TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN PROTOTIPE TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Kurikulum Strata Satu (S1) Teknik Mesin OLEH : NAMA : GATOT SULISTYO AJI NIM : 2008250008 FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS DARMA PERSADA JAKARTA
LEMBAR PENGESAHAN Telah diperiksa dan diterima dengan baik oleh Dosen Pembimbing Tugas Akhir, untuk melengkapi dan memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna mengikuti ujian tugas akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Darma Persada. Nama : Gatot Sulistyo Aji NIM : 2008250008 Jurusan Judul Tugas Akhir : Teknik Mesin : RANCANG BANGUN TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL Jakarta, 29 Agustus 2014 Pembimbing Penulis ( Yefri Chan, ST., MT. ) ( Gatot Sulistyo Aji ) Ketua Jurusan Teknik Mesin ( Yefri Chan, ST., MT. ) ii
LEMBAR PERSETUJUAN Nama : Gatot Sulistyo Aji NIM : 2008250008 Jurusan Fakultas : Teknik Mesin : Teknik Telah disidangkan pada tanggal 29 Agustus 2014 dihadapan panitia sidang serta para dosen penguji dan dinyatakan lulus sebagai Sarjana Teknik Mesin Program Strata Satu (S1). Menyetujui Ir. Asyari Daryus, SE. MSc. Dr. Aep Saepul Uyun, S.Tp., M.Eng. Dosen Penguji I Dosen Penguji II Drs. Eko Budi Wahyono, MT. Dosen Penguji III 3
LEMBAR PERNYATAAN Nama : Gatot Sulistyo Aji NIM : 2008250008 Jurusan Fakultas : Teknik Mesin : Teknik Menyatakan bahwa Tugas Akhir atau Skripsi ini saya susun sendiri berdasarkan hasil penelitian, bimbingan dan panduan dari buku-buku referensi lain yang terkait dan relevan dengan materi Tugas Akhir atau Skripsi ini. Demikianlah pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya. Jakarta, 29 Agustus 2014 ( Gatot Sulistyo Aji ) 4
ABSTRAK Kincir angin pertama kali digunakan untuk membangkitkan listrik dibangun oleh P. La Cour dari Denmark diakhir abad ke-19. Setelah perang dunia I, layar dengan penampang melintang menyerupai sudut propeler pesawat sekarang disebut kincir angin tipe propeler' atau turbin. Untuk membangkitkan motivasi dan minat mahasiswa dalam proses belajar mengajar mata kuliah Mesin Konversi Energi dan Praktikum Konversi Energi Listrik serta untuk meningkatkan pemahaman mahasiswa khususnya bagi mahasiswa Teknik Mesin maka perlu digunakan media dan metode pembelajaran yang berbeda dengan metoda konvensional. Dengan bantuan media prototype juga meningkatkan daya kreatifitas mahasiswa untuk lebih berinovasi lagi khususnya untuk lebih mengembangkan pemanfaatan energi terbarukan dari angin mengingat krisis energi yang mulai terasa akhir-akhir ini. Dari hasil perancangan dan pembuatan didapatkan ukuran rotor dengan diameter 40 cm, tinggi 40 cm dengan diameter blade 20 cm. Arus listrik yang dihasilkan oleh generator pada prototipe turbin angin adalah sebesar 0,32 ampere dari hasil arus listrik maksimal yang dapat dihasilkan oleh generator sebesar 0,80 ampere. Kata kunci : Turbin angin, Media pembelajaran, ampere. v
ABSTRAK Kincir angin pertama kali digunakan untuk membangkitkan listrik dibangun oleh P. La Cour dari Denmark diakhir abad ke-19. Setelah perang dunia I, layar dengan penampang melintang menyerupai sudut propeler pesawat sekarang disebut kincir angin tipe propeler' atau turbin. Untuk membangkitkan motivasi dan minat mahasiswa dalam proses belajar mengajar mata kuliah Mesin Konversi Energi dan Praktikum Konversi Energi Listrik serta untuk meningkatkan pemahaman mahasiswa khususnya bagi mahasiswa Teknik Mesin maka perlu digunakan media dan metode pembelajaran yang berbeda dengan metoda konvensional. Dengan bantuan media prototype juga meningkatkan daya kreatifitas mahasiswa untuk lebih berinovasi lagi khususnya untuk lebih mengembangkan pemanfaatan energi terbarukan dari angin mengingat krisis energi yang mulai terasa akhir-akhir ini. Dari hasil perancangan dan pembuatan didapatkan ukuran rotor dengan diameter 40 cm, tinggi 40 cm dengan diameter blade 20 cm. Arus listrik yang dihasilkan oleh generator pada prototipe turbin angin adalah sebesar 0,32 ampere dari hasil arus listrik maksimal yang dapat dihasilkan oleh generator sebesar 0,80 ampere. Kata kunci : Turbin angin, Media pembelajaran, ampere. v
