untuk bimbingan atau arahan dari pembimbing akademik maupun pembimbing non-akademik agar pelaksanaan Tugas Akhir sesuai dengan tujuan dan peraturan yang ditentukan. 3. Observasi; Melakukan pengukuran kecepatan angin sebagai pra dari pelaksanaan Tugas Akhir. 4. Perancangan; Melakukan perancangan beberapa desain blade Savonius sudu L tanpa poros dengan menggunakan Autodesk Inventor. 5. Kajian; Melakukan kajian pada desain yang telah dibuat dengan menggunakan perangkat lunak CFD-Numeca. 1.6 Sistematika Penulisan Susunan penulisan yang dilakukan adalah bentuk umum yang dapat memberi penjelasan terhadap permasalahan secara terperinci dengan susunan sebagai berikut: 1. BAB I PENDAHULUAN Pendahuluan dalam penulisan Tugas Akhir dengan judul Perancangan Profil Sudu Turbin Savonius L Tanpa Poros Untuk Memaksimalkan Torsi Dengan Simulasi Komputasional CFD-Numeca ini berisi latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan, metodelogi, dan sistematika penulisan
2. BAB II LANDASAN TEORI Bab ini berisi tentang semua hal mengenai teori dan parameterparameter yang menunjang dalam pembuatan tugas akhir ini. 3. BAB III METODE PENYELESAIAN Bab ini mengenai metodelogi perancangan sudu turbin Savonius L tanpa poros yang digunakan dalam penyelesaian tugas akhir. 4. BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Bab ini berisi hasil dan kajian dari semua desain menurut CFD- Numeca dan perhitungan manual. 5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bagian ini berisi semua kesimpulan yang dihasilkan dari serangkaian proses penulisan dan juga saran-saran sebagai tuntutan perbaikan.