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan nikmat dan karunia-nya sehingga saya dapat juga menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul RANCANG BANGUN TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL. Penyusunan tugas akhir ini diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Strata Satu (S1) Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Darma Persada. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini saya telah berusaha dengan sebaik mungkin agar dapat menjadi suatu karya ilmiah yang baik dan bermanfaat bagi para pembaca. Saya menyadari bahwa pada tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Namun diharapkan agar tugas akhir ini dapat memenuhi syarat yang diperlukan. Dalam kesempatan ini, saya ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bimbingan dan bantuan dalam menyelesaikan laporan kerja praktek ini khusus nya kepada : 1. Dekan Fakultas Teknik Universitas Darma Persada, Ir. Agus Sun Sugiharto, M.T. 2. Ketua Jurusan Teknik Mesin, Yefry Chan, S.T., M.T. 3. Dosen Pembimbing, Dr. Aep Saepul Uyun, S.Tp., M.Eng. 4. Dosen Teknik Mesin, Ir. Asyari Daryus, S.E., M.Sc. 5. Seluruh dosen Fakultas Teknik. 6. Kedua orang tua vi
7. Rekan-Rekan sekalian yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu. Akhir kata penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khusus nya bagi mahasiswa Universitas Dharma Persada. Jakarta, 29 Agustus 2014 Penulis, Gatot Sulistyo Aji vii
DAFTAR ISI COVER... i LEMBAR PENGESAHAN... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PERNYATAAN... iv ABSTRAK... v KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 3 1.3 Tujuan Penulisan... 4 1.4 Pembatasan Masalah... 4 1.5 Metode Penelitian... 5 1.6 Sistematika Penulisan... 6 BAB II LANDASAN TEORI... 8 2.1 Studi Literatur... 8 2.2 Teori Penunjang... 9 2.2.1 Definisi Energi Angin... 9 2.2.2 Asal Energi Angin... 11 2.2.3 Definisi Turbin Angin... 12 2.2.4 Jenis Turbin Angin... 14 2.2.5 Turbin Savonius... 19 2.2.6 Rotor... 20 2.2.7 Energi Kinetik... 23 8
2.2.8 Unjuk Kerja Turbin Angin Savonius... 23 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 25 3.1 Urutan Proses Pengerjaan Tugas Akhir... 25 3.2 Perhitungan dan Perancangan... 25 3.2.1 Perhitungan Power Rotor... 26 3.2.2 Perhitungan Kecepatan Putaran Rotor... 26 3.2.3 Poros Turbin... 27 3.2.4 Generator... 29 3.2.5 Changer Control... 30 3.3 Perancangan dan Pembuatan Turbin Savonius... 31 3.4 Uji Coba Prototipe... 32 3.4.1 Peralatan Uji Coba... 32 3.4.2 Prosedur Uji Coba... 34 BAB IV PEMBAHASAN... 35 4.1 Percobaan Turbin Angin... 35 4.1.1 Percobaan Putaran Rotor Tanpa Generator... 35 4.1.2 Percobaan Dengan Generator... 36 4.2 Analisa Hasil Uji Coba... 37 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 41 DAFTAR PUSTAKA... BIODATA PENULIS... LAMPIRAN... 9
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Foto Satelit Gerakan Angin....10 Gambar 2.2 Peta Energi Angin di Indonesia....11 Gambar 2.3 Sketsa Sederhana Kincir Angin....14 Gambar 2.4 Turbin Angin Sumbu Horizontal....15 Gambar 2.5 Varian Turbin Angin Sumbu Vertikal....17 Gambar 2.6 Skema Kerja Turbin Angin Savonius....20 Gambar 2.7 Dimensi Blade Turbin...20 Gambar 2.8 Berbagai Macam Bentuk Rotor Savonius...21 Gambar 2.9 Hasil Efisiensi Bentukan Rotor...22 Gambar 2.10 Aliran Udara di Sekitar Rotor....22 Gambar 3.1 Flow Chart Pengerjaan Tugas Akhir....25 Gambar 3.2 Generator....30 Gambar 3.3 Rangkaian Rectifier....30 Gambar 3.4 Dioda yang Dirangkai Menjadi Rectifier...31 Gambar 3.5 Design Sudu Turbin Angin....31 Gambar 3.6 Design Turbin Angin....32 Gambar 3.7 Kipas Angin....32 Gambar 3.8 Anemometer...33 Gambar 3.9 Tachometer....33 Gambar 3.10 AVOmeter...34 10
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Pengelompokkan potensi energi angin.... 2 Tabel 2.1 Kondisi Angin... 12 Tabel 3.1 Perhitungan Kecepatan Tenaga.... 27 Tabel 3.2 Tabel Nilai fc.... 27 Tabel 4.1 Hasil Uji Coba.... 39 11
12